本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
拿一塊太陽能電池板。用發光二極體將其包圍起來,這些二極體連線到微處理器,並且至少在北方氣候中,還有某種加熱器。用擁有百年曆史的鋼化玻璃技術將所有這些包裹起來。瞧:這就是其創造者,電氣工程師斯科特·布魯索和他的妻子朱莉所稱的太陽能公路的基本構建模組。有一天,它可以建成由0.4平方米的六邊形面板組成的高速公路,這是一個綠色電路板的大雜燴,周圍環繞著價值36瓦的藍色太陽能電池板,所有這些都覆蓋著厚厚的、凹凸不平的玻璃,以確保安全和牽引力。
這個想法是將未使用的道路充分利用(發電),同時還提供電子方式來實現車道變換、駕駛員資訊和其他用途。額外好處:太陽能公路透過在道路側面包含“電纜走廊”來消除對電網的需求,從而消除了對沿線架設電線的需求。如果配備感測器,太陽能公路還可以傳輸即時交通資料或其他感興趣的資訊。這個新穎的想法已經存在幾年了,今年夏天,由於一項新的眾籌活動重新引起人們的關注,該活動旨在支援進一步的研發,並在6月20日結束前籌集了220萬美元。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
太陽能公路已經存在,或者至少在愛達荷州布魯索後院實驗室外有一個11米長的太陽能停車場,由108塊原型面板組成。這相當於一個3.6千瓦的太陽能陣列,每天能夠產生大約14千瓦時的電力,大約是美國家庭典型用電量的一半。
正如這個原型所展示的那樣,布魯索夫婦不必從道路開始——庭院、停車場或人行道等目前已鋪設路面的表面,可能是一個更可行的起點。但是,從長遠來看,願景是將美國大陸約75,000平方公里的道路變成一個巨大的太陽能農場,以取代國家對化石燃料發電廠的需求,從而一舉解決氣候變化和能源安全問題。更妙的是,太陽能公路與電動汽車對在車輛可能到達的任何地方進行普遍充電的需求完美契合。
布魯索夫婦的家鄉愛達荷州桑德波因特和周邊社群已經簽約,將在人行道、停車場、機場停機坪甚至火車站站臺託管未來的原型。此類測試的目標是證明這些面板可以持續使用20年,同時承受超過100,000公斤的重量。
然而,有一些挑戰需要克服。當太陽能公路在夜間或陰天,光伏發電無法為家庭或城市供電時,會發生什麼?布魯索夫婦的答案是從電網獲取電力,大概是從靈活的發電機中獲取,例如燃天然氣聯合迴圈渦輪機或水力發電專案,這些專案有空間儲存水以應對黑暗的夜晚(儘管布魯索在2009年告訴我,他預計風力渦輪機將發揮這一作用。這次他沒有回應多次採訪請求。)按照目前的設計,LED和加熱元件與光伏發電脫鉤,這意味著這些元件需要從電網24/7供電。僅加熱器就需要比六邊形面板中可用的光伏發電更多的電力供應。
然後是新型玻璃用途帶來的材料挑戰。這種玻璃必須是鋼化的、自清潔的,並且能夠在惡劣條件下將光線傳輸到下方的光伏發電裝置,以及其他特性——一種尚不存在的玻璃型別。而這僅僅是玻璃。將光伏發電、LED和其他元件組裝在一起也帶來了額外的挑戰,這與智慧手機類似,但會被卡車碾壓。
最後,問題在於,即使是目前的瀝青路面,美國這50個州也幾乎無法維護,高速公路和不安全的立交橋和橋樑正在逐漸損毀。美國的道路基本上是執行到失效(即儘可能維護不善),那麼任何城市、州或聯邦政府將如何支付更多的費用來鋪設太陽能公路而不是瀝青路面?這不僅僅是面板比路面更貴,而是維護、更換不可避免的缺陷以及通常照料一個經受日常交通和天氣等殘酷衝擊的技術混合物的額外費用。
當然,這種衝擊也可以透過壓電效應加以利用。但這又是另一條黃磚路——布魯索夫婦也在考慮將這項技術融入他們的太陽能公路面板中。
鳴謝:所有圖片均由Solar Roadways提供