●2006年,美国的布鲁索夫妇首先提出“太阳能公路”的概念和梦想,并进行了一系列的研究、试验工作。
●2011年,世界上第一条太阳能高速公路(A18公路)在意大利建成,并向公众开放。
●2014年,全国两会上,全国政协委员刘汉元先生提出建设“太阳能高速公路”建议。
一时间太阳能高速公路成为一种潮流,
是大国竞相拥有的标配。
就让我们,来见识一下它的真面目。
这种铺在公路上的太阳能电池板叫做Solar Roadway.↓↓
Solar Roadway太阳能电池板的最外层
是六边形钢化玻璃↓↓
这是因为六边形便于铺设,易于组合。而且雨水和融化的雪水可以从其周边的缝隙区域迅速被导流到下方的排水槽里。
理论上,太阳能电池路面由三层组成。
一、钢化玻璃 LED发光指示灯层含有太阳能电池板、LED灯和供暖系统的硬玻璃层。这种半透明、高强度、防水的公路表面层,能够提供足够大的坚硬度、粗糙度和摩擦力,并且可以让阳光照射在太阳能电池板上。
二、电路层带有微控制器的电子元件层,可以激活LED灯,具有控制照明、通信和监测功能。上面的电路可感知荷载、控制加热单元,让汽车在冰雪天气也能正常行驶。 三、用可循环利用材料组成的基础地基层防水的底盘层,除了保护上层电子元件干燥,还负责分配收集到的能量及数据信号。多块太阳能公路面板相互连接变成一条智能太阳能公路,形成一个智能的分布式电网。
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同样,
高速公路上的声屏障或两侧的防撞护栏上安装光伏发电组件也可以利用来发电。 假设,每块光伏组的面积是1×2米,每块2米2的组件,每天可以发电0.5度电(η取10%)。每公里高速公路最多可以安装2000块这样的光伏组件,故每天至少可以提1000度的电量。
根据目前的标准和设备配置要求,每公里的防撞护栏太阳能光伏组件发出的电量可以为100公里的高速公路外场设备全天供电。此外,还可以为沿线附近的部分居民提供足够的用电量。
而Solar Roadway
最厉害的地方就在于,
它可以为在其上行驶和停泊的电动汽车进行无线磁感应充电。
造价呢?
据报道,国外的试验性太阳能高速公路的路面造价约为每平米500美元。按此推算,每公里车道的造价为175万美元,四车道太阳能高速公路每公里的造价为700万美元,按照当前的换算率,约为4400万人民币。太阳能高速公路造价高是影响其发展和推广应用的主要因素之一。
事实上,在我国,根据各地不同的建设条件,当前四车道每公里高速公路造价约在4000-9000万元,但主要是隧道、架桥、征地、路基及配套设施的费用等。因此对比之下,太阳能公路的整体造价并非完全不能接受。在此背景下,若太阳能路面的价格与当前路面材料的价格以及养护成本相差不大的情况下,太阳能路面所发电量是有可能覆盖这一部分成本。
前景呢?
当前太阳能高速公路仍处于示范项目阶段,因此各项关键技术及成本尚不明确,其经济性、可行性仍需论证。无线磁感应充电将当前火热的无线充电和物联网概念融合了,看上去非常美好,但是对于路面建设、电动车的改造、电量计量计费都是较大挑战。此外,我国高速公路的使用经常是两极分化,部分繁忙的高速公路天天可见‘车展’,太阳能路面接受的日照被车辆遮挡,实际发电效率堪忧;部分偏远的公路车辆罕见,保证了电量却带来了消纳的难题。
事实上,高速公路建设光伏并不止太阳能公路公路这一种模式,例如利用高速公路休息区建光伏充电站、分布式光伏电站给休息区供电,是一种当前成熟的光伏商业模式。此外,利用高速公路护坡建设光伏电站,不但可以起到隔音、封闭的作用,而且提高了土地利用效率,也容易形成规模化的光伏电站投资项目,吸引资金的投入。目前来看这两种类型的高速公路光伏比太阳能公路的可操作性更强。
不过太阳能高速公路虽好,
也仍要解决“路面材料摸索”,“造价高”,“维护复杂”,“安全”等多种问题。
公共太阳能高速公路公司已经和凯斯内斯能源达成合作协议,从加州开始在全美各州开展太阳能发电项目。他们计划在美国1016 国道沿线建立七座太阳能高架。
与此同时,包括意大利,荷兰,英国,德国,瑞士,比利时,澳洲,日本等多个国家,也逐步开始这方面的研究。
2014年,国家能源局发布《关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》,鼓励开展多种形式的分布式光伏发电应用。
预计在不远的将来,在我国的大地上将会出现首条太阳能高速公路。
我们的路,才刚刚开始。
资料来源:《太阳能(高速)公路综述》 沈恂达
整理自 工程客