7 технологий для борьбы со снегом и гололедом в разных странах

Читать в полной версии

Обильные снегопады и гололед влияют на повседневную жизнь и безопасность жителей стран северных широт. В каждом государстве действуют свои правила очистки дорог от снега и ото льда. В одних местах широко используют химические реагенты, в других ограничиваются песком и каменной крошкой. Методы и оборудование тоже отличаются в зависимости от региона. Например, в России механическая чистка и реагенты — привычные способы борьбы со снегом и гололедом. Более чем в 60 городах применяется современное противогололедное средство Bionord. Его используют для устранения льда на важных объектах: территории Московского Кремля и Эрмитажа, в аэропортах и на автодорогах федерального значения. В состав средства входит смесь солей натрия, калия и кальция.

Однако соль разрешена не во всех странах. В Германии применение этого вещества строго регламентировано. Соль можно использовать только для удаления наледи на лестницах и крутых склонах, но в минимальных количествах. В Канаде для очистки дорожного полотна применяют хлорид натрия (техническая соль), а в Японии химические реагенты запрещены во всех районах. По мнению экологов, чрезмерное количество соли, особенно технической, негативно влияет на окружающую среду. Она может сжигать корни деревьев, кустов и травы, наносить ущерб газонам и садам, а также вызывать коррозию металлических и бетонных зданий.

На протяжении десятилетий страны ищут замену традиционным методам борьбы со снегом и наледью.

Коврики для таяния снега

Скользкие тротуары и лестницы — основные причины получения травм в зимний период. Американский стартап HeatTrak создал специальные коврики, которые помогают растапливать снег и лед. Их можно уложить на любых дорожках, подъездных путях, палубах, лестницах и пандусах.

HeatTrak изготовлен из нагревательного элемента с электрическим приводом, зажатого между двумя защитными поверхностями нескользящей резины, что делает их такими же прочными, как автомобильные шины. Коврики будут работать как при подключении к стандартной розетке, так и к беспроводной Wi-Fi Smart Home от HeatTrak.

С помощью беспроводной розетки владельцы HeatTrak могут даже настроить коврики на автоматическую активацию, как только температура опустится ниже определенного порога.

Облачные технологии и снегоуборочные машины

Канадский стартап LYT, использующий облачное программное обеспечение для управления транспортными потоками в городах, недавно распространил свои услуги на снегоуборочные машины в Торонто. По словам основателя и генерального директора компании Тима Менарда, платформа LYT не только оптимизирует маршруты уборки снега, но и повышает их эффективность и экологичность.

Платформа LYT использует машинное обучение и искусственный интеллект, а также данные о дорожном движении в режиме реального времени, полученные от датчиков, для быстрого перемещения автомобилей экстренных служб. Теперь она применяет ту же технологию в снегоуборочной технике Торонто. Датчики в транспортных средствах позволяют городским властям регулировать поток зеленых светофоров, чтобы машины быстрее проезжали перекрестки и перемещались по районам.

По словам Менарда, меньше остановок на перекрестках снижает износ снегоуборочных машин и помогает им быстрее очищать основные дороги. Кроме того, техника разбрасывает соль по дорогам, пока едет, поэтому непрерывное движение позволяет равномерно распределять химикаты. По словам Менарда, отложение соли в значительной степени способствует образованию выбоин.

Асфальт с солью и самонагревающийся бетон

Ученые в нескольких странах предлагают предотвращать образование наледи на дорогах еще на этапе укладки асфальта.

Так, китайские исследователи соединили ацетат натрия (натриевая соль уксусной кислоты) с диоксидом кремния, бикарбонатом натрия (пищевая сода) и доменным шлаком — отходом производства электростанций — для получения специального порошка. Потом они покрыли частицы порошка раствором полимера, сформировав крошечные микрокапсулы. Затем команда заменила часть минерального наполнителя в асфальтовой смеси на эти микрокапсулы. В ходе первых экспериментов блок дорожного покрытия, изготовленный с использованием новой добавки, снизил температуру замерзания воды до минус 21 °C. По оценкам исследователей, слой противогололедного асфальта толщиной 5 см будет эффективно работать в течение семи-восьми лет.

А ученые из Университета Дрекселя в США добавили в бетон парафин, так называемый материал с фазовым изменением. Он выделяет тепло при переходе из жидкого состояния при комнатной температуре в твердое состояние при уменьшении температуры. После двух лет исследований ученые обнаружили, что бетон с фазовым изменением поддерживал температуру поверхности от 5,6 °C до 12,8 °C в течение десяти часов. Вырабатываемого тепла было достаточно, чтобы расплавить несколько сантиметров снега. Исследователи намерены продолжить сбор данных для оценки долгосрочной эффективности таких плит.

Беспилотники для уборки

В некоторых странах убирать снег с открытых поверхностей помогают беспилотные летательные аппараты. Некоторые дроны оснащены химическими реагентами, которые растапливают снег при контакте, другие используют воздуходувки.

Беспилотники также могут быть оснащены камерами, датчиками и технологией GPS для навигации и картографирования заснеженных территорий, выявления препятствий и обеспечения точности работы. В зависимости от особенностей конструкции и возможностей дрона он может управляться оператором вручную или работать автономно, используя запрограммированные алгоритмы.

Хранилище снега

В Японии нашли способ использовать собранный снег для нужд города. В пятом по величине городе страны Саппоро есть большой парк Моэрэнума. Он был спроектирован знаменитым скульптором Исаму Ногучи. В центре зеленой зоны построена стеклянная пирамида Hidamari. Чтобы летом объект не нагревался, система кондиционирования использует снег, накопленный за зиму, для поддержания комфортной температуры.

Снежные массы свозятся в специальное хранилище, где установлен резервуар для таяния снега Toshin-Kita. Температура внутри резервуара поддерживается на уровне около 40 °C. Снег в нем тает, затем вода циркулирует через теплообменник, распределяя холодный воздух по помещениям Hidamari. Горячий воздух возвращается через теплообменник, нагревая воду, которая растапливает еще больше снега в хранилище.

Как объясняют создатели, сбрасывая снег в центре города, можно значительно сократить расстояние и время, необходимое для проезда снегоуборочных машин. В другое время года резервуар используют пожарные.

Сточные воды для обогрева дорог

В японском городе Ниигата разработали технологию плавления снега на дорогах с использованием тепла сточных вод.

«Температура сточных вод, протекающих по канализационным трубам, колеблется в зависимости от времени года, как и наружная температура. Летом температура сточных вод ниже наружной, а зимой — выше. Мы можем использовать это тепло в качестве энергии», — объяснил старший научный сотрудник отдела систем сточных вод Национального института управления земельными ресурсами и инфраструктурой (NILIM) Мацуура Тацуро.

По словам Тацуро, система снеготаяния с использованием тепла сточных вод работает следующим образом: через канализацию проходит труба, называемая теплосборником. Циркулирующая в ней жидкость (антифриз) нагревается теплом сточных вод и поступает в «панель теплового излучения», установленную под поверхностью дорожного полотна, нагревая его и растапливая снег.

Испытания, проведенные на участке дороги площадью 200 кв. м в центре города Ниигата, показали, что система снижает потребление энергии более чем на 90% по сравнению с традиционными системами снеготаяния, использующими нагреватели или бойлеры.

Теплые остановки общественного транспорта

В северных городах России уже не первый год устанавливают теплые остановки общественного транспорта. Они есть в некоторых регионах Сибири, на Дальнем Востоке и в Арктике. Такие закрытые павильоны оснащены кондиционерами, которые регулируют температуру внутри в зависимости от погодных условий. В зимнее время помещения нагреваются, чтобы пассажиры могли находиться в тепле во время ожидания транспорта. Также в них есть USB-розетки, освещение и электронное табло. Найти теплые остановки теперь можно и в «Яндекс Картах» с помощью функции «Комфортный маршрут». Она доступна в ХМАО, ЯНАО, Якутии, на Чукотке, в Красноярском крае, Омской и Мурманской областях.

В ноябре 2024 года стало известно, что теплые остановки и утепленные публичные пространства появятся во всех городах Арктической зоны — 16 агломераций, расположенных в девяти регионах. Как рассказал глава Минвостокразвития России Алексей Чекунов, в этих регионах есть уникальные подходы по организации инфраструктуры и строительства в условиях вечной мерзлоты. Поэтому эти наработки будут масштабированы по всем территориям со схожим климатом.