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太阳能道路究竟有多神气?

2017/11/4 15:56:37      点击:
      日前,在浙江绍兴,总重量达200吨的大型自卸车轻松压过一段由太阳能电池板铺成的道路,路面完好无损。这标志着该道路成为目前世界上承重最大的太阳能试验道路。也意味着由浙江兰亭太阳能科技有限公司、中科院宁波材料技术与工程研究所、清华大学智慧城市与智慧交通研究中心等多家单位历经十年完成的“太阳一号”光伏路面成套技术研发成功。
  承重200吨、光伏发电、电动智能车辆无线充电、冬季化冰雪……在太阳能公路仍是一个新概念的当下,这条太阳能试验道路处处显现着“黑科技”特质。那么它到底是如何实现上述功能的呢?
  一举两得与“自给自足”
  “太阳能道路一举两得,作为太阳能电站,它不单独占用土地面积;作为道路铺设材料,它同时具备发电功能。”成都空调维修表示,行车和发电是太阳能道路的两项基本功能。
  作为道路,太阳能道路必须具备承重、耐强摩擦性能。“一般的车辆只有几吨,部队大型坦克车才能达到100吨,如果最极端情况下路面能够承受,小型车肯定也没问题。”兰亭工程建设集团工程师李景轩表示,试验时使用了总重达200吨的大型自卸车碾压该试验道路,路面丝毫不为所动。
  这种太阳能道路由功能层、承重层和基底层构成。“基底层与中间承重层形成的路基有足够的支撑能力,它们由刚性(水泥)或柔性(沥青)结构组成,这两种材料本身承载力就比较强。”从事道路建设行业已三十多年的李景轩说,功能层中的太阳能光伏板虽然是一种脆性材料,但涂加了独创工艺的柔性材质保护层,因此,这个表面看似玻璃的保护层摩擦系数高、强度也高,既能保护太阳能板材,又能保证车辆正常行驶。“每一层之间都有柔性粘合性连接材料,防止层与层之间错位、移动。”他说。
  那么太阳能道路如何发电?曲胜春表示,太阳能电池虽然叫电池,但它不是储能,而是把光转换为电能。硅、砷化镓等半导体材料吸收太阳光产生电子—空穴对,电子—空穴对迁移到PN结结区分离为自由电荷。产生直流电后,可以直接使用或被存储。如果要进入市电电网,需经逆变器转变为交流电。
  李景轩介绍,太阳能道路发电主要用来满足当前道路的照明、电动车充电、隧道等公路用电需求,剩余电量并入电网,夜间或其他需要用电时再从电网输送,实现“自给自足”,而目前公路用电大多需要单独输送。
  充电秘密“埋藏”在地底
  该太阳能道路的出现让电动汽车的充电方式出现全新想象:边跑边充电。
  秘密“埋藏”在地底下。“试验道路的太阳能电池上预埋了一组可产生磁力的导磁装置板,根据‘磁生电电生磁’的原理,当无线充电电动车接收到磁即可转换成电。”李景轩说,具备电转换装置的电动汽车在太阳能公路上,能够一边奔跑一边吸收太阳能路面传出的电磁,同时在“体内”转换为电,实现边跑边充电的炫酷功能。
  曲胜春表示,太阳能道路作为供电端,通过装置把电转化为电磁波,电动车相当于接收端,如果安装了电磁波接收、转换装置,就可看成是无线充电电动汽车,这种汽车奔跑在太阳能道路上,就像玩跑酷游戏一路狂奔一路接收金币,它能边跑边接收电磁波,并利用自身车载装置转换为电。“类似于无尾家电,供电端与用电器之间通过电磁场以非接触方式传送能量,两者之间不用电线连接。”
  至于该太阳能道路的融雪功能,李景轩说,太阳能板层下安装了加热材料与电加热装置,类似电热毯中间有加热丝。当加热达到零度,透过太阳能板材的散热使道路积雪融化。这个过程需要靠人去观察,需要融雪时送电,雪融化后再断电。“我们独创的太阳石热能技术曾获国家发明专利,虽然没有直接运用到太阳能道路上,但启发了太阳能发电板的研制工作,解决了融化路面积雪的复杂问题。”他说。
  潜力较大,但应用有条件
  “道路可以发电,电站可以当道路用,考虑这两个功能,成本控制在其他道路的1.5倍之内,就是赢家。”曲胜春说。李景轩则表示,太阳能道路初期投资比普通公路高约30%,但从寿命来看,太阳能道路长达20多年寿命和较少的维修,使它的年分摊成本低于普通公路,此外,它还能带来诸如融雪和无线充电等功能。
  李景轩表示,太阳能道路的无线充电技术,虽现在使用需求量不大,不能立刻投入使用,但随着国家总形势改变,技术升级换代,配套的能源、电动车、道路完善,太阳能道路技术发展潜力将非常巨大。
  曲胜春也认为,太阳能道路是一种较有潜能的工程技术。作为“建筑”材料,太阳能电池板施工和安装更方便,同时具有发电功能。不过,他认为使用太阳能电池的前提条件是日照充足,我国西部的青海、甘肃、西藏、新疆等地区阳光照射充足,加上道路占用率不高,适合建造太阳能电站,但我国山海关以东,东三省地区的冬季日照条件较弱,并不适合使用太阳能电池。太阳能电池达到阈值光强才能工作,低于阈值的结果不仅是转换效率降低,低照度条件下可能根本不会工作。哈尔滨冬季雨雪天气,阴云密布的时候,太阳能电池处于几乎不发电的状态,只能在阴雨天气前存电,需要的时候再把电放出来。