Strade solari: il futuro delle rinnovabili? Potenzialità e dubbi

Già da qualche anno si moltiplicano in tutto il mondo i progetti sperimentali di strade solari, le potenzialità sono infinite, i dubbi tanti

Pensiamo ai chilometri e chilometri di strade sparse per tutte il mondo, e se queste strade generassero energia?

Secondo alcune stime, circa lo 0,2-0,5% della superficie terrestre del mondo è coperto da strade. Si prevede che questa percentuale aumenterà del 60% entro il 2050. È una porzione impressionante di territorio sottratta alla natura, generando un forte impatto ambientale.

Si potrebbe capovolgere questo impatto e trasformarlo in un impatto positivo per l’ambiente? Alcuni pannelli fotovoltaici di ultima generazione, carrabili e iper-resistenti, potrebbero trasformare queste distese di asfalto in enormi generatori di energia.

In Cina, una delle prime autostrade solari del mondo sta prendendo forma. Potrebbe la superstrada con pannello solare essere la centrale elettrica del futuro?

Un esempio dei primi progetti pilota

L’invenzione delle Solar Roadways americane

Solar Roadways o strade fotovoltaiche, è un sistema modulare inventato negli USA dall’ingegnere americano Scott Brusaw, specializzato nell’elettronica e nell’elettrotecnica.

I pannelli solari sono stati appositamente progettati per essere calpestati e carrabili, sebbene saranno disponibili solo in futuro per le autostrade, delle applicazioni pilota per parcheggi e strade a bassa densità di traffico sono già state realizzate.

L’invenzione ha suscitato un grande interesse anche nell’amministrazione federale, che li ha già finanziati attraverso il Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti, con vari prototipi utilizzati per scoprirne al meglio tutte le potenzialità.

I  pannelli contengono:

  • luci a LED per creare linee e segnaletica senza vernice
  • elementi riscaldanti per prevenire l’accumulo di neve e ghiaccio
  • microprocessori, il che li rende intelligenti. Ciò consente ai pannelli di comunicare tra loro, con una stazione di controllo centrale ed i veicoli.

I pannelli sono realizzati in vetro temprato specificamente formulato, esso può sostenere il peso dei semi-camion, ed ha una superficie trattata che è simile all’asfalto.

Ogni pannello ha le dimensioni di 2 m x 2 m ed è composto da quattro strati:

  • il primo strato superiore, è composto da una lega speciale di vetro, è traslucido e resistente, in grado di sopportare grandi pesi e condizioni ambientali estreme, inoltre permette ai raggi solari di attraversarlo
  • le celle solari che captano la luce sono collocate in uno strato centrale, esse sono integrate da luci LED per l’illuminazione e la segnaletica
  • lo strato inferiore è composto da un materiale impermeabile, che serve anche per  l’istallazione dei cavi per la distribuzione dell’energia prodotta
  • tutto poggerà sull’asfalto preesistente o in alternativa su un supporto realizzato in materiali riciclati

Il progetto Solar Roadways è stato sperimentato ed istallato nell’Idaho (USA) su circa 70 chilometri di strade vicino Sandpoint, ora è in fase di studio, per capire se può essere replicato su tutte le strade degli Stati Uniti.

I 4 strati che compongono le strade solari

I vantaggi delle strade solari

Sfruttare suolo già cementificato

Uno dei principali ostacoli nell’utilizzo dell’energia rinnovabile prodotta dal solare è la quantità di spazio fisico da occupare con i pannelli e le celle, aggravando il problema dell’eccessivo consumo di energia e di suolo .

E’ per fronteggiare questo eccessivo consumo di spazio libero che tendiamo ad istallare i pannelli fotovoltaici in spazi poco utilizzabili come i tetti delle nostre case, degli uffici o dei parcheggi. Ricordiamo che lo scopo delle energie rinnovabili è essere sostenibile dal punto di vista ambientale, quindi l’occupazione di suolo verde per il loro funzionamento ne attenuerebbe gli effetti benefici.

Attraverso la “copertura” delle strade esistenti la produzione di energia rinnovabile crescerebbe a dismisura, i vantaggi ambientali sarebbero notevoli. Le potenzialità di questa tecnologia e di questo nuovo impiego dei pannelli fotovoltaici potrebbero trasformare il mondo che conosciamo.

Illuminazione integrata nella strada

Poiché non è possibile “dipingere” le strisce bianche sui pannelli solari stradali, la soluzione adottata è semplice ed efficace: integrare nei pannelli delle strisce LED ciò permetterebbe sia di risolvere il problema delle strisce sia integrare nelle corsie un minimo di illuminazione.

L’illuminazione LED ed il sistema di segnaletica intelligente

Sensori che evidenziano oggetti o persone sulle strade

La grande opportunità di istallare e coprire sulle strade pannelli fotovoltaici, è quella di creare vere strade intelligenti, già è allo studio per esempio la possibilità di integrare nelle corsie e nei pannelli dei sensori di peso. Quando una persona, un oggetto o un animale attraversano la strada dei sensori posti nei pannelli si attiverebbero illuminando la porzione di strada e limitando il rischio di incidenti.

Sarebbe inoltre possibile utilizzare le strade come dei display, con cui inviare o modificare messaggi o la segnaletica stradale; inserendo una stop o avvertendo i guidatori di lavori in corso.

Il sistema con sensori che indica gli ostacoli sulla strada

I limiti che ne bloccano la diffusione

I costi di realizzazione e manutenzione

Sebbene i costi possano essere abbattuti istallando i pannelli sopra le strade già esistenti, il solo prezzo di acquisito di questo tipo così particolare di pannelli è enorme, per esempio in Normandia dove è stato istallato il primo tratto di strada francese si è stimato che il costo è di 5 milioni di euro a chilometro per una solo corsia di marcia!

Le critiche ed i dubbi che accompagnano queste strade sperimentali sono infatti sulla loro sostenibilità finanziaria, a causa dei forti costi d’istallazione ma anche per i costi di manutenzione non bassissimi, il tutto rapportato ai non altissimi rendimenti dal punto di vista energetico.

I pannelli infatti devono essere puliti periodicamente per evitare la diminuzione del loro rendimento, inoltre il passaggio continuo di auto ne determina il rapido deterioramento e la conseguente necessità di continue sostituzioni dei singoli pannelli. Dal loro carattere “sperimentale” ne consegue che non vi sono studi, sul lungo, periodo, della frequenza e dei costi necessari per la loro manutenzione.

La bassa produttività

I pannelli solari normalmente vengono istallati con un inclinazione ed un orientamento tali da permettere la migliore “redditività” dal punto di vista energetico, In Italia si orientano verso il sud, mentre l’angolo di inclinazione varia in base ad una serie di fattori ambientali (la latitudine del sito, il periodo in cui essi potrebbero produrre maggiormente).

Nelle centrali solari i pannelli si orientano automaticamente per captare al meglio i raggi solari, muovendosi continuamente seguendo il sole durante tutto l’arco della giornata, come un girasole.

I pannelli modulari orizzontali aderenti all’asfalto

Invece i  pannelli di una strada solare sono aderenti e ben fissati al manto stradale, sono soggetti all’ombreggiamento dovuto agli oggetti circostanti ma anche alle autovetture che la percorrono. Per questo anche quando un giorno queste tecnologie saranno diffuse, non verranno mai istallate in zone fortemente trafficate o per esempio in strade a ridosso di foreste o grattacieli, per cui il loro utilizzo sarà sempre limitato a porzioni di strada sgombere sui lati e ben esposte ai raggi solari. 

Resta sempre e comunque il problema che essendo orizzontali la produzione di energia sarà ottimale solo nelle ore centrali della giornata mentre diminuirà quando il sole inizia a scendere verso l’orizzonte.

 

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