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太阳能(高速)公路综述(2)  

2016-07-11 17:58:29|  分类: 太阳能公路 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 【按语】前两天转载了一条关于太阳能高速公路的消息,Li转来2013年Shen寄给他的一篇综述。Shen希望在A省打开出路,Li努力一番,未果。在位者都说好,没有行动。Li十分遗憾,搁置下来。前两天看到我发的消息,把综述转给了我。分三篇记录于下。

 目录

五、国外发展动态

  1、美国

   美国是最早研究太阳能高速公路的国家。

2006年,美国爱达荷州的一对科学家夫妇斯科特·布鲁索(Scott Brushaw)和朱莉(Julie首先提出,用太阳能板代替传统的沥青来建造所谓的“太阳能公路”的梦想,并得到了美国联邦公路管理局的研发资金支持。

2009年,他们收到了第一笔用于建造太阳能电池板公路原型的政府拨款。2013年春天,布鲁索夫妇启动了试点项目,在爱达荷州桑德波因特市用太阳能电池板建成了一个露天停车场。斯科特认为停车场是进行LED光源和发电系统试验的绝佳试验场。可以重新配置方向箭头和停车线,来应对停车高峰,而且所产生的电能可以为附近的企业供电。为此,当地政府奖励了他们75万美元。

多次试验后,他们终于成功研发出一种高硬度又具有浮凸结构的玻璃做太阳能电池板的路面太阳能公路由嵌入超韧玻璃的六边形太阳能板建造而成(见图4)。

除了基座,太阳能电池面板由三层组成。第一层是含有太阳能电池板、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。

第二层是一个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。

第三层是防水的底盘层,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。

      太阳能(高速)公路综述(2) - liu-xiaoyao - 我的博客

 

                             4 超韧玻璃的六边形太阳能板

 

目前,布鲁索夫妇已经在自家的车道上应用了太阳能路面。在冬天它的化雪功能能够正常使用,道路每年也可以正常工作,除了正常磨损,一切都好。现在夫妇俩想要把这样的道路推广到公共停车场和人行道上,先从小规模做起,使道路能够供电,也让人们在冬天不用费力去铲雪了。

布鲁索夫妇已经着手开始进行原型阶段的第二阶段,包括建造一个停车场,用来测试太阳能道路电池板对气候,重负荷及能量收集和LED有效性的耐久程度。

 

另外,美国的绿色能源公司开发的像地砖一样的太阳能电池板,面积为3.7m×3.7m,每天的发电量为7.6×10-3度电,每片的成本为6900美元。这种太阳能电池板可以铺设在城市公路和人行道中,也可以铺设在高速公路中。太阳能板上面铺设高强度的高分子透明塑料板。

   这种塑料板透明度很高,可以让阳光充分照射太阳能电池板。塑料板也十分牢固,而且不十分光滑,可以保证汽车在上面快速行驶而不打滑。遇到下雨天,特殊的构造可以让雨水迅速流走,而不会因为积水而影响汽车的行驶。

独具慧眼的公共太阳能高速公路公司已经和凯斯内斯能源(Caithness Energy)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。事实上,该项目已经取得了加州交通部的支持。他们计划在美国101国道沿线建立七座太阳能高架,从圣何塞一直延伸到吉尔蕾。

  公共太阳能高速公路公司表示,七座高架的光伏系统最高可以产生15兆瓦的电量。形象地说,它能够满足3000家庭的电力需求。

经过测算,一段1000米长的四车道高速公路的发电量可供300个家庭使用。如果美国的公路都能变成太阳能公路,即使太阳能电池的效率只有10%那么这些高速公路利用太阳能所发的电能相当于美国年耗电量的3倍,此外还能节省2倍的石油用量。这样做的结果,美国的能源有望摆脱石油的束缚。

太阳能高速公路同时还能解决其它的一些问题,如公路内装的传感器用来监控交通流量;加热器(电热丝)可防止寒冬时节冰雪滞留在公路上,能有效地防止路面结冰或积雪。下雨天通过路边的落水管将雨水收集起来,经过滤后可用于农作物灌溉。

某家公司研发的12英寸见方的太阳能道路板内嵌了一些LED灯,可以在阴天或夜晚点亮变换成新车路线或是各种道路指示标志。

   另外,在太阳能高速公路上行驶的电动汽车可以直接在公路上充电,以有效地解决电动汽车的续航问题。

   目前,推广这种太阳能公路的最大的瓶颈是工程投入太大,成本太高。

   美国的能源局已经拨款给负责研发的太阳能公路公司,以期大幅降低生产成本,让太阳能高速公路变为现实,早日投入使用。

 

2、意大利

意大利作为世界上第一个建造高速公路的国家又将有一项新的创举。卡塔尼亚-锡拉库萨A18高速公路(西西里岛600公里高速公路网络中新增的一段30公里的公路)将成为一条完全由太阳能作为动力的高速公路,而且将是世界上的第一条太阳能高速公路。

意大利Pizzarotti公司筹划、修建的这条卡塔尼亚-锡拉库萨高速公路已于201111日向公众开放。整段公路所需电力将百分之百地由沿路安装的8万个光伏太阳能板提供,包括路面照明、隧道通风、道路指示牌、紧急电话等80万套设施。整个太阳能电板的供电面积超过20公顷,预计总成本超过6000万欧元,每年的太阳能发电量预计为1200万千瓦时,这相当于每年节约3.1万吨石油,减少1万吨二氧化碳排放。

    2011年,在西西里岛地区,墨西拿-巴勒莫A20高速公路沿线安装了总计36.8万瓦的太阳能电板,并已经能够为183公里长的沿线建筑提供电力。
   
意大利北部,波尔扎诺A22高速公路(途径阿尔卑斯山脉延伸至奥地利)沿线的一个居民区安装了防噪声隔离带。这一长达1公里的防噪声隔离带是由太能板制成的,并且每年能发电68万千瓦时电,足以满足当地20%的用电需求。

3、荷兰

  荷兰尝试在普通道路上铺设太阳能电池板。

荷兰应用科学院成立了“太阳能之路”项目组,研发了一种新型的太阳能电池系统,通过一个聚光装置将道路表面吸收的太阳光汇聚到一个小型的高效太阳能电池上。他们的太阳能装置,准备在阿姆斯特朗附近的一个小镇上进行试验行的道路铺设。

  据科研人员估计,他们铺设的太阳能道路,每年每平方米能生成约50千瓦时的电能,而荷兰的每个家庭的年耗电量为3500千瓦时。

在荷兰北部的村庄阿芬霍伦,从60米长的路面和一个小停车场收集到的太阳能正在为一座有70套住房的四层楼房供暖。在附近的城市霍伦,夏天从36万平方英尺(1平方英尺约合0093平方米)的路面收集到的热能被储存起来,到了冬天,这些热能被用来为大约16万平方英尺的工业园区供暖。

  就目前情况看,太阳能作为一种新能源,它的发展瓶颈在于造价太高。太阳能在荷兰被称为“灰色能源”,因为太阳能发电的价格是传统电力成本的3倍。

荷兰能源研究中心2014716日发表了一个以太阳能面板当做高速公路隔音墙的设计原型,这是荷兰交通及水管理部委托的一项计划。第一阶段预计在鹿特丹以南30公里的小城多德雷赫特市附近的高速公路路段,装设一段长度达450公尺、高度6公尺的太阳能隔音墙。目前,该公司正在用测试面板和太阳光仿真器进行发电量测试,从而找出安装这种隔音墙的最佳位置,真正的开发和建造将由荷兰交通及水管理部在2015年进行招标。

能源研究中心发言人说:“这种隔音墙不像传统水泥墙,车辆驾驶或乘客觉得开车在高速公路上时,像被关在一个密闭的空间,以太阳能面板盖成的隔音墙,能够让人看到墙外面的景物,不会感觉太封闭。最重要的是,这种隔音墙在隔离噪音的同时,还因为装设了双面太阳能面板,能够进行发电”。

这个项目的最大的挑战是交通问题、怎样去清除隔音墙上的灰尘?车辆往来的阴影,特别是大型货车, 会不会影响发电量等等。现阶段能源研究中心的解决方案,是将6米高的隔音墙分为两部分,上面4米是安装太阳能面板,面板上有一层特殊的涂料,下面的2米则由玻璃制成,这样不仅降低成本,而且实用。另外,必须考虑装置的安装方向,以南北向安装的话,上午就能靠东边的太阳能板发电,下午靠西边的太阳能板发电,这样能大大增加发电量。

这个创新工程已得到欧盟经费赞助,预计2016年中开始建造,荷兰能源研究中心特别看好利用太阳能面板做为高速公路的隔音墙的前景,认为这种隔音墙将成为多德雷赫特市的示范工程,将来这些太阳能产生的电力还可以为电动汽车的充电站供电。

国外媒体报道,世界上第一条太阳能自行车道由荷兰SolaRoad公司研发、建设,并于201411月正式开通。这条太阳能道路位于英国一个叫克罗默尼的城镇里,全长230英尺(70米),由2.4x3.3米的预制水泥混凝土板拼接而成,太阳能电池则被放置在了钢化玻璃层之下(图5)。

                   太阳能(高速)公路综述(2) - liu-xiaoyao - 我的博客

 

5   荷兰建成世界首条太阳能自行车道

 

这条太阳能道路是在水泥混凝土板里嵌入了晶体硅太阳能电池板,上面覆盖着一层薄薄的钢化玻璃。

这层钢化玻璃是起到保护作用的保温玻璃层,外层路面是透明的,以保证阳光可以射入,但也相当坚固。

这条太阳能自行车道能将太阳能转换为电能,每平方米每年可产生50千瓦小时的电量,可用于街灯、交通信号灯或供附近民宅使用。

6是路面铺设情况。

 太阳能(高速)公路综述(2) - liu-xiaoyao - 我的博客

 

                                     6 正在铺设路面

 

    这条太阳能自行车道目前的造价是150万欧元,并计划在2016年拓展至100米,而那时的造价将会超过300万欧元。          

SolaRoad的这项研究成果是世界首创,它将使荷兰成为可持续创新的领导者。

SolaRoad公司的官员表示,这种太阳能道路产生的能量可以为街道、交通信号灯和路边的居民家庭提供能量。测试将持续三年,以进一步发展太阳能。

 

4、英国

世界上第一个全国性高速公路电动汽车充电站网络,20119月在英国投入使用。这种免费使用的太阳能充电站已经现身12个高速路服务区,并还将有18个服务区的免费充电站投入使用。

这一举措意味着电动汽车将第一次能够行驶到英国的任何地方。充电站网络由Ecotricity环境能源公司负责建设,公司创始人表示:“统计数据显示电动车在城镇行驶时并不需要中途充电,真正需要充电的是城市间的高速公路。”

每一个充电站都将提供100%绿电”,电力由Ecotricity环境能源公司遍布英国的风力和太阳能发电场提供。如果使用32A快速充电站,电动汽车在短短20分钟内便可完成充电,完全充满需要两个小时。较慢的13A充电站则为在服务区酒店过夜的驾驶者使用。

20141月,世界上最大的太阳能发电在伦敦揭幕运行,该桥顶共覆盖4400块太阳能电池板,可满足该桥北岸繁忙的布莱克弗赖尔斯火车站一半的用电需求,并将减少大量的碳排放。

 

 5、德国

20101116报导,德国阿沙芬堡高速公路上架起太阳能发电板,有效利用了闲置空间,这是德国最重要的太阳能发电项目。 

德国一条高速公路隧道里安装了16000块太阳能板,将提供2.8兆瓦的电量。这项计划花费1100万欧元投资,需要16年才能收回投资。

 

 6、瑞士

   1989年,瑞士建成了第一个太阳能声屏障系统,在保证降噪效果的同时,还可以利用太阳能发电。现在,德国、英国、法国、意大利等国家都开始试用太阳能声屏障。

 

 7、比利时

欧洲Enfinity公司在比利時四高速公路(HSL4)旁的铁路隧道上,安装了2.1哩(約3.6公里)的太光伏发电系统该系统使用了 16000 片太能板,总面积为 50,000 平方米(8 足球场大),总造价为2100万美元。太产生电力使用在一些铁路基础設施上,包含照明、取暖、以及供給近安特普中央火车站的一半用。一年的发电量为 3300 兆瓦时 ,約提供 1000 家庭使用,一年可減少 2400 的二氧化碳排放。

 

8、澳洲

澳洲永续能源公司Going Solar將太阳能板融入高速公路的隔音墙上。Going Solar的第一个高速公路工程是在Tullamarine Calder高速公路上实施的,这段太阳能板隔音墙長达500公尺。
   
这套太阳能系統平均每年可輸出18.7 兆瓦时的电力,为高速公路提供10%的照明電力,並減少26吨的二氧化碳废氣排放量。其太阳能板來自德国的Schott Solar,由Going Solar負責安裝。由于这段高速公路就位在住宅区附近,因此所产生的电力可以毫不费工夫的供应給附近的住家使用。
   
值得一提的是這这个系統每年提供的18.7 兆瓦时電力,將能在15年內收回投资。此外,这种类型的太阳能板,也能透过非直射光源產生能量。

 

 9、日本

    2013年,日本佐贺县准备向利用太阳能电池板开展发电业务的运营商颁发许可,允许其免费占用该县管理的地区高规格道路路基斜坡。作为发电设施设置场所的是有明海沿岸公路从久保田立交附近到福所江大桥共约2公里的南侧斜坡(图7)。合计面积约为1万平方米。

 

                 太阳能(高速)公路综述(2) - liu-xiaoyao - 我的博客

  

            7 右侧是南侧斜坡。



 


                                                             

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