太阳能道路让电动汽车边跑边充电

　　法国建成的世界首条太阳能道路

　　近年来，我国多个城市开始推广电动汽车。但对于使用者来说，充电对于电动汽车仍像是Bug一样的存在，如果有一天，电动汽车摆脱充电桩的束缚，不用到处找充电桩，充电比加油还方便那该有多好。日前，在浙江绍兴，总重量达200吨的大型自卸车轻松压过一段由太阳能电池板铺成的道路，路面完好无损。这标志着该道路成为目前世界上承重最大的太阳能试验道路。也意味着由浙江兰亭太阳能科技有限公司、中科院宁波材料技术与工程研究所、清华大学智慧城市与智慧交通研究中心等多家单位历经十年完成的“太阳一号”光伏路面成套技术研发成功。

　　承重200吨、光伏发电、电动智能车辆无线充电、冬季化冰雪……在太阳能公路仍是一个新概念的当下，这条太阳能试验道路处处显现着“黑科技”特质。那么它到底是如何实现上述功能的呢？

　　一举两得与“自给自足”

　　“太阳能道路一举两得，作为太阳能电站，它不单独占用土地面积；作为道路铺设材料，它同时具备发电功能。”中国科学院半导体研究所研究员曲胜春接受科技采访时表示，行车和发电是太阳能道路的两项基本功能。

　　作为道路，太阳能道路必须具备承重、耐强摩擦性能。“一般的车辆只有几吨，部队大型坦克车才能达到100吨，如果最极端情况下路面能够承受，小型车肯定也没问题。”兰亭工程建设集团工程师李景轩表示，试验时使用了总重达200吨的大型自卸车碾压该试验道路，路面丝毫不为所动。

　　这种太阳能道路由功能层、承重层和基底层构成。“基底层与中间承重层形成的路基有足够的支撑能力，它们由刚性（水泥）或柔性（沥青）结构组成，这两种材料本身承载力就比较强。”从事道路建设行业已三十多年的李景轩说，功能层中的太阳能光伏板虽然是一种脆性材料，但涂加了独创工艺的柔性材质保护层，因此，这个表面看似玻璃的保护层摩擦系数高、强度也高，既能保护太阳能板材，又能保证车辆正常行驶。“每一层之间都有柔性粘合性连接材料，防止层与层之间错位、移动。”他说。

　　那么太阳能道路如何发电？曲胜春表示，太阳能电池虽然叫电池，但它不是储能，而是把光转换为电能。硅、砷化镓等半导体材料吸收太阳光产生电子—空穴对，电子—空穴对迁移到PN结结区分离为自由电荷。产生直流电后，可以直接使用或被存储。如果要进入市电电，需经逆变器转变为交流电。

　　李景轩介绍，太阳能道路发电主要用来满足当前道路的照明、电动车充电、隧道等公路用电需求，剩余电量并入电，夜间或其他需要用电时再从电输送，实现“自给自足”，而目前公路用电大多需要单独输送。

　　充电秘密“埋藏”在地底

　　该太阳能道路的出现让电动汽车的充电方式出现全新想象：边跑边充电。

　　秘密“埋藏”在地底下。“试验道路的太阳能电池上预埋了一组可产生磁力的导磁装置板，根据‘磁生电电生磁’的原理，当无线充电电动车接收到磁即可转换成电。”李景轩说，具备电转换装置的电动汽车在太阳能公路上，能够一边奔跑一边吸收太阳能路面传出的电磁，同时在“体内”转换为电，实现边跑边充电的炫酷功能。

　　曲胜春表示，太阳能道路作为供电端，通过装置把电转化为电磁波，电动车相当于接收端，如果安装了电磁波接收、转换装置，就可看成是无线充电电动汽车，这种汽车奔跑在太阳能道路上，就像玩跑酷游戏一路狂奔一路接收金币，它能边跑边接收电磁波，并利用自身车载装置转换为电。“类似于无尾家电，供电端与用电器之间通过电磁场以非接触方式传送能量，两者之间不用电线连接。”

　　至于该太阳能道路的融雪功能，李景轩说，太阳能板层下安装了加热材料与电加热装置，类似电热毯中间有加热丝。当加热达到零度，透过太阳能板材的散热使道路积雪融化。这个过程需要靠人去观察，需要融雪时送电，雪融化后再断电。“我们独创的太阳石热能技术曾获国家发明专利，虽然没有直接运用到太阳能道路上，但启发了太阳能发电板的研制工作，解决了融化路面积雪的复杂问题。”他说。

　　潜力较大，但应用有条件

　　“道路可以发电，电站可以当道路用，考虑这两个功能，成本控制在其他道路的1.5倍之内，就是赢家。”曲胜春说。李景轩则表示，太阳能道路初期投资比普通公路高约 0%，但从寿命来看，太阳能道路长达20多年寿命和较少的维修，使它的年分摊成本低于普通公路，此外，它还能带来诸如融雪和无线充电等功能。

　　李景轩表示，太阳能道路的无线充电技术，虽现在使用需求量不大，不能立刻投入使用，但随着国家总形势改变，技术升级换代，配套的能源、电动车、道路完善，太阳能道路技术发展潜力将非常巨大。

　　曲胜春也认为，太阳能道路是一种较有潜能的工程技术。作为“建筑”材料，太阳能电池板施工和安装更方便，同时具有发电功能。不过，他认为使用太阳能电池的前提条件是日照充足，我国西部的青海、甘肃、西藏、新疆等地区阳光照射充足，加上道路占用率不高，适合建造太阳能电站，但我国山海关以东，东三省地区的冬季日照条件较弱，并不适合使用太阳能电池。太阳能电池达到阈值光强才能工作，低于阈值的结果不仅是转换效率降低，低照度条件下可能根本不会工作。哈尔滨冬季雨雪天气，阴云密布的时候，太阳能电池处于几乎不发电的状态，只能在阴雨天气前存电，需要的时候再把电放出来。

　　“太阳能光伏发电道路对智能交通起到积极配套作用。在利用新能源上，太阳能道路充分利用闲置道路资源，不额外占用土地。此外，城市广场和特殊路段上，太阳能道路还可以发挥巨大想象空间。”李景轩说。（ 唐 芳）

　　（来源：互联）

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