法國(guó)建成的世界首條太陽(yáng)能道路
承重200噸、光伏發(fā)電、電動(dòng)智能車(chē)輛無(wú)線充電、冬季化冰雪……在太陽(yáng)能公路仍是一個(gè)新概念的當(dāng)下，這條太陽(yáng)能試驗(yàn)道路處處顯現(xiàn)著“黑科技”特質(zhì)。那么它到底是如何實(shí)現(xiàn)上述功能的呢？
一舉兩得與“自給自足”
“太陽(yáng)能道路一舉兩得，作為太陽(yáng)能電站，它不單獨(dú)占用土地面積；作為道路鋪設(shè)材料，它同時(shí)具備發(fā)電功能。”中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員曲勝春接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示，行車(chē)和發(fā)電是太陽(yáng)能道路的兩項(xiàng)基本功能。
作為道路，太陽(yáng)能道路必須具備承重、耐強(qiáng)摩擦性能。“一般的車(chē)輛只有幾噸，部隊(duì)大型坦克車(chē)才能達(dá)到100噸，如果最極端情況下路面能夠承受，小型車(chē)肯定也沒(méi)問(wèn)題。”蘭亭工程建設(shè)集團(tuán)工程師李景軒表示，試驗(yàn)時(shí)使用了總重達(dá)200噸的大型自卸車(chē)碾壓該試驗(yàn)道路，路面絲毫不為所動(dòng)。
這種太陽(yáng)能道路由功能層、承重層和基底層構(gòu)成。“基底層與中間承重層形成的路基有足夠的支撐能力，它們由剛性（水泥）或柔性（瀝青）結(jié)構(gòu)組成，這兩種材料本身承載力就比較強(qiáng)。”從事道路建設(shè)行業(yè)已三十多年的李景軒說(shuō)，功能層中的太陽(yáng)能光伏板雖然是一種脆性材料，但涂加了獨(dú)創(chuàng)工藝的柔性材質(zhì)保護(hù)層，因此，這個(gè)表面看似玻璃的保護(hù)層摩擦系數(shù)高、強(qiáng)度也高，既能保護(hù)太陽(yáng)能板材，又能保證車(chē)輛正常行駛。“每一層之間都有柔性粘合性連接材料，防止層與層之間錯(cuò)位、移動(dòng)。”他說(shuō)。
那么太陽(yáng)能道路如何發(fā)電？曲勝春表示，太陽(yáng)能電池雖然叫電池，但它不是儲(chǔ)能，而是把光轉(zhuǎn)換為電能。硅、砷化鎵等半導(dǎo)體材料吸收太陽(yáng)光產(chǎn)生電子—空穴對(duì)，電子—空穴對(duì)遷移到PN結(jié)結(jié)區(qū)分離為自由電荷。產(chǎn)生直流電后，可以直接使用或被存儲(chǔ)。如果要進(jìn)入市電電網(wǎng)，需經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姟?/div>
李景軒介紹，太陽(yáng)能道路發(fā)電主要用來(lái)滿足當(dāng)前道路的照明、電動(dòng)車(chē)充電、隧道等公路用電需求，剩余電量并入電網(wǎng)，夜間或其他需要用電時(shí)再?gòu)碾娋W(wǎng)輸送，實(shí)現(xiàn)“自給自足”，而目前公路用電大多需要單獨(dú)輸送。
充電秘密“埋藏”在地底
該太陽(yáng)能道路的出現(xiàn)讓電動(dòng)汽車(chē)的充電方式出現(xiàn)全新想象：邊跑邊充電。
秘密“埋藏”在地底下。“試驗(yàn)道路的太陽(yáng)能電池上預(yù)埋了一組可產(chǎn)生磁力的導(dǎo)磁裝置板，根據(jù)‘磁生電電生磁’的原理，當(dāng)無(wú)線充電電動(dòng)車(chē)接收到磁即可轉(zhuǎn)換成電。”李景軒說(shuō)，具備電轉(zhuǎn)換裝置的電動(dòng)汽車(chē)在太陽(yáng)能公路上，能夠一邊奔跑一邊吸收太陽(yáng)能路面?zhèn)鞒龅碾姶?，同時(shí)在“體內(nèi)”轉(zhuǎn)換為電，實(shí)現(xiàn)邊跑邊充電的炫酷功能。
曲勝春表示，太陽(yáng)能道路作為供電端，通過(guò)裝置把電轉(zhuǎn)化為電磁波，電動(dòng)車(chē)相當(dāng)于接收端，如果安裝了電磁波接收、轉(zhuǎn)換裝置，就可看成是無(wú)線充電電動(dòng)汽車(chē)，這種汽車(chē)奔跑在太陽(yáng)能道路上，就像玩跑酷游戲一路狂奔一路接收金幣，它能邊跑邊接收電磁波，并利用自身車(chē)載裝置轉(zhuǎn)換為電。“類(lèi)似于無(wú)尾家電，供電端與用電器之間通過(guò)電磁場(chǎng)以非接觸方式傳送能量，兩者之間不用電線連接。”
至于該太陽(yáng)能道路的融雪功能，李景軒說(shuō)，太陽(yáng)能板層下安裝了加熱材料與電加熱裝置，類(lèi)似電熱毯中間有加熱絲。當(dāng)加熱達(dá)到零度，透過(guò)太陽(yáng)能板材的散熱使道路積雪融化。這個(gè)過(guò)程需要靠人去觀察，需要融雪時(shí)送電，雪融化后再斷電。“我們獨(dú)創(chuàng)的太陽(yáng)石熱能技術(shù)曾獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，雖然沒(méi)有直接運(yùn)用到太陽(yáng)能道路上，但啟發(fā)了太陽(yáng)能發(fā)電板的研制工作，解決了融化路面積雪的復(fù)雜問(wèn)題。”他說(shuō)。
潛力較大，但應(yīng)用有條件
“道路可以發(fā)電，電站可以當(dāng)?shù)缆酚茫紤]這兩個(gè)功能，成本控制在其他道路的1.5倍之內(nèi)，就是贏家。”曲勝春說(shuō)。李景軒則表示，太陽(yáng)能道路初期投資比普通公路高約30%，但從壽命來(lái)看，太陽(yáng)能道路長(zhǎng)達(dá)20多年壽命和較少的維修，使它的年分?jǐn)偝杀镜陀谄胀ü罚送?，它還能帶來(lái)諸如融雪和無(wú)線充電等功能。
李景軒表示，太陽(yáng)能道路的無(wú)線充電技術(shù)，雖現(xiàn)在使用需求量不大，不能立刻投入使用，但隨著國(guó)家總形勢(shì)改變，技術(shù)升級(jí)換代，配套的能源、電動(dòng)車(chē)、道路完善，太陽(yáng)能道路技術(shù)發(fā)展?jié)摿⒎浅＞薮蟆?/div>
曲勝春也認(rèn)為，太陽(yáng)能道路是一種較有潛能的工程技術(shù)。作為“建筑”材料，太陽(yáng)能電池板施工和安裝更方便，同時(shí)具有發(fā)電功能。不過(guò)，他認(rèn)為使用太陽(yáng)能電池的前提條件是日照充足，我國(guó)西部的青海、甘肅、西藏、新疆等地區(qū)陽(yáng)光照射充足，加上道路占用率不高，適合建造太陽(yáng)能電站，但我國(guó)山海關(guān)以東，東三省地區(qū)的冬季日照條件較弱，并不適合使用太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池達(dá)到閾值光強(qiáng)才能工作，低于閾值的結(jié)果不僅是轉(zhuǎn)換效率降低，低照度條件下可能根本不會(huì)工作。哈爾濱冬季雨雪天氣，陰云密布的時(shí)候，太陽(yáng)能電池處于幾乎不發(fā)電的狀態(tài)，只能在陰雨天氣前存電，需要的時(shí)候再把電放出來(lái)。
