Можно ли построить дороги, которые сами заряжают электромобили?

Возможно, в будущем дороги будут сами заряжать автомобили

Электрические автомобили Tesla классные — они у всех на слуху, красиво выглядят, оснащены огромным дисплеем и даже системой автоматического вождения (но весьма опасной). Неплохо выглядят и другие электромобили вроде Wuling Hong Guang Mini EV, который стоит смешные по современным меркам 4 000 долларов. Но у всех них есть огромный минус в виде маленького запаса хода — без подзарядки редко какой электромобиль может преодолеть более 500 километров пути. А ведь станции для зарядки в основном имеются только в относительно больших городах. Недавно автопроизводитель Stellantis и компания ElectReon попытались решить эту проблему весьма необычным способом — они проложили в Италии дорогу, которая обеспечивает автомобили электричеством прямо во время езды. Как такое возможно?

Дорога для электрических автомобилей

Питающая электричеством дорога была проложена на территории, расположенной примерно в 50 километрах от Милана. Протяженность кольцевого маршрута равна одному километру — все это расстояние оснащено системой беспроводного питания электромобилей. Прямо посередине дороги установлен массив катушек индуктивности, который подключен к генератору мощностью один мегаватт. Углубление для катушек было сделано на уже готовом участке дороги, то есть установить систему можно где угодно. После перекрытия углубления с катушкой слоем асфальта, дорога ничем не отличается от обычной.

Демонстрация дороги, которая способна заряжать электромобили

Важно отметить, что дорога не заряжает аккумулятор автомобиля, а прямиком подает электричество на электрический мотор. Конечно, дорогу можно сделать и зарядной, но авторы проекта по неизвестным причинам посчитали это лишним. Когда автомобиль, оснащенный приемным контуром, едет по дороге, под асфальтовым покрытием формируется электрический ток, который передается на электромотор. Это очень краткое объяснение технологии, но для нас важен сам факт того, что она работает и позволяет электрическим автомобилям ездить без подзарядки чуть ли не вечно.

Почему в США и Китае есть бетонные дороги, а в России их нет? Ответ тут.

Тестирование «электрической» дороги

В рамках тестирования, приемными катушками были оснащены легковушка Fiat 500 и автобус IVECO E-WAY. По словам представителей компании Stellantis, которая и является производителем электромобиля Fiat 500, автомобиль полноценно питался электричеством и ездил по дороге со скоростью «типичной для шоссе». А компания, которая является производителем автобуса IVECO, отметила, что он двигался со скоростью 70 километров в час и принимал энергию мощностью 75 киловатт.

Электрический Fiat 500

Электрический автобус IVECO E-WAY

В мире уже существуют электрические автомобили, которые не нужно заряжать. Вот самый лучший из них.

Какими будут дороги будущего?

Кажется, технология действительно рабочая. Только вот будет ли она использоваться массово — большой вопрос. Авторы проекта не раскрыли даже примерную стоимость установки системы беспроводного питания, а ведь она может быть очень высокой. К тому же, для работы технологии электромобили будет необходимо оснащать приемными катушками — это нужно либо договариваться с производителями, либо привлечь владельцев к самостоятельной установке.

Электрический Fiat 500 проходит тестовый заезд

Как показывает практика, такого рода проекты не достигают большого успеха — они максимум используются в небольших участках дорог. Например, в 2019 году компания Siemens и власти Германии открыли участок заряжающей электрические грузовики дороги на трассе A5 между Франкфуртом-на-Майне и Дармштадтом. Восполнение энергии происходит за счет контакта выдвигающихся «антенн» грузовиков с расположенными на краю дороги линией электропередач с двумя контактными кабелями. Сообщалось, что тестовое использование этой дороги продлится до 2022 года — большее количество таких дорог будет построено только если система докажет свою эффективность. Должно быть, скоро мы узнаем результаты.

Конструкция для зарядки грузовиков в Германии

Было бы очень хорошо, если в будущем дороги начали выполнять дополнительные функции, а не просто лежали под колесами автомобилей. Инженеры из самых разных стран работают в этом направлении, но часто терпят неудачи. Так, несколько лет назад французская компания Colas построила у себя на родине дорогу, покрытую солнечными панелями. Предполагалось, что она сможет вырабатывать энергию, которую можно пустить на питание фонарных столбов в городе Турувр-о-Перш. Однако, все пошло не по плану — место строительства дороги было выбрано очень глупо, а из-за грязи и поломок дорога стала бесполезной. Про эту историю у нас есть отдельная статья, читайте тут.

Дорога, покрытая солнечными панелями

В нашем телеграм-канале уже почти 8000 человек! Станьте одним из них.

Как вы думаете, что из себя будут представлять дороги будущего? Своим мнением делитесь в комментариях или нашем чате в телеграме.

Япония хочет добывать электричество при помощи воды. Как это работает?

Гигантская турбина Кайрю для выработки «зеленой» энергии

Япония — это уникальное государство, которое находится в Тихом океане и состоит из четырех островов: Хонсю, Хоккайдо, Сикоку и Кюсю. По данным за 2020 год, на этих и нескольких более мелких островов живет около 125,8 миллионов человек. Каждому из них требуется электроэнергия и, если учесть что в стране очень развита техника, ее нужно очень много! Тепловые и другие виды электростанций сильно вредят природе, поэтому японцы уже много лет ищут альтернативные виды энергии. Ранее они уже пытались добывать электричество за счет солнца и ветра, но такие методы не дали ожидаемых результатов. Недавно была разработана очередная перспективная технология — на дно океана хотят погрузить турбину, которая вырабатывает энергию за счет мощных океанических течений. Звучит круто, но есть один нюанс…

Альтернативная энергия в Японии

Япония особенно сильно заинтересовалась альтернативными источниками энергии после аварии на атомной электростанции Фукусима-1 в 2011 году (вот фотографии последствий). Альтернативная энергия прежде всего ассоциируется с солнечными панелями и ветрогенераторами, поэтому японские власти больше всего инвестировали именно в них. На данный момент страна является третьим по величине добытчиком солнечной энергии, а также неплохо добывает электричество за счет морского ветра. Но добываемой энергии все равно недостаточно, тем более, что Япония может производить больше электричества другим способом — при помощи мощных подводных течений.

В Японии есть много ветрогенераторов, но есть и более эффективные способы добыть электричество

Добыча электричества при помощи воды

Действительно, по расчетам ученых, океанические течения имеют коэффициент мощности от 50 до 70%. Для сравнения, у ветра этот показатель равен 29%, а для солнца — 15%. Безо всяких преувеличений, выработка энергии при помощи воды является более эффективным, чем при помощи солнца и ветра. Эта технология кажется еще более перспективной, если учесть, что у южных и восточных берегов Японии в Тихом океане имеется подводное течение Куросио, которое переносит теплые и соленые воды Южно-Китайского и Восточно-Китайского морей в северные широты, смягчая их климат.

Мощное течение Куросио может стать отличным источником энергии

Турбины для выработки энергии

Около десяти лет назад это поняла японская компания IHI, которая производит корабли, авиационные двигатели, промышленные машины и другую серьезную технику. Параллельно с основной деятельностью, инженеры все это время разрабатывали огромную турбину, которая крутится под воздействием потока воды и тем самым вырабатывает электричество. Недавно она наконец-то была испытана и, судя по всему, доказала свою работоспособность.

Примерный внешний вид турбин IHI для производства электроэнергии

Огромная турбина для выработки энергии получила название Кайрю. Внешне ее сравнивают с 330-тонным самолетом, потому что она оснащена двумя большими турбинами. Они вращаются в разных направлениях и крепятся на дне океана, где-то в глубине 30–50 метров. Важно отметить, что на данный момент конструкция испытана далеко не в тех условиях, в которых должна работать. Когда-нибудь ее установят в течении Куросио и, по расчетам представителей компании IHI, она может производить до 200 гигаватт энергии в год.

Если все пойдет по плану, у Японии появится еще один источник электричества

В РОССИИ МНОГО СОЛНЕЧНЫХ И ВЕТРЯНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ. ВОТ ГДЕ ОНИ НАХОДЯТСЯ.

Сложность добычи «зеленой» энергии

По словам профессора океанических технологий Кена Такаги (Ken Takagi), для Японии проще всего добывать энергию за счет силы океана. Если смотреть с географической точки зрения, ветрогенераторы лучше всего ставить в Европейских странах, которые расположены на более высоких широтах. О солнечной энергии он ничего не сказал, но панели для выработки энергии лучше ставить в солнечных странах. Японию таковой назвать невозможно, потому что там преобладает мягкий и влажный климат. А остров Хоккайдо вообще обладает субарктический климат с холодной зимой с большим количеством снега.

Япония не очень подходит для ветряных и солнечных электростанций

В начале статьи я упомянул про один нюанс, который мешает реализации идеи с подводными турбинами. Дело в том, что установка огромной конструкции на дне океана — это гораздо более сложная задача, чем возведение ветряных мельниц и сооружение солнечной электростанции. К тому же, турбины должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать большой напор воды на протяжении долгих лет. Исходя из всего этого, на данный момент не ясно, когда именно новая технология начнет приносить пользу.

Все подводные конструкции должны быть прочными, чтобы выдержать напор воды

Профессор Кен Такаги также отметил, что у Японии, в отличие от других стран, очень мало способов добывать электроэнергию. Некоторые люди могут считать, что новая технология — это очередная невозможная мечта, но ученые намерены перепробовать все возможные способы.

ЕСЛИ ВЫ — УМНЫЙ И ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫЙ ЧЕЛОВЕК, ВАМ ОБЯЗАТЕЛЬНО ПОНРАВИТСЯ НАШ ДЗЕН-КАНАЛ. ТОЛЬКО ПОСМОТРИТЕ, ЧТО ТАМ ЕСТЬ!

Что вы думаете о проекте японской компании IHI? Смогут ли инженеры реализовать свою идею, или проект обречен на провал? Свое мнение и аргументы приводите в комментариях или нашем укромном уголке для общения.

Водоросли питали компьютер электричеством более 6 месяцев. Как такое возможно?

Батарея из цианобактерий

Ученые постоянно находятся в поиске альтернативных источников электричества, которые не наносят вреда окружающей среде. Недавно инженеры из Кембриджского университета в Великобритании собрали небольшую конструкцию, которая способна питать небольшие компьютеры необходимым объемом электричества, которое вырабатывается… цианобактериями. Устройство похоже на пальчиковую батарейку формата АА и может поддерживать работу электронного устройства на протяжении более 6 месяцев. Эта информация не взята из воздуха — батарейка из бактерий действительно существует и прошла испытание длительностью в полгода. Да, игровой компьютер к такому источнику питания не подключить (пока что), но ученые уже нашли ему отличное применение. Об этом мы сейчас и поговорим.

Главный минус солнечных панелей

Альтернативные источники энергии, которые наносят природе минимум вреда, уже существуют. Самый популярный из них — это солнечные панели, которые превращают свет в электричество и сохраняют его в специальных батареях. Но эти конструкции не идеальны, и главным минусом являются аккумуляторы. Мало того, что они огромные и требуют много места, так еще и выделяют в окружающую среду вредные вещества. Даже одна пальчиковая батарейка загрязняет тяжелыми металлами 20 квадратных метров земли, что же говорить о более крупных накопителях энергии. В общем, солнечная энергетика хороша, но не лишена минусов.

При всех своих преимуществах, солнечные панели имеют большие минусы

СОЛНЕЧНЫЕ И ВЕТРЯНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ СУЩЕСТВУЮТ И В РОССИИ. ВОТ КАРТА — МОЖЕТ, ОДНА ИЗ НИХ НАХОДИТСЯ РЯДОМ С ВАШИМ ДОМОМ?

Цианобактерии как источник энергии

А что, если извлекать электрическую энергию из живых организмов? Примерно как в «Матрице», где злобные машины используют человеческие тела в качестве источника энергии, заранее загрузив в их разум несуществующую реальность. Ученые уже давно знают, что цианобактерии, которые также известны как синезеленые водоросли, могут вырабатывать электричество от солнечного солнца — они способны к фотосинтезу. Кажется, это самый подходящий вариант для создания системы, которая была показана в «Матрице»?

Цианобактерии размножаются на поверхности воды

Для создания батарейки из микробов, британские ученые использовали цианобактерии Synechocystis. Выбор пал на них из-за того, что они очень распространены и наиболее хорошо изучены. В качестве электродов для передачи энергии авторы научной работы использовали алюминиевую вату. Исследователи выбрали такой материал потому, что он наименее опасен для окружающей среды. К тому же, им было интересно, как с ним будут взаимодействовать цианобактерии — вдруг они вымрут? Оказалось, что ничего плохого при контакте с алюминием не происходит.

Цианобактерии synechocystis под микроскопом

В конечном итоге у ученых получился источник энергии, похожий на пальчиковую батарейку. Находящиеся внутри цианобактерии поглощали солнечный свет и смогли производить более четырех микроватт электричества на квадратный сантиметр. Даже когда было темно, они расщепляли запасы пищи и производили ток. Может показаться, что это мизерное количество энергии. Но этого вполне хватало для питания 32-битного процессора с сокращенным набором команд на протяжении более 6 месяцев. Тем более, что он занимался обработкой небольшого объема данных с 15-минутными перерывами.

Созданная система смогла работать полгода

Биохимик Паоло Бомбелли (Paolo Bombelli) отметил, что они были очень удивлены тому, что батарея проработала настолько долго. Изначально они считали, что она сможет питать компьютер энергией не более нескольких недель. Результаты очень обнадеживают, потому что это первый шаг к созданию полностью безвредного источника энергии. Ожидается что, как минимум, батарея из бактерий сможет питать элементы «умного» дома. Например, люди смогут купить электронный термометр или другой датчик и расположить его за пределами дома. Благодаря новому источнику питания, владельцам не придется часто заменять батарейки. Автор научной работы Кристофер Хоу (Christopher Howe) считает, что из-за растущего количества устройств, человечеству нужны устройства, которые генерируют энергию, а не просто хранят ее.

Вырабатываемой энергии должно хватать для работы небольших компьютеров вроде Raspberry pi

Звучит интригующе и технология действительно достойна внимания. Ведь созданная батарейка обладает довольно большим сроком службы и при этом не вредит природе. Только вот появится ли он в продаже? Лично мне кажется, что этого не произойдет. Или же, цианобактерии станут составной частью батареек в другом виде — нынешняя технология слишком сырая.

ПОДПИШИТЕСЬ НА НАШ КАНАЛ В ЯНДЕКС.ДЗЕН, ГДЕ ПУБЛИКУЮТСЯ СТАТЬИ, КОТОРЫЕ НЕ ВЫХОДЯТ НА САЙТЕ

Скорее всего, у вас тоже возникнет много сомнений и вопросов к этой технологии. Пишите в комментариях или в нашем Telegram-чате.