В США машины будут "заряжать" дороги

Комитет энергетической комиссии Калифорнии выделил $2 миллиона на изучение работы пьезоэлектрических кристаллов в части трансформации механической энергии автомобилей на дорогах в электрический ток.

Как сообщает Phys. org, сейчас комиссия находится в процессе выбора института или компании, которые могли бы приступить к натурным испытаниям.

Исследователям предстоит изучить процесс сжатия кристаллов, в результате которого формируется электроэнергия. Предполагается, что кристаллы, размещённые в специальной сетке внутри верхнего слоя асфальта, смогут генерировать миллионы киловатт электроэнергии за счёт давления на них автомобилей. Таким образом огромные неэффективные траты энергии и топлива в пробках смогут частично вернуться в виде тока.

Заметим, идея дорожного покрытия, вырабатывающего электричество, достаточно старая. Суть ее состоит в том, что под асфальт на автобан или под рельсы на железной дороге на определенном расстоянии друг от друга устанавливаются генераторы, способные превращать энергию давления проезжающего транспорта в электроэнергию. Эти генераторы работают по пьезопринципу, под этим подразумевается способность устройства создавать электрическую поляризацию под действием механических напряжений и деформаций.

Простейший пьезогенератор работает так — под воздействием внешнего фактора находящийся внутри него ротор начинает вращаться, задевая пьезоэлемент. Он сделан из такого материала, который начинает деформироваться при подобном воздействии, то есть его кристаллическая решетка изменяется, высвобождая часть носителей электрического заряда — электронов или ионов. В результате на электродах, встроенных в пьезоэлемент, возникают электрические заряды противоположного знака, которые составляют разности потенциалов. А она, как известно, порождает электрический ток.

В случае "дорожного" генератора тем самым внешним воздействием оказывается сила, с которой автомобиль давит на покрытие шоссе. По расчетам исследователей, наиболее эффективным является давление, создаваемое машиной, едущей со скоростью пять-десять километров в час. А ведь именно такая скорость присуща автомобилям, ползущим по пробкам. Тем не менее, разработчики уверяют, что и на свободной дороге генераторы смогут вырабатывать достаточное количество электроэнергии.

Первый эксперимент по подобному использованию автодороги был осуществлен в Окленде (Новая Зеландия). Однако он окончился неудачей — поскольку принцип работы этой "электродороги" был механическим, без использования "умных" пьезоэлектрических элементов. Проезжая по этой дороге, автомобили просто давили на установленные под асфальтом плиты, которые, в свою очередь, оказывали давление на подземную систему водоснабжения. В результате этого вода поступала на турбины подземной гидроэлектростанции.

Американские разработчики учли этот недостаток и решили, что его можно ликвидировать, поставив под покрытие пьезоэлектрические генераторы. Причем в качестве основного элемента в них предполагается использовать нановолокна из полимера поливинилиденфторида.