Un nome un programma, anzi, un progetto: si chiama Solar RoadwaysTM e alla lettera significa “carreggiate solari”, ovvero strade fotovoltaiche.
Sostituire il manto d’asfalto delle ‘highways USA’ con pannelli ad energia solare è l’obiettivo, riferisce Gas2, del progetto ‘Solar Roadways’ che mira alla realizzazione di strade che offrono la possibilità di viaggiare più sicuri e sostenibili.
L’idea è di un americano, Scott Brusaw, ingegnere specializzato nell’elettronica e nell’elettrotecnica, che insieme alla moglie Julie Gizmag ha lavorato per anni allo studio e alla realizzazione dei Solar Panel RoadTM, pannelli solari stradali.
Da un primo ‘rendering‘ che è consistito in una simulazione virtuale al computer, al prototipo funzionante di Solar Roadways i fondatori Scott e Julie Brusaw hanno fatto tanta strada.
I pannelli solari stradali sono la base, in tutti i sensi, del progetto e potrebbero rivoluzionare la mobilità in tutto il mondo.
Vediamo nello specifico come si articola l’idea, tutt’altro che fantascientifica: ciascun pannello (2m x 2) è suddiviso in tre livelli, disposti uno sopra l’altro.
- il livello superiore, una lega di vetro speciale, è traslucido e resistente, sopporta grandi pesi, pessime condizioni ambientali e permette all’irraggiamento solare di attraversarlo e “colpire” le celle sottostanti.
- il livello centrale è invece costituito da una fitta rete di celle solari dotate di led, pensate per illuminare la superficie stradale con qualsiasi tipo di segnale: pericolo, traffico, rallentamenti, lavori in corso e, nel caso si rivesta un cortile, anche giochi per bambini.
- il livello inferiore è infine quello che ospita i cavi per la distribuzione dell’energia prodotta ma anche dei segnali telefonici, televisivi, eccetera. Sarà inoltre impermeabile, come il livello superiore, in modo da assicurare il passaggio della corrente. Sarà così in grado di autoriscaldarsi per sciogliere eventuali strati di ghiaccio in qualsiasi momento, evitando emergenze e spese per i mezzi spargisale. Il tutto gestito da microprocessori disposti ogni quattro metri, che coordinano le diverse funzioni e rendono le Solar Roadways un sistema cosiddetto intelligente.
L’idea è nata nel 2006: sfruttando l’energia solare del giorno, i LED luminosi incorporati nella superficie stradale sono in grado, durante la notte, di segnalare le linee di demarcazione delle carreggiate, sostituire l’illuminazione dei lampioni, e mettere in guardia gli automobilisti, con segnalazioni luminose a LED, da blocchi dovuti al traffico o a incidenti.
Va considerato che ogni miglio sarà in grado di generare l’energia equivalente a soddisfare il fabbisogno di 500 famiglie.
Detto così sembra un racconto di fantascienza, ma basti pensare che dopo la prova di un prototipo funzionante per tutto l’inverno le strade dotate dei pannelli solari sono rimaste sgombre da ghiaccio e da neve, riducendo al minimo il rischio incidenti.
“L’implementazione del nostro progetto Solar Roadways su vasta scala – spiegano i promotori dell’iniziativa – potrebbe cambiare il mondo come noi lo conosciamo in modo significativo. Immaginate le possibilità: la vostra casa potrebbe essere sganciata dalla rete elettrica grazie alla vostra strada di accesso solare (sulla quale non dovrete più spalare la neve se vivete al Nord). Quando uscite da casa, guiderete su strade solari libere da neve e ghiaccio, libere dalle buche, ed i LED vi aiuterebbero a vedere chiaramente e facilmente le linee, specialmente di notte, quando molte persone soffrono di difficoltà visive“.
Ma come aderiranno le ruote al vetro?
Bel problema, ma i progettisti hanno pensato anche a questo e hanno realizzato una struttura superficiale che consentirà ai veicoli di arrestarsi in frenata, senza rischio di incidenti.
I pannelli rotti possono essere sostituiti senza la necessità di ripavimentare un’intera sezione di strada.
Un altro vantaggio dei pannelli fotovoltaici stradali, oltre a poter essere sostituiti facilmente e singolarmente, sarà la lunga durata, pari ad almeno 20 anni.
Ma non finisce qui.
Il sistema potrà infatti immagazzinare energia tramite piccole batterie poste al livello centrale, così da rimetterla in circolo nei momenti di bisogno.
Molti i riconoscimenti già arrivati.
Agli EE Time ACE Awards tenutisi a San Jose è stato giudicato uno dei quattro progetti più promettenti dell’ingegneria verde.
Il progetto ha ricevuto un finanziamento dal Dipartimento dei Trasporti degli Stati Uniti per la somma di 100.000 dollari nell’agosto 2009 dal Dipartimento dei Trasporti degli Stati Uniti (U.S. Federal Highway Administration), interessato allo sviluppo di pannelli solari in grado di rimpiazzare le comuni strade asfaltate e ripagare nel corso del proprio ciclo di vita le notevoli spese che la sostituzione comporterebbe.
Sono così iniziati i lavori sul primo prototipo, che è stato terminato a febbraio del 2010, dopo avere avviato con successo i primi test nel Nord Idaho.
Ottenere i massimi livelli di sicurezza è costato un percorso lungo e complesso, che ha dovuto superare il primo grosso ostacolo di come far fermare un’automobile che procede a 130 km/h, su una superficie che tecnicamente è come il vetro.
L’aggiunta di una superficie strutturata, si è rivelata più che efficace.
Dopo aver ripetuto con successo il test in senso inverso, ‘Solar Roadways’ è stato certificato con lo stesso ”grip” della superficie asfaltata.
Interessante è diventato quindi il rivestimento dei pannelli fotovoltaici di vetro che, per simulare il grip naturalmente offerto dall’asfalto, saranno ricoperti da una speciale struttura superficiale in grado di garantire attrito e aderenza in ogni condizione.
È stato così approntato un pannello tipo di strada con i primi 12 x 12 ft (3,7 x 3,7 m), composto da 16 pannelli più piccoli collegati fra di loro, completo di LED incorporati che possono essere programmati per fornire messaggi personalizzati.
Il 1° prototipo non includeva eventuali cellule fotovoltaiche e mancava del vetro temprato con elemento riscaldante integrato per la faccia superiore (nella 1° fase è stato utilizzato del policarbonato al posto del vetro), ma è servito a dimostrare che l’elettronica proposta aveva dati i primi risultati promessi.
La Federal Highway Administration ha incaricato i coniugi Brusaw di affrontare anche il problema delle acque meteoriche: attualmente oltre il 50 % degli inquinamenti di corsi d’acqua degli Stati Uniti proviene da acque piovane.
È stata così creata anche una sezione nei corridoi cavi per la raccolta ed il convogliamento delle acque piovane.
Il team ha anche costruito dei piccoli pannelli tipo di strisce pedonali dotate di celle di carico per testare un meccanismo di rilevamento sia dei pedoni che della fauna selvatica, che lampeggia e fornisce istruzioni quando un peso è stato rilevato sulla superficie: viene inviato anche un segnale al pannello solare della strada , che istruisce i piloti in arrivo a “rallentare”.
Questo dimostra la capacità dei pannelli stradali di comunicare tra loro insieme agli eventuali driver che viaggiano attraverso le loro superfici.
Nel giugno del 2011 ai coniugi Brusaw è stato assicurato il finanziamento per la seconda fase di sviluppo: realizzare come 2° prototipo un’area di parcheggio completamente funzionale.
I lavori sono iniziati subito in un’area vicina al laboratorio di elettronica preparata per la sistemazione a terra del parcheggio.
A luglio 2013 il Brusaw e il suo gruppo di pochi ma appassionati volontari sono arrivati a realizzare un nuovo design del pannello di forma esagonale, che ha permesso loro “di gestire le curve con facilità”: “abbiamo progettato la forma, testata macro e micro per la stabilità, la trazione, la forza.”
Il vetro di superficie è stato personalizzato con resistenza incorporata.
Il primo lotto dei nuovi pannelli completati era pronto per l’installazione e il collaudo entro il successivo mese di settembre.
Ciascuno dei nuovi pannelli dispone di celle fotovoltaiche e circuiti, 128 LED programmabili, un elemento riscaldante per contribuire ad affrontare ghiaccio e neve, e sono sormontate con vetro “super-forza” strutturato (che ha superato le aspettative in carico, trazione e resistenza al test sull’urto).
“La metà del nostro prototipo parcheggio è mono-cristallino, mentre l’altra metà è poli-cristallina“, ha detto Julie Brusaw Gizmag.
“Il parcheggio è equivalente a un pannello solare 3600 watt. La potenza raccolto dipende dalla quantità di luce solare ricevuta. Così, a seconda della quantità di sole assorbita, produrrà più in alcune parti del paese e del mondo di altri.”
“Abbiamo spostato alimentazione e il cavo dati a un corridoio cavo lungo la strada lotto/parcheggio“, ha continuato Scott Brusaw: “Questo fornisce un facile accesso alla alimentazione dei dati. Fornirà i cavi di una casa ed eliminerà così la necessità di cavi aerei che sono sgradevoli e soggetti a ghiaccio ed a rottura. Mentre le compagnie elettriche stanno gestendo i cavi seppellendoli a volte proprio accanto a linee di gas scavando con pale, Noi possiamo costituire società di servizi con un lavoro molto più facile e sicuro. Il nostro sistema può anche eliminare i punti morti del telefono cellulare con l’installazione di un corridoio cavo che può diventare la casa per tutti i tipi di cavi tra cui TV, fibra ottica per internet ad alta velocità, telefono, ecc.”
Attualmente, circa il 69 percento del livello direttamente sotto il vetro di ogni unità esagonale è costituito da celle fotovoltaiche, ma che aumenterà al 100 % prima della produzione commerciale.
Tra i vantaggi c’è anche la possibilità di sostituire il singolo componente lesionato, in caso di rottura o usura, invece di rifare un’intera porzione di strada.
Inoltre la durata della superficie supera i 20 anni, tempo che rende la ‘carreggiata solare’ un’infrastruttura che si ripaga da sola.
Ma l’idea dei coniugi Brusaw va oltre le strade e punta a portare gli speciali pannelli anche nei parcheggi e nei marciapiedi, dove ricaricare i dispositivi elettronici.
Ma l’elenco di possibili utilizzi è vasto e include le abitazioni e le situazioni di emergenza.
“La vostra casa potrebbe essere tutta o quasi off grid grazie ad un vialetto solare, che non è più necessario spalare o arare, o ad un patio,” spiegano.
I pannelli sarebbero infatti in grado di sciogliere ghiaccio e neve.
Il sistema potrebbe essere usato anche per fornire energia pulita in caso di calamità, come terremoti o tsunami. “Dopo il terremoto di Haiti, ci hanno chiesto se potevamo inviare alcuni pannelli. Purtroppo, non avevamo prodotti pronti”.
Solar Roadways utilizza inoltre materiali riciclati, ove possibile: “Siamo stati in grado di utilizzare il 10% di vetro riciclato nello strato base per il nostro prototipo di parcheggio e vogliamo lavorare con gli ingegneri per fare in modo che molti altri materiali riciclati possano essere inseriti in ogni fase della produzione”.
A lungo termine, i Brusaw guardano però alle auto elettriche, sperando che il loro sistema possa far decollare il settore.
I veicoli ecologici infatti potrebbero essere caricati praticamente ovunque utilizzando l’energia pulita fornita dal sole, senza bisogno di cercare punti di ricarica.
A beneficiare della corrente raccolta sarà il sistema di illuminazione dello specifico tratto di strada, la segnaletica e persino delle pratiche piazzole di soste equipaggiate con punti ricarica per cellulari e veicoli elettrici.
Per avviare la produzione ‘Solar Roadways’ occorre però molto denaro.
L’obiettivo è quello di cominciare a lastricare parcheggi e marciapiedi, prima di rifare il manto a una ‘Interstate’ americana.
Eppure il programma ha dimostrato notevoli qualità, oltre ad abbassare i consumi di energia municipale ed eliminare le lunghe e costose riparazioni stradali.
Ma per farlo in produzione, il progetto Solar Roadways ha bisogno di molto più denaro.
Per questo motivo è stata lanciata su Indiegogo una campagna fondi per raggiungere come cifra iniziale 1 milione di dollari.
Lo scopo è quello di iniziare a montare i LED nei parcheggi e marciapiedi, riducendo il consumo energetico dei comuni, per portarlo un giorno anche nelle superstrade del mondo.
Non resta che raccogliere il milione di dollari per avviare la produzione, anche se un programma infrastrutturale come questo ha bisogno di molto più denaro.
Dott. Arch. Rodolfo Bosi
