中國科學家造的首條光伏馬路！未來公路將成為超級發電機！

　　2018-01-19 18:11新能源

　　近日，由同濟大學交通運輸工程學院教授張宏超團隊提供核心技術的中國首例光伏路面示範區在山東濟南正式發布。

　　

　　這條光伏路面全長160米，鋪設面積660平米。採用承載式光伏路面技術鋪設，承載能力強，光電轉換率高，並已實現併網發電。此外，這裡還集成了電動汽車充電設施以及智能交通引導設施，為道路智能化進行了提前布局。

　　

　　研發這一技術，並成功運用於實際生活，張宏超教授團隊八年磨一劍，攻克了無數的技術難題，終於填補了我國在該領域的空白，更使得中國在這一領域的技術水平達到了國際領先的地位。

　　

　　我國東部土地資源緊張而西部土地廣闊，大量光伏產業建設在西部的戈壁、荒漠無人區中；而用電量的主要缺口來自東部，光伏電能的輸送問題隨之產生，即使西電東輸如此浩大的工程也不能完全解決。道路光伏化則可完美解決上述難題。我國東部地區路網稠密，如將道路面積充分利用，則可使太陽能光伏行業脫離「無地可用」的尷尬困境。

　　與此同時，將路面作為能量收集平台、電力供給平台，可以沿途就地供電，滿足城鎮用電需求，解決了輸電難的問題。

　　張宏超教授說，這樣的光伏路面每平米每年的發電量可達239度。截至2016年底，我國公路里程為458萬公里，即使公路僅兩車道（共321億平米）鋪設這種光伏路面，年發電量就可達到7.6萬億度，是2016年我國社會總用電量的1.3倍，年發電效益7.5萬億元；年減排溫室氣體75.8億噸，減排效益2.3萬億元，直接效益達到9.7萬億元。

　　這樣的公路除了發電還有什麼作用呢？

　　心儀先生告訴你，作用大大滴！

　　根據張宏超教授介紹，首先是可以建設光伏智能道路交通管理平台。

　　這個平台將由供電系統、感測器等信息接收系統、可視化設備系統、網路傳輸系統、後台管理系統以及大數據系統組成。

　　該系統將極大地改變傳統交通管理模式。交通管理部門能夠根據實時交通信息和大數據分析結果對交通實現系統化和精細化管理。例如，可以通過該系統進行整個城市或區域的車輛網路化調度；也可以通過更改某條道路或某個路口的標誌標識實現局部的交通控制。

　　

　　第二是著眼於未來無人駕駛系統的「自動駕駛引導」

　　通過接入光伏智能道路信息網路系統，道路內置的車輛定位系統，可以實現車輛之間以及車路之間的信息交互，達到真正意義上的車路協同，從而實現汽車自動駕駛引導。

　　

　　第三是路面發的電可以為電動汽車無線供電

　　當前電動汽車無線充電技術已經較為成熟。2013年，世界上首條無線充電公交車車道便在韓國建成。今年5月18日高通已經實現了電動汽車速度100km/h條件下的無線充電，這套系統位於巴黎的試驗場內。

　　

　　高通的無線電動汽車充電系統

　　如果我們能夠利用光伏路面的沿線電力供應和成熟的無線充電技術，使光伏路面成為車輛的非接觸式能量供應平台，根據汽車的運動狀態分別實現邊行駛邊充電的動態式，半動態式充電以及靜態充電。這將完美解決電動汽車的續航問題，從而極大地促進電動汽車的推廣使用。

　　

　　光伏路面動態充電

　　第四是加熱地面，防止路面積雪結冰影響通行。

　　

　　冬季下雨或者下雪，路面很容易結冰或積雪，這將給汽車行駛帶來極大的安全隱患。當前我國道路管理部門通常採用人工、機械除雪或者撒布融雪劑的方法，但是這種方法一般對道路以及環境會造成污染，且人工強度較大。

　　

　　採用光伏智能道路，通過路面結冰檢測系統，實時感知道路結冰情況，從而能夠自動開啟電力加熱系統，及時除去道路冰雪，保障出行安全。

　　這只是智慧城市的其中一部分而已..你期待建設齊全的智慧城市嗎？！

　　

　　【拓展閱讀】

　　在公路上安裝太陽能電池板早已不是一個新鮮的話題，比如德國阿沙芬堡高速公路，在隧道安裝太陽能板；義大利A18高速公路，在廢棄的高架橋上安裝太陽能設備，這樣的例子不可勝數。然而大家所講的太陽能公路，並不是這些需要佔據外部空間的道路，而是將太陽能發電裝置直接安裝在路面的真正的太陽能公路。這才是真正具有難度的黑科技。

　　太陽能公路有兩個最為重要的特點：一、太陽能裝置安裝在路面。不額外佔據面積或者空間，極為高效利用地表面積和空間。二、路面有鋼化玻璃或其他特殊材料，以保護太陽能電池板等發電裝置。然而，目前來看，太陽能公路面臨著成本高、推廣難的困境。相信隨著科技的發展，太陽能公路會最終得以普及。

　　荷蘭：世界第一條

　　早在2014年10月，荷蘭就已經修建了世界上第一條太陽能公路。這條路位於荷蘭北部城市克羅曼尼，由荷蘭應用科學研究院、皇家Imtech科技公司等聯合開發。道路並不長，僅有70米，寬度為2米。然而這麼短一條路，卻造價不菲，整體花費達350萬歐元（約2300萬元）。

　　這條公路的表面有一層1厘米厚的鋼化玻璃，看起來整個路面是透明的，玻璃底下安裝著太陽能電池板。太陽能電池板所發電能可供路燈、交通燈、路標等使用。目前，這條道只能允許行人和自行車上路，並不對車輛開放。

　　從2014年10月到2017年10月的這三年，這條路處於測試階段，專家們會詳細記錄相關數據信息。經過測試，該路段每平方米年產電量約70度，整條路的年產電量為9800度，足夠3戶家庭充分使用一年。

　　其實，對過往行人來講，這條太陽能公路與普通公路相比，並無本質區別，它只是能夠吸收太陽能而已。很多人甚至都沒有發現這條道路與普通公路有什麼不同。

　　但是，反對的聲音也從四面八方傳來，並且集中在「成本太高」這一點上。與投資的350萬歐元相比，這條路年產電量總價值不到5000歐元，收回成本顯得遙遙無期。

　　儘管如此，荷蘭經濟部長HenkKamp仍然對太陽能道路充滿信心，他認為隨著技術的進步，未來太陽能道路的造價會大幅降低，並且，最為重要的是，世界第一條太陽能道路的修建，「表明了荷蘭在可再生能源領域的領導者地位。」

　　美國：最早展開研究]

　　儘管荷蘭建造了世界第一條太陽能公路，但其實太陽能公路的研究工作，卻最早始於美國。美國的一對叫ScottBrushaw和Julie的科學家夫婦，早在2006年就提出了太陽能公路的概念，認為能通過太陽能電池板，替代傳統瀝青，從而充分利用太陽光照。同年，他們成立了一家叫SolarRoadways的公司，專門研究太陽能在地面場景的應用。

　　

　　Brushaw夫婦於2013年啟動試點項目，與荷蘭那條道路不同，他們將關注點聚焦在停車場路面上。因為停車場作為一個試驗點，空間大小足夠，並且能通過所發電量，部署LED光源。他們設計的太陽能面板與眾不同，看上去像一個個特殊設計的六角形，整個停車場路面都由這種含有太陽能組件的玻璃塊組成。最表面的透明玻璃所使用的材料叫低鐵玻璃，它不僅具有很高的透明度，還有很強的負荷力與牽引力。

　　太陽能路面不僅能通過LED燈組成方向指示用的箭頭，同時還加入了導熱元件，冬天下雪時不用擔心積雪堆積。所產生的多餘電量，能夠返回給電網。按照Brushaw夫婦的設想，未來還將加入針對電動汽車的無線充電功能。

　　然而，與荷蘭太陽能公路一樣，Brushaw夫婦的太陽能公路仍然面對生產成本高的問題，目前SolarRoadways的產品均由手工製成，還無法投入量產。

　　Brushaw夫婦的研究工作得到了政府的大力支持。美國能源局、美國聯邦公路管理局等多次對其進行研究經費專項撥款，以期降低成本，儘快將太陽能公路、太陽能高速公路的夢想變為現實。

　　近期，他們在美國著名的66號公路上鋪設了太陽能路面，預計今年年底就能實現鋪設目標。

　　法國：總里程世界最長

　　與荷蘭、美國相比，法國對太陽能公路的態度無疑更加激進。2016年1月，法國政府對外宣布，正式開啟太陽能道路項目，未來5年，法國將修建全球里程最長的太陽能道路，總里程達966公里，分佈於法國各地，能為法國500萬人提供太陽能電力。目前，該項目招標工作已經完成，並正式進入技術測試階段。

　　

　　該項目合作方為法國著名交通基礎設施建設領軍企業Colas集團。與使用鋼化玻璃的解決方案不同，Colas發明了一種叫Wattway的薄膜，其厚度僅7毫米。然而在這樣的厚度之下，Wattway不僅能防水，還能承受汽車碾壓，Colas曾測試車輛碾壓100萬次，鋪設有該薄膜的路面也沒有損壞。

　　並且，薄膜上附有顆粒結構，可模擬傳統路面，附著力表現相當，確保車輛不會出現打滑等不良狀況。Colas公司宣稱其壽命達到10年，在人流、車流不大的停車場或街區，該薄膜的使用壽命能達到驚人的20年。

　　另外，經過測算，這種太陽能公路4米就能提供一戶家庭除供暖外的其他所有用電需求，1公里這樣的路段，則能滿足5000人。當然，法國環境和能源管理局考慮得更為全面、長遠，希望該項目不僅能作為家庭用電，還可以為交通、電動汽車等提供電能。

　　Wattway的優勢在於其相對低廉的成本，雖然官方並未透露其具體價格，但因為Wattway這種方案只需將薄膜鋪設到道路上，並不需大規模基建作業，可以節省不少人工和建築施工成本，這也為法國打造全球最長里程太陽能道路奠定了基礎。