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路人@行者

一个散漫的路人,欣赏一路的风景; 一个匆匆的行者,收罗行走的乐趣......

 
 
 

日志

 
 

[资讯] 光伏路面已通车 超级高速呼欲出(20P)  

2018-03-15 00:01:22|  分类: 17道路运输 |  标签: |举报 |字号 订阅

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[资讯] 光伏路面已通车 超级高速呼欲出(20P) - 路人@行者 - 路人@行者
  2017年10月,浙江绍兴市建成一段世界上承重最大的太阳能试验道路。2017年12月,世界第一条高速公路光伏试验段在济南绕城高速南线正式通车,这条“黑科技”公路瞬间成了网红。试验段全长1000多米,铺设在主行车道和应急车道上,其路面厚度约3厘米,分为三层:上层是透光混凝土路面,能够融化冰雪;中层是能吸收阳光发电的光伏板;底层是绝缘层。1000多米路面,一年可发电100万度。除满足集成路灯、融雪剂喷淋、交通监控等用电需求外,余电并入国家电网。路上预留了信息化端口和用于无线充电的电磁感应线圈等,未来将实现电动汽车的行进中充电,整个路车联动互感实现无人驾驶,这就是我们想象的未来交通的模式,改变人们出行的生活方式。时过2个月不到,浙江省又宣称即将开建全国首条超级高速公路!

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全国首条超级高速公路2022年通车 限速或突破120公里/小时
2018年02月24日 08:09 新华社

  浙江省要建设全国首条超级高速公路的说法于近日得到了官方证实。记者了解到,将建设的超级高速公路是已经分段批复的杭甬复线高速公路——杭绍甬高速公路,该公路将具备智能、快速、绿色、安全的四大要素。
  在这条超级高速公路上,将构建大数据驱动的智慧云控平台。通过智能系统、车辆管控,有效提升高速公路运行速度,在目前平均速度90公里/小时的基础上,使车速提升20%~30%;构建人、车、路协同系统,远期将全面支持自动驾驶,并结合无线充电技术实现边行车边充电……
  超级高速公路最终能够开到多少时速,要将按照有关方面研发推进的情况,根据实际来确定,目前并没有明确的规定。值得期待的是,这条超级高速公路未来还将全面支持自动驾驶,这在国际上目前也是领先的。

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车速将提升20%—30% 支持自动驾驶
  浙江省交通运输厅副厅长任忠表示,智能的核心理念就是要构建人车路协同综合感知体系,构建路网综合运行监测与预警系统。“目前浙江类似高速公路实际平均运行速度大约在90公里/小时,远低于120公里的限速。而通过智能系统和车辆管控,超级高速公路的行车速度将大大提高,近期目标是使平均速度提升20~30%,接近设计速度。此外,借鉴德国高速公路不限速,意大利最高限速150公里/小时的相应技术标准,为杭绍甬高速远期突破120公里/小时的设计速度预留土建技术指标。”
  汽车未来发展方向是电动化,超级高速公路自然也考虑到这点。任忠介绍,近期的目标是通过太阳能发电、路面光伏发电,插电式充电桩电量的补充,为电动车提供充电服务。远期的目标是实现移动式的无线充电,一边开车一边充电。
  这条超级高速将采用光伏路面。共分三层:最表层透光混凝土路面层,具有强度大、透光率高两大特点;中间层光伏面板,光电转化,利用路面空闲时间吸收阳光发电;第三层绝缘层,既有对光伏面板的物理保护作用,又防水防潮。
  在智能化的基础上,超级高速公路将提高系统安全性,目标是把事故危害降到最低。近期实现高速公路全天候安全快速通行。远期基于高精定位、车路协同、无人驾驶等综合接入系统,通过智能化和容错设计,来提升道路系统的安全性,将事故危害程度降到最低,实现全天快速通行车辆、零死亡。
  在创新的同时兼顾新技术、新材料的经济适用性,使超级高速公路的建设具有示范性和可复制性。
  根据规划,超级高速公路将于2022年杭州亚运会前建成。超级高速公路近期能实现自由流收费,远期则实现构建车联网系统,全面支持自动驾驶。

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高速公路为什么要设置最高限速?
  那这些在德国部分高速路段是不限速的,而全球大部分国家却有最高限速,比如意大利是150km/h,法国是130km/h,中国则是120km/h,这又是为什么呢?
——人的生理因素
  驾驶人的视力、视野和反应时间是影响交通安全的最重要的三个要素。驾驶人驾驶车辆观察前方物体是动态的,人的视觉机能受运动速度影响非常大,车速增加,视力下降(动力视),视野变窄(隧道视)。据测试,车速72km/h正常1.2的视力下降至0.7;车速100km/h视野仅45度。驾驶人正常的反应时间(发现物体—做出判断—采取行动)一般约为2.5秒,因此,对于以120km/h行驶的车辆而言,反应距离为:120x1000x2.5/60=83m,如果再加上车辆制动、惯性滑行等因素,有效反应距离实际要超过百米。假定100m外有一障碍物,120km/h时车速为33m/s,你有3s时间来作反应。160km/h时车速为44m/s,你只有2.2s反映时间。对大部分人来讲,是不够的。大部分人在160km/h下遇到突发事件及时做出正确反应。
——车辆因素
  虽然现在家用车性能越来越好,120km/h对于普通家用车来说已经不是什么问题了,更别提一些豪华车了。但是,别忘了高速公路上跑的不只有轿车,还有一些面包车、货车。那些重载的货车在上坡路段的速度甚至都不到60km/h。在这种条件下如果限速太高,各类车辆的速度差距会太大,进一步增加事故发生的几率。
——驾驶者素质
  而驾驶员水平和素质绝对是限速的重要原因之一,在德国部分高速公路并不限速,但是其发生交通事故的概率很低,这和驾驶员较高的驾驶素质有极大关系。
——节能环保考虑
  随着车速的提升,风阻呈现系数式增长,风阻的爆发式增长使得车辆需要更大动力,这会显著增加车辆能耗,直观的体现就是百公里耗油显著提升,一般来说100-120公里是车辆性能、速度、安全等因素最佳结合点,既省油、环保,又安全、快速。

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  杭绍甬高速公路即杭甬高速公路复线,起自杭州绕城高速公路下沙枢纽,终点位于宁波穿山疏港高速公路柴桥枢纽,线位方案全长约161公里,规划双向6车道,设计时速120公里,预计2021年通车。目前宁波杭州间唯一的高速公路杭甬高速1996年通车,是浙江第一条高速公路,也是目前浙江最繁忙的高速公路之一,据测算到2030年日均车流量达20万辆,接近饱和。
  在配套方面,超级高速将在服务区、收费站通过太阳能发电、路面光伏发电以及充电桩等设施为新能源车充电。任忠指出,远期要实现移动式的无线充电,一边开车一边充电,这在全国乃至全球可能是开创性的,如果成功,超级高速公路就是继高铁之后的另外一张名片。
  近期的重点目标是实现全天候安全通行,人们经常碰到雾封路的情况,通过智能化的打造,这条路可能放慢一点速度,但不需要封路。冰冻雨雪灾害的时候,原来上坡路下坡路容易结冰不能通过,将来这条路可能通过自动加热,将冰融掉。

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实施难题之一:不遵守交通规则
  目前我国不遵守交通规则的现象还是比较严重的,尤其高速上,乱占用车道的现象比比皆是。为什么德国敢设置不限速的高速,就是因为司机更守规矩。大车走大车道,小车走小车道,变道一定打转向灯,还要扭头查看死角是否有车辆,所有超车全部从左侧超车,如有人要超车,车主会主动打转向灯并入右侧让出超车道。很少有人会行驶在应急车道。遇到前方事故或突然减速,所有车辆自觉打开双闪灯提示后来车辆。

实施难题之二:路况
  路况对于高速公路限速也有决定性的因素。正是因为德国高速路况极好,倾斜度仅为4%,采取两侧封闭。德国高速的路面厚度在55-58厘米之间,还有向两侧2.5度倾斜的防雨水设计,这些都增加了高速使用寿命和安全性,因为有研究表明,雨水对高速的破坏远比时速200公里的汽车对高速的破坏要大的多。(来源: 中国公路网)

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  其实关于光伏路面项目早有成功实施的先例。2006年,美国一对科学家夫妇就提出“光伏路面”的设想并着手研究。他们研发的一种太阳能电池板(Solarroadways),表面的材质是超耐磨的特殊玻璃,最高承重可达125吨,能保证汽车行驶在太阳能电池板上方也不会对其造成损伤。官方曾将Solarroadway、混凝土、沥青三种不同路面材料进行对比,结果Solarroadway在强度、摩擦力等方面均胜一筹,唯一的不足就是其成本太高。最初的太阳能电池板每块成本约6900美元,至少比传统的沥青道路成本高出50%。

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  全球首段光伏路面于2017年5月在法国西北部图鲁夫尔欧佩尔什镇正式投入使用。这是目前世界上第一段真正可供机动车行驶的“光伏公路”。这段长1公里、宽2米,单向行驶的“光伏公路”上铺满了方形太阳能板。在不占用额外空间的前提下,这段公路平均每天能为城市发电近800度,年发电量约28万度,可满足一个5000人口小镇的日常用电量。

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光伏路面带来的好处
1.发电量充足
  首先从电力方面来看,这样的光伏路面每平方米一年的发电量可达239度。以山东省的高速公路为例,该省高速公路紧急停车道总面积达2600多万平方米,假如全部铺设上光伏组件,正常情况下年发电量将达62.17亿度,发电效益60.93亿元。
  相关数据统计表明,截至2016年底,我国公路里程为458万公里。假如公路仅两车道约321亿平米铺设这种光伏路面,年发电量就可达到7.6万亿度。根据能源局公布的数据,2016年我国社会总用电量也只不过5.9万亿度,相比之下“光伏公路”的发电量是用电量的1.3倍,完全能满足我国庞大的用电需求。

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2.电力存储
  我国采取“西电东送”工程时间已久,但是东部发展快,生产制造业发达,即便“西电东送”如此浩大的工程也不能完全填补东部巨大的用电缺口,“光伏公路”无疑提供了一个完美的解决方案。
  东部地区虽然电力不足,但胜在路网稠密,充分利用东部路网优势,将路面作为能量收集平台、电力供给平台,就可以做到“自发自用”,不仅满足自身用电需求,还避免了“西电东送”过程中长距离输电导致的电力损失等问题。

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3.道路安全
  冬季出行,遇到下雪天气,路面极易积雪结冰,这给汽车行驶带来不小的安全隐患。我国目前针对积雪道路的处理方式不外乎人工铲雪、机械铲雪或是撒布融雪剂几种方式,但是这些方法人工强度大,而且对道路有一定损害,对环境也可能造成污染。
  而“光伏公路”由于自身存储了足够电量,利用起来也非常方便。完全可以为其增设电能转换热能的装置,通过人工开启或者是智能感知路面结冰情况来开启电力加热系统,消融冰雪,保障出行安全。

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4.节能环保
  传统的太阳能发电模式下,太阳能电板需要占据一定的空间,而将太阳能和路面结合在一起,不会占用额外的空间。此外,采取太阳能发电的方式,相较于传统的煤炭发电、核能发电也更加环保,利于改善自然环境。

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【文汇报】通向绿色智能的“超级路”
2018-01-11 20:02 新能源/技术 记者 赵征南

太阳,为地球输送大量的光和热,成为万物生长的源泉。在2000多年前的中国,《周礼》上就有着利用“夫燧”、“阳燧”取明火的记载。近代以来,人们逐渐将太阳能作为一种能源动力加以利用,特别是在全球性的环境破坏受到重视后,无穷无尽、清洁无害的太阳能产业迎来了大发展时代,太阳能集热器、太阳能热水器、太阳能空调、太阳能发电板,众多创新产品接连投入市场应用。
如果“绿色”的代表“太阳能”和“便倢”的代表“高速公路”走到一起,会发生什么样的化学反应?现在,山东济南一段长度为1080米的高速光伏路面,即将给我们答案。
就在记者现场采访之时,仅仅5天的时间里,这段光伏路面接连“火”了两把。去年12月28日,作为世界首条高速公路光伏试验段,它在济南正式通车,满足通行的同时,并网发电;略显尴尬的是,2018年1月2日,工作人员在巡查时发现,一块长约1.8米、宽约0.15米的光伏路面遗失了。目前尚不清楚,这次突发事件会给这条旨在未来的“超级公路”带来多大变数。

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▲光伏路面已经为路灯、电子情报板、收费站提供电力。图:邵勇

前沿
透明路面抗压防滑能发电

深夜,2018年的第一场雪在千呼万唤中悄然降临济南。在绕城高速南线亮白色路灯的映照下,雪片纷飞。
齐鲁交通发展集团养护部部长张宏庆说,亮灯的能源,正来自于下方光伏路面白天存放在“光伏银行”中的电。
他告诉记者,一直以来,高速公路既是用电大户,又是缺电大户。为了接一条电路,公路企业往往要在电力部门的帮助下,翻山越岭作业,成本极高。若是在偏远路段和隧道桥梁,花费更加高昂。有了光伏路面,高速上路灯、监控、信息提示牌等耗电设施安装的密度增加,安全更有保障。
目前,光伏路面铺设总面积达5875平方米,分布式光伏并网发电装机容量峰值功率817.22千瓦,预计可实现年发电量约100万千瓦时。试验段已经实现为路灯、电子情报板、融雪剂自动喷淋设施、隧道及收费站提供电力供应,余电上网。

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△图:邵勇

“所谓分布式,就和百姓家楼顶的发电项目一样,公路自发自用、多余电量上网,分散布局,就近利用。不仅能够通过增加光伏空间提高发电量,还有效解决了电力在长途输送中的损耗问题,‘垃圾电’变为‘优质电’。”齐鲁交通光伏路面技术负责人、同济大学交通运输工程学院教授张宏超说,“选择并网发电,和建设储能设施一样,都是有了‘光伏银行’。日照充足时将多余电量存进去,夜晚或者不适合光伏发电时利用电网补充公路用电。”
5日上午11时,记者走进齐鲁交通济南南收费站的光伏路面展厅,位于二楼的电子显示屏内,标注着光伏路面的发电效益:当日发电量298.2千瓦时,从元旦累计的发电量达到3543.6千瓦时。除此之外,光伏路面还有更“绿色”的贡献。在显示屏的右上角,一组数据引起了记者的兴趣:发电效益经测算被转换为社会贡献,从元旦起累计,利用的太阳能相当于燃烧1417吨标准煤、减排3533吨二氧化碳、等效种植193棵树。如果从通车开始计算,三个数值分别达到4032、10052、549。如此,交通从“纯能耗”的过程,变为在消耗能源的同时,生产能源,尽可能实现正向补偿。光伏路面目前铺设在试验段的行车道和应急车道,主行车道宽度3.75米,其中光伏路面占宽3米,两侧约束标线宽度共0.75米;应急车道宽度3米,光伏路面占宽2.44米。
通车的消息传来,济南城中有不少车友来此体验。在他们看来,路面的感觉和平常高速差不多,没有镜面反射,刹车距离也和正常路面近似。
“看起来像玻璃,摸起来像土。”与相邻的超车道相比,光伏路面呈灰白色、颗粒感较强。不过,行车道和超车道的厚度基本一致。原来,光伏路面分三层:最表层为透光混凝土路面,具有高强度和超过90%的透光率;中层为光伏板,可利用路面空闲时间吸收阳光发电;底层为绝缘层,三层结构总厚度不超过3厘米。在光伏路面之下,无需新建路基,仍是原先的沥青混凝土路面。只不过施工人员在两个月内,采用路面改造方案,将原路面结构精铣刨后加铺光伏发电层,用特殊胶水粘连,保持路面总厚度和标高不变,以保证路面承载能力,同时利于排水。
施工方案曾被反复讨论,各方前前后后提出了三种想法。有的希望铺设北幅所有车道,获得更多的试验数据,但考虑交通安全和调度,方案不可能施行;有的希望铺设超车道,交通量小,轴载轻,风险小;后来,综合考虑下,铺设行车道和应急车道。
“从选址开始,试验就以‘最苛刻’为追求:试验段紧接长大下坡,位于不设超高的缓和曲线和圆曲线段区间的外侧,对光伏路面的铺设不利,它的平均日交通量约为8万辆,重车和货车比例高达40%,时有超载车辆出现。”张宏超说,高速公路等级最高,其各项性能指标要求最高,而大货车都走行车道,该车道交通量最大,轴载最重,条件最苛刻,能在高速行车道上通过考验,所有的道路就都能使用。

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▲图:李洁

研发
从车库出生,在体系下成长

9年前,张宏超有了研究光伏路面的想法,把“主战场”放在地下车库。
那时,碳排放成了热点。张宏超在思考,如何将节能减排和自己的道路研究结合起来。他将目标也锁定在太阳能公路上。当时的多晶硅很贵,价格是现在的100倍,他就买了巴掌大的几片,悄悄地在楼下的联排车库里“捣鼓起来”,每做完一个试件就拿到室外晒。他反复琢磨,如何才能让太阳能部件在发电的同时抗压。
2011年,他将试件带进道路与交通工程实验室验证。这个学科平台是我国交通科技领域重大原创性成果研发的主要基地。“路面研究有一套体系,是同济道路交通工程几十年来,总结了众多前辈的经验,逐渐积累形成的。如果没有这套体系,以及这些价值连城的实验设备,我一个人根本做不出光伏路面的创新。”张宏超说。
日前,记者走进同济嘉定校区,回溯光伏路面在实验室阶段的孕育过程。
潜意识里,研究马路可能是一层层地研究,可实际上是从梁状、饼状、柱状形态起步。在压力实验室,借助各种夹具、拉头,可以做多类别的拉、压、扭试验,单向的、轴向的、正弦波、余弦波、锯齿波,所有力学数据采集后显示在电脑里。“在车库我可做不了类似实验,特别是动态模拟,测试疲劳。有些情况下,路面能经受住静态的强应力,却可能在持续的低应力状态下脆断。”张宏超说。
所有混凝土路面都怕老化,光伏路面也不例外,它们的主要敌人是紫外光。很多材料,特别是高分子材料,吸收紫外光能量后,化学键会断裂,变成小分子,就会老化。在紫外线照催设备下,实验人员要研究哪一种紫外光的影响最大。他们还会启用压力老化设备,在高压、高温的环境下,注入氧化剂,加速老化,看看路面多久会变“酥”。

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△图:邵勇

经历重重考验后,试件会被送入CT室“无损探伤”。跟医院的CT相比,工业CT需要穿透金属、混凝土,能量要强得多,分辨率高达500纳米,内部的孔隙、瑕疵、裂缝、气泡都能一览无余。
有小型试验,还有大型试验。在实验室的一楼,有一个深约2.5米的长方形“无水游泳池”,池内“灌”进路面,下面打50多个桩,这相当于把真实的路面搬到了室内,在室内重建土基、基层、混凝土层。在“游泳池”的周边,还有深沟,侧向有孔,在孔中埋入传感器,实时监控加载数据。
在实验路面的上方,一台卡车状的橙色大型实验设备发出巨大的轰隆声,这是中国和南非合作的“mmls-6全尺寸加速加载系统”,设备内部轨道上挂着真实的货车轮胎,通过控制系统给轮胎加载,加到超载50%,期间环形轨道不断转动,通过轮胎给下方的试验路面加载,加载距离为6.6米,最快速率达到6000次/小时。结构验证需要2000万次以上的加载,与使用车辆加载相比,它能让验证时间从几年缩短为几个月。此外,在内部密闭的空间内,还能通过附属设备制造出淋雨、加热、低温等模拟室外的气象状况,开展模拟试验。
张宏超的研发之路并不平坦。
当时,他不过是一个年轻的副教授,争取项目很难,而且研究在当时看来很难实际应用。2016年之前,他申请了很多次自然基金,但都被拒绝,评审专家的回复是“想法很好,但技术路线不可行”。寻找合作企业时,又连续被十多家企业拒绝,企业负责人的态度是“当面鼓励,但一分钱不给,背地里质疑是‘忽悠’”。
伴随巨大的压力,张宏超在实验室除去站着的时间,每天的走路步数超过20000步,血压飙到200,心脏装有支架,接近崩溃。但兴趣始终支撑着他,一步步将兼顾平整、抗滑、发电、耐久四大基本要求的“承载式光伏路面技术”打磨成熟。

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▲以最严苛为标准, 光伏路面试验段选择货车较多的行车道, 而非超车道进行铺设。

未来
电气化是智能化的基础

在张宏超寻找企业合作之时,在山东半岛,也有一个人正在寻找“他”。
近年来,齐鲁交通发展集团致力于绿色交通的探索。2016年底,我国部分地区雾霾严重,集团党委书记、董事长徐春福注意到网上的一则消息:2006年,美国布鲁索夫妇发明出一种正六边形的太阳能电池板,其表面是一种超耐磨的钢化玻璃,承重最高达125吨,铺在路面上后能保证汽车的安全行驶。之前在德州市担任副市长期间,他曾多次调研光伏企业;后来在交通领域的工作,又让他产生了很多关于新能源和公路结合的设想。
“太阳能公路使用路面空间资源,不额外占用土地,贴近用电需求,缩短输电距离,这不正好解决了光伏发电用地难、输电难的瓶颈吗?”徐春福决定立即飞往美国,和布鲁索夫妇见面。
圣诞节之前,顶着大雪,求贤若渴的徐春福见到了朝思暮想的太阳能公路。但公路领域的经验告诉他,由于正六边形不适合模块化施工,表面材料仍存缺陷,这并非“梦想之路”。
失之东隅得之桑榆。失望的徐春福却在回国没多久遇到了张宏超团队的主动拜访,双方相见恨晚。“只有我们这样的公路企业,能为光伏路面做产业化试验,谁敢让你刨开路面?试验中发生长段拥堵、甚至交通事故怎么办?只有我们能和教授一起承担压力。其实,我即便不做这个项目,不承担这种压力,也可以安心做企业负责人,但我始终觉得,这是一条值得投资的未来之路。”徐春福笑着说。
试验开展以来,也出现了对光伏路面发展前景的怀疑。
“创新一般从技术特性和经济特性两方面考量。技术上,太阳能路面、汽车无线充电等技术,未来都是值得探索的‘绿色’方向。经济上,也许实现投入—产出平衡要有一段很长的路,但绝不能说‘没有当下的经济性,就不能研发’,也不能因为现在不能大规模推广就反过来否定技术。某一技术转化为实际应用,不仅与该技术本身有关,还在于很多技术的集成。”在同济大学交通运输工程学院教授、交通运输规划与管理(国家重点学科)主要学术带头人之一的陈小鸿看来,交通技术创新是一场马拉松,不要走得太急,也不要轻易言弃。创新之路一定要符合科学研究规律,如果为了资本运作等经济目的,技术还未经历反复试验、评估时,就匆匆上马,急于转化,那可能无异于亲手终结自己的生命;同时,不要小瞧“1公里”,这个过程是必须的。很多新材料都是从实验室,可能不到1米,开始起步,慢慢地延伸,必须通过“1公里”,才有一整条公路,不可能直接跨越。
她认为,科创城市呼唤眼光、自信、耐力和坚持的勇气,不妨给遵循科学研究规律的创新多一点耐心。
回到开头引言处的“化学反应”:“太阳能”+“高速公路”,或者说“绿色”+“便捷”,等于什么?张宏超给出的答案是“智能交通”。徐春福也向记者表示,发电卖钱绝不是光伏高速公路发展的最终目的,在未来的某一天,他们要建成一条开往绿色、智能的“超级公路”——一种立体智能出行的未来交通系统,是以光伏路面为全线电气化、智能化载体,实现高时速(120公里/小时以上)、高效率(智能编组、同速汇流、智能分流)、高能效(无线移动充电、智能供电管廊)、高智能(预约出行、即时出行、无人驾驶、车路协同)的绿色、安全、无接驳、点对点的全新出行方式。
在徐春福看来,高速公路电气化是智能化的基础。有了电,才能满足照明、融雪、交通监控、安全设施、无线通讯以及未来智能交通路端设备随时随地的用电需求,智能车辆在电气化公路行驶过程中,同步实现着信息与能量的“握手”,也就是车与路的能量和信息交互,完成车辆自我校核和车路双向校核,有了上述前提,智能交通就将成为现实。
徐春福也谈到国际合作的畅想:“在国外,我们的发力方向是那些最贫穷的国家和最发达的国家。前者,作为重要的能源项目,中国光伏公路延伸到哪里,文明就点亮到哪里;后者,当地对新能源的接受度更高,各种产业配套更成熟,更适合前期推广。”
“急弯处、上下坡等特殊路段,若是有发光的标志标线,有助显著降低事故发生率。”张宏超也表示,试验路段后期会推出电子标志标线、无线网络全覆盖,汽车移动无线充电、大数据集成与分析等功能,高速公路会更加安全和方便。未来光伏路面的发展方向为“一结合、两交互、三步走”,即路面交通与发电功能的结合;光伏路面与车辆之间的能量交互和信息交互;公路电气化——车路协同——智慧交通三步走发展战略。
“以后,交规说不定会明令‘禁止人类驾车’。”张宏超笑着说,未来,有无限可能。

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>>>链接:以空间换能量
争议一:有人说,光伏高速公路试验段在通车仅仅5天后就遭到破坏,这反映了路面并没有先前判断的那么坚固,该技术仍存安全隐患。对此,你们怎么看?此次破坏对道路有多大的影响?
研发团队:此次破坏对行车无影响,但对发电有影响。
在质量上,济南光伏路面设计使用年限15年,已通过山东省公路检测中心的检测。光伏路面抗压、抗酸碱,表面透光保护层的强度是传统沥青混凝土的5倍以上,再加上特殊的保护层,即便是破坏后,路面依然具有极高的强度。
能被切割就说明路面不够坚固?不能这么说。包括传统沥青路面和光伏路面在内的所有混凝土路面都能被切割。切割混凝土是道路行业分析检测常规手段,家常便饭。
争议二:从各国已有的试验段看,光伏路面成本太高了,这样的公路怎么可能在实际中大规模应用?
研发团队:现阶段来看,光伏路面成本高于沥青路面。但我们要弄清楚成本高在哪?主要还是研发成本,包括设备和人力等。我们无论是实验室研究,还是现场施工,都苦于没有技术配套和产业配套,很多设备都要自己改造,一颗螺丝钉的位置都要研究半天。
但是,成本下降是有很大空间的。第一,寄希望于产业配套。我国光伏产业引领全球,有更加成熟的产业链,将来在进一步提高光电转换率的同时降低价格,使项目具有经济可行性。
第二,建设、养护成本。过去,沥青路面无论建设还是养护,都需要大量人力,也只能现场铺设。未来光伏路面模块化施工条件已经具备,大型工厂化预制件的作业不仅能提高效率,也会显著降低成本。
目前,济南旧有路面改造为光伏路面的成本,比国外便宜一半。未来新铺光伏路面,我们正研究将沥青混凝土层取消,代为铺设缓冲层,如此一平方米路面成本将会降低600元—1000元,再加上发电效益,以及智能化后第三方服务功能,一定会有人心甘情愿地选择光伏路面。
争议三:光伏路面适合光照条件较好,车辆较少的西部地区。我国东部地区不太适合推广?
研发团队:不能这么说。东部地区发展新能源面临的最大问题是空间不够,将光伏面板铺到路面上,则最大限度地利用了已用空间,解决了这个大难题。同时,在东部,更符合光伏发电适合就近利用而非远距离传输的特点,以空间换能量的目标绝对能实现。

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争议四:光伏路面发电受扬尘、遮挡、照射角度等因素的影响,发电效率会不会太低?
研发团队:没错,传统上看,太阳能发电并非效率最高的发电方式;30—40度的倾角以及向日葵式的接收方式能更高效地利用阳光;单点的遮挡会显著影响整块光伏面板的发电效率。但对于光伏路面而言,不仅仅是道路技术的创新,还包括光伏发电领域的创新,也就是说,光伏路面使用的已不再是传统组件,而是在材料、布局等方面有了更新。为解决角度影响,我们通过路面结构设计,利用折射等原理,巧妙地增加了透光度;为解决遮挡问题,我们优化了电路设计,提升了发电单元的转化效率。从目前试验段的发电效率看,在一个对光伏发电并不友好的季节,总体上还超出了预期。
但是,由于光伏路面是新生事物,确实有一些问题仍需研究。比如扬尘对我们的养护提出了新要求。行车道,由于车辆较多,可能会“越跑越干净”,但应急车道,长时间下去积满灰尘是可能影响发电效率的。
再比如遮挡。如果是堵上几公里望不到头,这就是静态遮挡,肯定影响拥堵路段的发电。除此之外,我们现在主要研究动态遮挡,车辆的体积、行驶速度等对发电的影响,之前没人研究,我们要从零起步。
争议五:之前,有些“惊世骇俗”的项目最终不了了之,光伏路面也会面临同样的结局吗?
研发团队:研究光伏路面的国家远远不止我们。世界范围内包括美国、比利时、荷兰、日本和韩国等都在着手这方面的研究。总体上都没有大规模推广,都处于试验研究阶段。
目前,我们的研究完全符合科学研究的规律。此前,研究处于产业化验证前期,经历了室内验证、全尺寸验证、野外验证和实例验证,未来还要制定相应标准,最后才是推广应用。反复验证,反复改造,每一步都急不来,将来仍会循序渐进。

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