随着出行需求的增大,以及生活智能化的提升,人们对于公路的畅想已逐渐变为现实。除了常规的交通指挥功能和自动驾驶息息相关的充电功能,发电、WiFi等也是人们所畅想未来的智能公路所具备的功能。因此,建设有太阳就能发电,有了电就能供给电动汽车充电设施以及智能交通引导设施充电的太阳能公路,便成了人们的追求。
其实,在公路上安装太阳能电池板早已不是一个新鲜的话题。比如德国阿沙芬堡高速公路,在隧道安装太阳能板;意大利A18高速公路,在废弃的高架桥上安装太阳能设备,这样的例子不可胜数。然而大家所讲的太阳能公路,并不是这些需要占据外部空间的道路,而是将太阳能发电装置直接安装在路面上的真正的太阳能公路。
太阳能公路有两个最为重要的特点:一是太阳能装置安装在路面,不额外占据面积或者空间,极为高效利用地表面积和空间。二是路面有钢化玻璃或其他特殊材料,以保护太阳能电池板等发电装置。
早在2014年10月,荷兰就已经修建了世界上第一条太阳能公路。这条路位于荷兰北部城市克罗曼尼,由荷兰应用科学研究院、皇家Imtech科技公司等联合开发。道路并不长,仅有70米,宽度为2米。然而这么短一条路,却造价不菲,整体花费达350万欧元(约2300万人民币)。
畅想建设太阳能智能道路
太阳能马路路面铺有钢化玻璃材料
这条公路的表面有一层1厘米厚的钢化玻璃,看起来整个路面是透明的,玻璃底下安装着太阳能电池板。太阳能电池板所发电能可供路灯、交通灯、路标等使用。目前,这条道只能允许行人和自行车上路,并不对车辆开放。
从2014年10月到2017年10月的这三年,这条路处于测试阶段,专家们会详细记录相关数据信息。经过测试,该路段每平方米年发电量约70度,整条路的年发电量为9800度,足够三户家庭使用一年。
布鲁索夫妇的太阳能面板像个特殊设计的六角形
其实,对过往行人来讲,这条太阳能公路与普通公路相比,并无本质区别,它只是能够吸收太阳能而已。很多人甚至都没有发现这条道路与普通公路有什么不同。
尽管荷兰建造了世界上第一条太阳能公路,但其实太阳能公路的研究工作,却最早始于美国。美国的一对名叫斯科特·布鲁索和朱莉·布鲁索的科学家夫妇,早在2006年就提出了太阳能公路的概念,认为能通过太阳能电池板,替代传统沥青,从而充分利用太阳光照。同年,他们成立了一家叫SolarRoadways的公司,专门研究太阳能在地面场景的应用。
布鲁索夫妇于2013年启动试点项目,与荷兰那条道路不同,他们将关注点聚焦在停车场路面上。因为停车场作为一个试验点,空间大小足够,并且能通过所发电量,部署LED光源。他们设计的太阳能面板与众不同,看上去像一个个特殊设计的六角形,整个停车场路面都由这种含有太阳能组件的玻璃块组成。最表面的透明玻璃所使用的材料叫低铁玻璃,它不仅具有很高的透明度,还有很强的负荷力与牵引力。
太阳能路面不仅能通过LED灯组成方向指示用的箭头,同时还加入了导热元件,冬天下雪时不用担心积雪堆积。按照布鲁索夫妇的设想,未来还将加入针对电动汽车的无线充电功能。
然而,与荷兰太阳能公路一样,布鲁索夫妇的太阳能公路仍然面对生产成本高的问题,目前SolarRoadways公司的产品均由手工制成,还无法投入量产。
布鲁索夫妇的研究工作得到了政府的大力支持。美国能源局、美国联邦公路管理局等多次对其进行研究经费专项拨款,以期降低成本,尽快将太阳能公路、太阳能高速公路的梦想变为现实。
近期,他们在美国著名的66号公路上铺设了太阳能路面,原计划在2016年年底就能实现铺设目标。(www.daowen.com)
与荷兰、美国相比,法国对太阳能公路的态度无疑更加激进。2016年1月,法国政府对外宣布,正式开启太阳能道路项目,未来5年,法国将修建全球里程最长的太阳能道路,总里程达966千米,分布于法国各地,能为法国500万人提供太阳能电力。目前,该项目招标工作已经完成,并正式进入技术测试阶段。
法国的太阳能公路与使用钢化玻璃的解决方案不同,他们发明了一种叫“瓦特路”的薄膜,其厚度仅7毫米。然而在这样的厚度之下,“瓦特路”不仅能防水,还能承受汽车碾压,他们曾测试车辆碾压100万次,铺设有该薄膜的路面也没有损坏。
法国太阳能公路使用一种叫“瓦特路”的薄膜
山东建设全国首例太阳能马路示范区
此外,薄膜上附有颗粒结构,可模拟传统路面,附着力表现相当良好,确保车辆不会出现打滑等不良状况。该研制公司宣称,在人流、车流不大的停车场或街区,该薄膜的使用寿命能达到惊人的20年。
另外,经过测算,这种太阳能公路4米就能提供一户家庭除供暖外的其他所有用电需求,1000米这样的路段,则能满足5000人的需求。当然,法国环境和能源管理局考虑得更为全面、长远,希望该项目不仅能作为家庭用电,还可以为交通、电动汽车等提供电能。
“长江后浪推前浪”。最值得自豪的是,我国科学家在山东建设了全国首条太阳能马路。这条马路自2016年12月启动,采用承载式光伏路面技术,于2017年9月完成660平方米路面的铺设并实现并网发电,同时配备了电动汽车充电桩、智能引导标线等衍生应用设施,是我国首例太阳能路面试验段,也是全球首条全路幅宽度铺设的太阳能路面。
这条太阳能马路的路面表层被称为“透明混凝土”,其技术指标和通行安全系数均超过当前普遍使用的沥青混凝土路面,还能够实现电热转换,同步融化路面积雪,彻底告别高速公路因雪封闭的困扰。路面太阳能电池板不必额外占用土地,也能为沿线城市和居民提供优质的清洁能源,极大地改善自然环境。以山东省的高速公路为例,仅总面积2600多万平方米的紧急停车道,铺设路面太阳能电池设备后,年发电量将达62.17亿度,发电效益60.93亿元,年减排二氧化碳620万吨,减排效益18.6亿元,直接效益达79.5亿元。
另外,通过与电动汽车技术的衔接,还能实现车辆移动充电,遍布全国的高速公路网,将会变成一个流动的“太阳能充电宝”。通过与信息技术和大数据的衔接,还将实现道路与车辆的信息交互,为无人驾驶提供前置性技术支持,推动智慧交通和智能城市建设进程,为经济发展和公众出行提供全新模式。这是交通行业与新能源产业深度融合发展的标志性事件,是产业智慧化、跨界融合化发展的典型范例。
郧(阳)十(堰)高速龙门垭隧道出入口分布式光伏发电站
鄂黄长江公路大桥收费所屋顶分布式光伏发电站
武麻高速木子店服务区光伏车棚
邓(州)保(康)高速大坪山隧道出入口分布式光伏发电站
我国太阳能公路建设正蓬勃发展。2018年初开始,在湖北随州、襄阳、十堰等地区的高速路上,一眼望去可以看到一块块、一列列铺装整齐的太阳能电池板矩阵,那是鄂西北片区高速公路分布式太阳能电站,该片区太阳能发电项目也已正式并网运行,项目实际总装机容量10.268兆瓦,分布在湖北省鄂西北片区高速公路服务区、收费所屋顶和隧道出入口中央隔离带空地,每个站点采用“自发自用、余电上网”模式建设,旨在为高速公路运营提供更多低碳、绿色、环保的清洁能源。
飞驰吧,太阳能!太阳能高速公路“到处开花”建成后,将进一步推动全国能源结构的优化与调整,从“黑色能源”向“绿色能源”迈进。
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