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                揭秘1.08公里光伏高速公路背后的高科技
                日期:2018-09-19 訪問次數: 字號:[ ]
                  2017年底,一組關于濟南南繞城高速的新聞占據了各大媒體的頭版,一排毛玻璃樣的的路面材料引起了全球的關注。為什么小小的路面材料能夠引起如此廣泛的關注呢?因為這短短的1.08公里的特殊路面,很有可能就是開啟未來智能交通的鑰匙。

                  2006年,美國一對光伏愛好者夫婦首先提出了光伏路面的概念,在寬敞明亮的公路上鋪設光伏組件,讓路面不僅能通車、還能發電,甚至拓展更多的使用場景。很多人敏銳地意識到,這項技術將引發人類交通方式的巨大變革。法國甚至宣布已經建成了世界上第一條光伏路面,但其只是鋪設在一條車流較小的鄉間道路上。在車速更快、車輛更密集的高速公路上鋪設光伏路面,將是一個更大膽的嘗試。
                  敢于第一個吃螃蟹的人叫張宏超,山東濟南人,同濟大學最年輕的博士生導師。他參與研究的這塊特殊材料板,就是被盜光伏路面的主要組成材料。
                  900公里之外的山東濟南,有關人員正在運用這種材料板,實施一項超級工程。作為發電核心的多晶硅電池,不輕拿輕放都會碎裂,又如何承受路面上成千上萬輛汽車的碾壓呢?
                  這項工程最大的難點就在保護光伏電池的材料上。這里是濟南的南繞城高速,以每天4萬輛車的斷面通行量、每年10%到15%的交通增長率,專家測算的最終結果是:在15年的設計年限內,這段路需要承受后軸載重10噸的卡車2400萬次的碾壓。同濟大學交通運輸工程學院教授、博士導師張宏超表示:“那么說我們的這個結構強度和承載力就要滿足這個總的損傷量,在這個操作量下不至于發生損壞。”
                  選擇最佳的材料并找到最優化的設計方案沒有捷徑,只有通過研發團隊在實驗室里反復的試錯配比。同濟大學交通運輸工程學院教授、博士生導師張宏超告訴記者:“要做力學的測試、老化的測試、環境侵獨的測試,然后根據這些測試結果進行篩除。有的時候你可能做很長時間的實驗沒有一個可以的,可能又推倒重來,回到最原始的配方去解決問題。”
                  張宏超意識到,這種材料應該以透光的顆粒材料作為骨架結構,保證足夠的透光性;用聚合物作為粘結劑,保證足夠的承載力。“前期呢,我們主要篩選了三大類聚合物,每一類里面都有成百上千種材料。這個東西有點像配藥,如果排列組合的話,它會有無窮無盡的組合方式。”
                  然而透光性與承載力是一對你死我活的冤家。混凝土太厚,會影響通光量和發電效率;太薄,會導致結構不可靠,承載力就會打折。如何讓這種組合最為合理,還需要大量的模擬實驗和數據的搜集對比,才能給出最佳的方案。山東光實能源有限公司核心研發成員張暄認為,要對比兩塊同樣大小的試驗路段,以數據舉例并解釋。厚度差多少,發光率會發生變化,具體數據。
                  經過近兩年的研發試驗,數十萬次的碾壓實驗,位于山東的這項超級工程終于找到了最符合條件的光伏路面材料。
                  張宏超介紹說,這種材料是一個多層的復合結構,如果細分起來呢,應該分為表面的透光磨耗層,中間一層是加強層,在這個加強層后面是光伏電池層和導線層,然后才到了底板層。“所以說,很多人擔心的你是不是一層毛玻璃,會被壓壞,在這種結構里面,是不存在的。”
                  2017年12月28日,這條由中國科學家自主研發的光伏路面正式通車。它的設計壽命、力學參數、路用性能等指標遠超其他國家,成為全球第一條真正的光伏“高速”公路。試運行一百天,僅發電量一項指標就突破了十萬千瓦時。如果讓山東全省的公路都能發電,一年的發電量將達到270億千瓦時,可以頂替十四座350兆瓦的熱電廠。試想所有的公路都換成光伏路面,中國的能源供給結構將發生巨大的改變。
                  然而,發電并不是它最重要的意義。齊魯交通發展集團有限公司副總經理張西斌分析,未來超級公路需要解決的問題,就是智能交通、智慧交通來解決車的安全問題,那么就必須由電力來支撐。
                  磁懸浮汽車在電子化道路網上,交錯行駛,行駛數據通過光伏路面進行信息匯總讓無人駕駛更加安全可靠,這些科幻電影里才會發生的事情,都將會隨著這條光伏公路的建成變為現實,未來智能交通的支撐性技術,就是光伏路面技術。
                  這段公路,雖然只有短短的1.08公里,卻是一個真正的世界級超級工程。已經折射出了一縷曙光,渲染出未來智能交通的遠大圖景。

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