太陽能交通漫談

■ 伍細(xì)玖

一 引言

日常生活中，人們一般將太陽電池板設(shè)置于建筑物的頂部，避開遮擋物以便于接收太陽輻射能，這是目前最廣泛的一種太陽能利用方式。但是，在交通路面領(lǐng)域，例如高速路、高架立交橋等，雖擁有綿長廣闊的路面空間，但卻沒有被充分利用。世界各國科技人員已將太陽能為交通工具提供動(dòng)力視為重要的研究課題。本文主要對世界上交通路面領(lǐng)域的太陽能應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。

二 架設(shè)于交通路面上的太陽能發(fā)電裝置

筆者發(fā)明的專利“架設(shè)于交通路面上的太陽能發(fā)電裝置”(申請?zhí)枺篊N200920062418.X)就是利用所有交通路面(如公路、鐵路、高架橋、河、涌)的上方空間架設(shè)太陽電池板來發(fā)電的一種發(fā)電裝置，如圖1所示。這種發(fā)電裝置是在所有交通路面的上方發(fā)電，其所有的面積之大，是其他太陽能發(fā)電項(xiàng)目無法比擬的。對于需發(fā)展超大型的太陽能發(fā)電場是最合適的場地，而且安裝方便，容易維護(hù)，送電距離較近，電力輸送損耗小，架設(shè)施工方便，不會(huì)破壞環(huán)境，不失為當(dāng)前發(fā)展太陽能很有前途的一個(gè)方法。

在交通路面的上方架設(shè)太陽能發(fā)電板，如果能夠采取合理、科學(xué)的架設(shè)方法(如透光、防水，堅(jiān)固、自動(dòng)追光裝置等)，還能有效防止路面積雪、陽光曝曬而造成的路面龜裂。在此基礎(chǔ)上，還能安裝通迅、供電電纜，太陽能熱水器等。此項(xiàng)目工程已在德國的公路及美國的洲際公路上實(shí)施并發(fā)電，其發(fā)電效果良好。

圖1 架設(shè)于交通路面上的太陽能發(fā)電裝置圖

三 美國州際公路上的太陽能應(yīng)用

美國有不少州際公路上沒有路燈，為減少夜間公路高速行駛的危險(xiǎn)，設(shè)計(jì)師Tyson Steele為這些公路設(shè)計(jì)了一款太陽能設(shè)備(圖2)，它們像是一座座橋一樣橫跨于公路之上，依靠鋼纜固定于公路兩旁。這些供夜間照明使用的太陽能設(shè)備，不僅夏季可保持路面的清爽，冬季還可減少路面積雪，防止車輛出現(xiàn)過度打滑狀態(tài)，有效減少交通事故的發(fā)生。此外，這款太陽能設(shè)備還能將多余的能量輸送到鄰近的城市使用。

圖2

四 日本高速公路上的太陽能系統(tǒng)

2011年中日本高速公路株式會(huì)社(NEXCO中日本)運(yùn)營的“名古屋第二環(huán)狀汽車道”植田、有松、鳴海三個(gè)路段，安裝了京瓷提供的總輸出功率約2MW(約9500塊)的太陽電池組件，成為日本高速公路上最大的太陽能發(fā)電系統(tǒng)。考慮到周圍建有住宅樓等情況，采用的是對組件表面進(jìn)行防反光處理的“防眩型組件”。

此發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電力將用作調(diào)整公路照明以及收費(fèi)站等設(shè)施的一部分電源。每年的發(fā)電量可高達(dá)218萬kWh，相當(dāng)于約460戶(每戶每年的電耗按4734kWh計(jì)算)一般家庭的用電量。可以滿足該高速公路(名古屋南JCT～高針JCT)使用電力的約40%。

五 倫敦最大的太陽能橋

在維多利亞時(shí)期建造的倫敦黑衣修士橋上，太陽能世紀(jì)公司正在安裝覆蓋面積為6000m2的太陽電池板，屆時(shí)黑衣修士橋有望成為世界上最大的太陽能橋。建成后黑衣修士橋頂部將覆蓋4400塊巨型太陽電池板，每年生產(chǎn)電力約90萬kWh，可滿足大橋50%的能源需求，且每年將減少二氧化碳排放500t多，相當(dāng)于35個(gè)美國家庭一年的排放總量。

圖4 覆蓋有太陽電池板的倫敦黑衣修士橋

六 歐洲第一條太陽能鐵路軌道

雖然目前大部分火車已采用電力作為驅(qū)動(dòng)能源，但其中絕大多數(shù)車輛使用的電力來自非綠色能源，比如來自火力發(fā)電站的電力。2011年6月比利時(shí)開通了一條部分使用太陽能的火車，為太陽能及其他清潔能源在大型鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)內(nèi)的使用，創(chuàng)造一個(gè)成功的先例。作為全球首列太陽能火車，比利時(shí)的這列太陽能火車其動(dòng)力能源既非來自核電站也非煤炭，火車運(yùn)行所需電力全部由1.6萬塊設(shè)置在高速鐵路隧道頂板的太陽電池板提供。這種實(shí)地供電不僅減少能耗，還降低運(yùn)輸成本。

為了防止對自然環(huán)境造成破壞，鐵路上方覆蓋了隔板，形成全長3.6km的隧道，隧道頂部被認(rèn)為是放置太陽電池板的最佳位置。隧道頂部共安裝16萬塊太陽電池板，太陽電池板總面積達(dá)5萬m2，相當(dāng)于8個(gè)籃球場，每年約可產(chǎn)生3300MW的電量，相當(dāng)于約1000個(gè)家庭的年用電量，工程投資約1570萬歐元。太陽能產(chǎn)生的電力主要用于照明、信號等鐵路基礎(chǔ)設(shè)施以及電源供給。