스페인 사라고사 대학(Saragossa University)에 위치한 연구센터인 CIRCE, 스페인 건설회사인 Ferrovial, CI3(Centre for Intelligent Infrastructure Innovation)은 ESPHERA 프로젝트를 통해 도로의 상황을 고려하여 에너지를 생산할 수 있는 가장 유망한 기술에 대해 공동으로 조사하였다. 이들은 태양 및 풍력에너지뿐만 아니라 교통 흐름, 전자기, 광복사(Luminous Radiation)와 같은 다른 에너지원들도 조사하였다. CIRCE는 도로 상에서 다양한 재생가능 에너지(Renewable Energy)를 통합하는 방안에 대한 실현 가능성을 연구하였다.
도로 위에서 재생가능 에너지를 생산하고 수확할 수 있는 시스템을 연구하고자 진행되고 있는 ESPHERA 프로젝트는 다양한 기술에 대한 이론적 분석을 수행하고 있다. 이러한 기술들은 고속도로가 조명 시스템이나 톨게이트 등에서 사용할 수 있는 전기를 스스로 생산할 수 있도록 도와준다. 가장 유망한 기술들이 후보로 선정되었으며 재정적 기준, 효율성, 지속가능성 및 환경적 영향까지 모든 요소들이 고려되었다. 또한 연구진은 설치 간편성, 가동을 위해 투입되어야 하는 자원, 기술적 준비와 같은 부분들도 고려하였다.
추가적으로 연구진은 태양광발전, 풍력, 지열과 같이 현재 구축된 재생가능 에너지원을 분석하는 방법보다 더 혁신적인 시스템에 대해서도 조사하였다. 여기서 가장 긍정적으로 떠오르고 있는 기술 콘셉트는 Vortex이다. Vortex는 바람에 따라 진동하는 기둥으로 구성되어 있으며, 자석을 통해 전기를 생산한다. 그리고 자동차가 지나갈 때 지면에 가해지는 힘을 이용하여 전기를 얻는 시스템이나 과속방지턱 메커니즘을 이용하는 i-BUMP, 액체의 움직임에서 에너지를 확보하는 SRECC 등의 다른 기술에 대해서도 조사가 이루어졌다.
또한 이번 프로젝트를 통해 전기 에너지를 생산하기 위해 대기 중에 존재하는 잔류 에너지를 수확하는 방안도 확인되었다. 이렇게 수집된 에너지는 저장되거나 에너지 소비가 낮은 시스템에 공급된다. 진동, 온도구배, 전자기 방사, 조명 등에 의해 생산되는 다양한 자원들을 이용할 수 있는 능력에 따라 기술적 가치가 좌우된다.
이번 프로젝트에서 발견한 사항 중 하나로는 전통적인 재생가능 에너지 기술이 준비되어 있기 때문에 자동차 도로 서비스와 같이 많은 에너지를 소비하는 분야에서 목적을 달성하는데 있어 아직까지는 가장 효율적인 방법이라는 것이다. 또한 효율을 개선하고자 하이브리드 시스템(Hybrid System)이라 알려진 다양한 기술을 결합하려는 노력에 대해서도 강조하고 있다. 연구진은 다양한 기상학 변수를 고려하여 이론적 모델을 도출하였으며, 이는 신규 프로젝트에 이들의 에너지 시스템을 도입하는 것에 대한 가능성을 연구하는데 도움을 줄 것으로 기대된다.
A project studies renewable electricity generation on motorways
CIRCE, Ferrovial and CI3 have brought together in ESPHERA the most promising technologies that may make it possible to use the conditions found on these roads to produce energy.
As well as sun and wind, other energy sources such as the flow of traffic and electromagnetic and luminous radiation have also been studied.
CIRCE has concluded work on this project to study the feasibility of integrating different types of renewable energy on motorways.
The ESPHERA project - Study of Systems to Produce and Harvest Renewable Energy on Motorways - has carried out a theoretical analysis of different technologies that would allow these highways to generate their own electricity to supply lighting systems, toll points, etc. To this end a selection of the most promising technologies has been made, taking into account financial criteria, efficiency, sustainability and environmental impact. Other factors have also been considered such as ease of installation, resources required for putting them into operation, and technological readiness.
In addition to analysing existing and established renewable energy sources, such as solar photovoltaic, wind and geothermal power, the more innovative systems on the market have also been investigated. Of these, the concept that has raised most hopes is the Vortex, which consists of a post that oscillates with the wind and generates electricity thanks to a set of magnets.
Among the other systems studied are some that capitalise on the force that vehicles exert on the ground as they pass to obtain electricity, for example the i-BUMP, which utilises a speed-bump mechanism, or the SRECC, which obtains energy from the movement of a liquid.
On a different tack, the project has studied a way of gathering the residual energy present in the atmosphere to produce electrical energy (known as Energy Harvesting) which may then be stored or used to feed low consumption systems.
The value of this technology lies precisely in its ability to use the resources produced by vibrations, temperature gradients, electromagnetic radiation, illumination and the like to supply low consumption equipment.
Among its findings, the project has concluded that traditional renewable technologies are still the most efficient for these purposes due to their readiness level, especially for relatively high consumption applications, such as motorway service areas. Additionally, it has highlighted the desirability of combining different technologies in what are known as hybrid systems, in order to improve the efficiency and results of the installations.
A theoretical model has been produced from the data obtained taking into account different meteorological variables, which will help study the feasibility of installing these energy systems in new projects.
The ESPHERA initiative has been financed by the Centre for the Innovation of Smart Infrastructures (C13), founded by Ferrovial, the Castile-La Mancha regional government and the University of Alcalá. Ferrovial is also in charge of technical coordination for ESPHERA, which has benefitted from the collaboration of Cintra (the motorway subsidiary company of Ferrovial) and the Aravía company, who hold the concession for the maintenance of the section of the A-2 motorway between Zaragoza and Calatayud.
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