Энергосберегающие технологии в дорожном строительстве

С. А. Дергунов, А. Ю. Спирина, К. В. Юкова

Применение энергоэффективных технологий является одним из условий для построения современной развитой экономики. Это актуально и для транспортной отрасли России, поэтому в последнее время при проектировании и строительстве любого масштабного объекта транспортной инфраструктуры специалисты вынуждены все больше учитывать экологическую составляющую.

Строительство и эксплуатация автомобильных дорог являются одними из наиболее значимых источников потенциальных экологических рисков, негативно сказывающихся на условиях обитания человека. Автодорога как инженерное сооружение существенно изменяет природные ландшафты, режим стока поверхностных и грунтовых вод, места обитания флоры и фауны, приводит к изменению микроклимата отдельных территорий, появлению оползней, эрозии земель, изменению береговых линий водных объектов, а также является источником шума, вибрации, электромагнитного и ионизирующего воздействия на компоненты окружающей среды, население и животный мир. Транспортный комплекс является крупнейшим источником загрязнения токсичными веществами воды, почвы и воздуха.

Среди мероприятий экологического плана -разработка и внедрение новых материалов, технологий, которые позволят снизить пылеобразование и остановить водную эрозию, применение конструктивно-технологических решений, предотвращающих нарушение природных ландшафтов, строительство сооружений по очистке сточных вод, переработке и обезвреживанию отходов производства, устройство шумозащитных экранов, внедрение новых способов содержания автодорог.

Реализация перечисленных мер должна сопровождаться повышением экологических требований к проектированию, строительству и ремонту автодорог и совершенствованием нормативно-правовой базы по охране окружающей среды и экологической безопасности.

Поиск рационального использования огромных площадей автомобильных дорог стал актуальной задачей для многих энергосберегающих компаний. Поскольку энергия Солнца стремительно дешевеет, солнечные панели все чаще интегрируют в повседневные материалы. Наиболее перспективным видится размещение на дорожном полотне солнечных панелей.

К сожалению, основной проблемой является хрупкость самих солнечных модулей, поэтому научно-технические разработки компаний предлагают разные решения.

Одни из таких решений стала разработка электропроводящих элементов, встроенных в дорогу, а сама «солнечная» плитка имеет противоскользящую поверхность на основе дробленого стекла.

Чтобы выдерживать вес трафика, используют несколько пластиковых слоев, которые обеспечивают прозрачную и, в тоже время, прочную оболочку для фотоэлементов. Сверхтонкие панели способны адаптироваться к температурной деформации дороги и, благодаря слоистой структуре, как минимум не уступают традиционным покрытиям в части сцепных свойств. Кроме того, первые испытания такого полотна показали абсолютное безразличие к массе машин и достаточную износостойкость.

Рисунок 1. Разработка дорожного покрытия с использованием встроенных электропроводящих элементов

Делается все это ради обеспечения возобновляемыми источниками энергии около 5 млн человек. По ориентировочной статистике, «солнечные» дороги будут заняты автомобилями всего около 10% времени, причем лишь 20 квадратных метров покрытия позволяют обеспечить электроэнергией (если речь не об отоплении) один «средний» дом.

На данный момент реализация крупномасштабного проекта фотоэлектрической магистрали экономически не обоснована. Основная причина — большая стоимость, и это не единственный недостаток солнечных дорог, так как солнечные батареи более эффективно вырабатывают энергию, если находятся на изогнутых поверхностях. Однако по прогнозам с 2020 года цена их технологии станет вполне конкурентоспособной с традиционными солнечными электростанциями. Электрогенерирующие проспекты, которые смогут передавать энергию солнца в центральные электросети, могут появиться в городах уже в недалеком будущем.

Другим, не уступающим в своей оригинальности и практичности, стал проект дорожного покрытия и по совместительству децентрализованная электроэнергетическая система, способная обеспечить электричеством целую страну (рис.2).

Рисунок 2. Шестигранные панели покрытия

Покрытие состоит из шестигранных панелей, с поверхностью из сверхпрочного стекла, под которым располагаются солнечные батареи, микропроцессор, светодиоды и нагревательные элементы (рис.3). Дорожные солнечные панели способны выдерживать нагрузку более 100 т/м2, что делает их пригодными к использованию на любых типах дорог — от велосипедных дорожек до межрегиональных трасс.

Функционал дорожного покрытия включает в себя:

• выработку электроэнергии за счет фотоэлектрических элементов, которая может подаваться в жилые дома, коммерческие здания, а также использоваться для «заправки» электромобилей;

• программируемую динамическую светодиодную разметку и предупреждающие знаки;

• предупреждение о необходимости снизить скорость в случае, если датчики нагрузки установят появление препятствия на дороге (например, пешехода или дикого животного), что поможет снизить количество несчастных случаев в темное время суток;

• самоочищение от снега и наледи с помощью нагревательных элементов.

Рисунок 3. Покрытие из шестигранных панелей

Кроме того, система предусматривает создание вдоль дороги «кабельного коридора», в который можно поместить любые типы кабелей, и секции, предназначенной для сбора и очистки ливневых вод. В целом данное направление возможно в будущем поможет решить проблему использования исчерпаемых природных ресурсов, таких как нефть и газ.

Только при условии освоения имеющейся инновационной продукции в полном объеме в отрасли может быть достигнут значительный экономический эффект: за счет применения новых технологий, энерго- и ресурсосбережения, повышения долговечности дорог, сокращения себестоимости перевозок и повышения безопасности движения.

В связи со сказанным важным представляется перенимать и модернизировать под собственные реалии передовой зарубежный и лучший отечественный опыт строительства дорог и прилегающей инфраструктуры, а также расширять доступность нескольких видов транспорта для большинства населенных пунктов, увеличивая их транспортную мобильность.

Список литературы:

1. Развитие технологий строительства дорожных покрытий [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.idt-invest.ru/techstrov.htm (дата обращения — 17.01.2017)

2. Ушаков, В.В. Магистралям России — долговечные покрытия, Дороги Евразии №1 (январь-

февраль) 2014г. URL :http ://eurasia-

roads.ru/archive/files/20140304 j mini.pdf

3. Дороги из солнечных батарей приходят на смену асфальту [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://ecotechnica.com.ua/energy/solntse/1744-doro gi-iz-solnechnykh-batarej -prikhodyat-na-smenu-asfaltu.html (дата обращения — 17.01.2017)

4. Российский опыт внедрения экологических технологий в дорожном строительстве [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http ://territoryengineering. ru/infrastrukturnaya-revolyutsiya/rossij skij -opyt-vnedreniya-ekologicheskih-tehnologij-v-dorozhnom-stroitelstve/ (дата обращения — 17.01.2017)

5. Якунина Л. В., Кожухова Е. С. Проблемы дорожного строительства и пути их решения // Молодой ученый. — 2016. — №6.3. — С. 48-51.

6. «Солнечная дорога» от компании Solar Roadways Unveils [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://remontyes.ru/5082-solnechnaya-dorogaot-kompanii-solar-roadways-unveils.html (дата обращения — 17.01.2017)

7. Чванов В.В. «Роль современных технологий в повышении качества дорожных работ»: диссертация кандидата технических наук. Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет, Волгоград, 2011.

Источник: Дергунов, С. А. Энергосберегающие технологии в дорожном строительстве / С. А. Дергунов, А. Ю. Спирина, К. В. Юкова // Восточно-Европейский научный журнал. – 2017. – № 12-2(28). – С. 49-52. https://elibrary.ru

фото:

http://vkartinki.ru

https://topkin.ru