太陽能板公路：電動汽車邊走邊充電

美國愛達荷州的布魯索夫婦發(fā)明了一種太陽能公路，用太陽能板取代瀝青鋪路。太陽能板發(fā)電，輸入高壓電網(wǎng)，電動汽車借用這些電力行駛。除了提供電力，太陽能公路還起到了省油的作用，而且能幫助融雪，預(yù)防事故。布魯索已經(jīng)在一些停車場進行了小規(guī)模實驗。

能發(fā)電的太陽能公路把公路網(wǎng)變成一個智能電網(wǎng)

18世紀蘇格蘭人約翰·馬卡丹發(fā)明了公路，人類的陸路交通效率得以大幅提升。后來人們在公路上鋪上柏油或水泥，讓公路變得更加結(jié)實。但問題是傳統(tǒng)公路給人一種單調(diào)乏味的感覺，并且并不環(huán)保，能否讓馬路發(fā)揮其他作用呢？這正是“太陽能公路（SolarRoadway）”的發(fā)明者JulieBrusaw和ScottBrusaw夫婦一直探索的問題。

Brusaw夫婦想通過類似于飛機“黑匣子”的材料做成一種用太陽能電池板公路，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的瀝青公路和水泥公路。這種公路里面嵌有太陽能電池，可以收集能量，從而收回購買電池板的成本；此外，這種路面上有LED燈做成的信號燈，可為夜間行駛的司機照亮馬路。更讓人覺得不可思議的是這種路面采用了加熱技術(shù)，可以防止冬天路面結(jié)冰。

2009年Brusaw夫婦和美國聯(lián)邦公路局簽訂協(xié)議，開始建造首個“太陽能公路面板”原型。這種面板由一系列太陽能電池板組成，上面可以行駛汽車，不僅可以用代替?zhèn)鹘y(tǒng)馬路路面，而且可以用在停車場等場所，供公司和家庭使用。他們的最終目的是把太陽能公路收集的剩余能量存儲起來，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石油發(fā)電，這樣反過來就可將溫室氣體減半。

談到工作原理，這種太陽能公路電池板由三層組成：半透明、高強度、防水的公路表面層，可以供足夠大的牽引力，并且可以讓陽光能夠透過，照射在太陽能電池板上；一個帶有微控制器的電子元件層，具有控制照明、通信和監(jiān)測功能。上面的電路可感知荷載、控制加熱單元，從而讓汽車在冰雪天氣也能正常行使；防水的底盤層，除了保護上層電子元件干燥之外，還負責(zé)分配電子元件層收集的電能以及數(shù)據(jù)信號。

當(dāng)多塊太陽能公路面板相互連接時，會形成一條智能太陽能馬路。所有聯(lián)網(wǎng)家庭和公司都可以從太陽能馬路上接收電能和數(shù)據(jù)信號，從而太陽能公路變成一個智能的、能自我治愈的分布式電網(wǎng)。

最終形成這樣一個全球電網(wǎng)，讓這個地球“亮著”的一半為“黑著”的一半照明。每個人都有能量，再也沒有能源危機，不用燒煤，污染更少。更有意義的是長遠來看，一條可以發(fā)電的公路可以隨時隨地為電動汽車充電。

你能想象，在未來的城市中，被你踩在腳下的不再是僅僅有水泥構(gòu)成的路面，而是一塊塊由玻璃制成的太陽能板拼接而成的太陽能電池嗎？

現(xiàn)在這一切都將成為可能，已經(jīng)有多家公司投入巨資來研發(fā)這種節(jié)能公路。這種太陽能公路能創(chuàng)造出巨大的能量，在城市中，大量鋪設(shè)這樣公路的路面，不但能承載交通運輸?shù)娜蝿?wù)，還能為當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)提供電力，節(jié)省能源。

一家叫做SolarRoad（太陽能之路），將這一構(gòu)想部分實現(xiàn)，他們開發(fā)一種像地磚一樣的太陽能電池板。將它們鋪設(shè)在城市公路和人行道中，或鋪設(shè)在郊外的高速公路中，把電線埋在太陽能電池板之下。最后，在一塊塊太陽能電池板鋪設(shè)好之后，再在上面鋪設(shè)高強度的高分子透明塑料板，玻璃具有浮凸結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生附著摩擦力，內(nèi)嵌加熱元件以融化冰雪，而且可以承受數(shù)年德爾輾壓。

這種每塊大小為12英尺x12英尺的太陽能公路面板，若將其鋪設(shè)到路面上，按每天平均4消失的光照時間計算的話，一天就可以產(chǎn)生約7600瓦時的電能。以這樣的轉(zhuǎn)換速率，鋪上一英里四車道的公路，就可以為500多戶家庭供電。

另一方面，這種太陽能公路面板，還能產(chǎn)生馬賽克效果的燈光，在晚上，點亮的小燈可以作為交通標志和警告信息。另外，公路下還可以“嵌入”加熱器，這樣在冬天的時候，公路上就不會再有積雪和薄冰。

環(huán)保愿景：太陽能公路

路上鋪上了光伏器件，而這就是科特·布爾薩的想法。他的公司——太陽能公路公司，正在把光伏電池和發(fā)光二極管（LED）光源嵌入到面板中，這些設(shè)計的面板可以承受交通的壓力。這些LED光源將使“智能”公路和停車場變得可行，而且標記都可以變化，而電池將產(chǎn)生足夠的能量來為企業(yè)、城市、最終將可以為整個國家來供電。

每塊12×12英尺的太陽能公路面板，如果按每天平均4小時光照來計算的話，一天將產(chǎn)生約7600瓦時電能。以這樣的速率，一段1英里4車道的公路段將可以為500個左右的家庭供電。“假如我們替換了美國的所有公路，那么，我們將可以產(chǎn)生比我們國家需求更多的電能，”布爾薩說。布爾薩為一名電子工程師，在美國交通部的資助下，于2月剛剛完成了他的首個原型面板。

布爾薩的目標是，讓每塊面板的成本降到1萬美元以下。這大約為瀝青造價的3倍。但他想讓面板的壽命達到瀝青公路壽命的3倍以上，目前，許多地方的瀝青公路必須每隔10年重鋪一次。“如果這樣的話，成本就差不多一樣了，”他說。“但那只是收支平衡，而我們還能發(fā)電。”

其商業(yè)化可行性的關(guān)鍵技術(shù)為面板玻璃。該玻璃必須具有浮凸結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生附著摩擦力，內(nèi)嵌加熱元件以融化冰雪，而且可以承載數(shù)年的交通量。“最棘手的問題將是，”布爾薩說，“如果有一輛40噸的卡車在公路上的快速車道行駛，或許裝有防滑胎鏈。而面板必須承受那種程度。”同時，如果想要讓太陽光到達光伏電池，該玻璃還必須具有自清理能力；布爾薩指出，實驗階段的親水玻璃，可以利用太陽光來分解有機污物，利用雨水來沖洗而不會留下污痕。

太陽能公路的下一步打算是獲得第二階段的籌資資格，即一份為期2年、75萬美元的協(xié)議來發(fā)展面板的商用計劃。在2年末時，布爾薩將準備在停車場進行試驗，他認為停車場是進行LED光源和發(fā)電系統(tǒng)試驗的絕佳試驗場?？梢灾匦屡渲梅较蚣^和停車線，來應(yīng)對高峰時間，而且所產(chǎn)生的電能可以為鄰近的企業(yè)供電。“我曾同沃爾瑪超市負責(zé)電能的人員談過，”布爾薩說。“超市面積大約為20萬平方英尺，而停車場面積為其4倍左右。我對80萬平方英尺的停車場進行了計算，并告訴他將會產(chǎn)生多少電能，即使那里完全停滿了車。那將是他們使用電能的10倍。”

然而，布爾薩想要創(chuàng)辦一家規(guī)模上更小型的快餐飯店。麥當(dāng)勞的經(jīng)過改型的太陽能停車場，可以使其很大程度上或是完全脫離電網(wǎng)，或成為電動汽車的充電站（當(dāng)車主進入用餐時，自然）。“即使最好的電動汽車行駛路程也才為3小時左右，”他解釋道。“但如果我必須找到一家麥當(dāng)勞，我會駕車從愛達荷州驅(qū)往佛羅里達州的南端。”不大可能么？是的。但“提供數(shù)十億瓦特的電能”將會是一個新的、誘人的口號。