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在过去的几年里,已经有一些主流媒体报道炒作太阳能道路的潜力。这些道路具有嵌入在其中的太阳能电池板发电功率照明和加热系统(也可放置在道路表面),将任何多余的能量发送到电网。自2009年美国能源部已为一家名为Solar Roadways的公司投资至少85万美元。 我们将从价格标签开始。这种太阳能道路的费用估计为440万美元每英里(虽然这个值的准确度是不明确的)。 2009年,美国公共道路总长度是4050717英里。估计太阳能道路基础设施成本转换成美元将达18万亿美元,约是美国目前每年的国内生产总值(GDP)的125%左右,。 笔者认为,任何认真考虑太阳能道路之前,(或收取额外的公共资金),一些基本的通过/失败测试应用来测试此概念。 毫无疑问,第一项测试是确认的太阳能路面是否能承受常见的交通条件。也就是说,在太阳能路面中压入电子元件和太阳能电池板组件之前,需要确保使用的任何表面材料在正常交通情况下不会失败。基于笔者已经看到的信息,显然太阳能道路的表面将被覆盖压花玻璃,提供全天候使用。当然,表面上不仅有驾驶用压花处理,还必须不会产生任何影响司机的眩光。人们不禁要问,即使可能做这样的表面改造,(特别是在阳光明媚的日子,在潮湿的巷道条件的防眩光要求),这不会显著减少光穿透表层到底层的太阳能电池板? 无论如何,测试#1是为了证明,在正常驾驶条件下,玻璃表面不会失败。测试很简单。将建议的表面材料铺在合适的衬底上,在上面驾驶大型车辆。如果在玻璃表面不破,则开始第二项测试。问题是什么?答案是,目前还没有看到任何可用的在太阳能道路玻璃表面进行驾驶测试,但有人却声称看到了完整的太阳能道路面板原型。将太阳能电池板放置在水平表面上(如巷道),将它们连接在一起,嵌入太阳能电池板周围的照明系统和微处理器,这是一个有效的概念。问题是,我们是否可以做一个价格合理的光透明盖的太阳能电池板和电子设备,能承受所有可能的交通。没有证据证明这个基本的设计要求被公之于众。为什么呢? 如果太阳能路面仅仅是有能力处理沉重的交通负荷(其中包括最大限度地加载半挂车件及其他重型设备,包括军事装备与金属轨道[即,70吨重的M1艾布拉姆斯坦克],这是不够的 - 在国家紧急事件时,我们的道路不能限制任何重型设备的移动,或者需要巨大的维修费用等用途),我们还需要能够承受重大事故的路面。因此,测试#2是采取拟议的太阳能道路玻璃表面,将其放置在合适的衬底上,然后到其边缘或顶上有意推出重型设备(例如,半挂车,牵引车等),最好是在高速公路上行驶。如果表面能通过这个基本的碰撞测试 - (沥青和混凝土表面都会通过) - 那么也许这个概念是值得我们学习的。再次,笔者还没有看到符合任何此基本设计要求测试建议的太阳能道路的玻璃表面。鉴于太阳能路面的必然成本很高,我们买不起,也无法每次更换发生意外的路面。 在太阳能道路上的地震可能产生的影响问题,Solar Roadway 创始人有这样一段话:“虽然我们还没有一个机会来测试它,我们明白,任何道路的地震都可能是灾难性的。基本上任何这样的力量,可能将有类似破坏沥青或混凝土路面的结果。“沥青道路可以修补和/或就地回收。太阳能道路不会出现这些成本较低的修复可能。 在审查讨论太阳能路面使用的玻璃,笔者看到一些主张说玻璃是如何像钢铁一样坚硬,从而有利于公路路面铺设材料。是的,硬度确实大致如此。但是,玻璃真正的问题是,它通常是脆性的。硬度不是路面材料的唯一标准。作为示范,太阳能道路支持者 - 如果他们愿意 - 对一堵水泥墙抛出一个玻璃杯,再抛出一个不锈钢杯。然后对同一墙面扔一块沥青和玻璃球。看看哪一个在每个测试之后的形状会好些。玻璃杯会碎,不锈钢杯可能有一定的损伤,但可以使用。而沥青块可能会仍将完好,而玻璃球可能会粉碎,。另一个例子 - 我们为什么不完全用玻璃造汽车?或船?根据最终产品,使用玻璃的脆化是一个重要的设计问题。
讨论这些基本的设计标准测试#1和#2(人们可以想像许多其他的基本设计标准) - 笔者从未见过的太阳能道路的倡导者对此的讨论 - 我们进行在公共开支之前需要其他问题明确的回答。道路的热胀冷缩会怎样?由于太阳能道路周围地面环境温度的变化,特别是当存在水分(如冻胀)时,我们看到过明显的路面横向和纵向移动,这会不会破坏(如碎裂)太阳能电池板和/或他们的互连? 从车辆轮胎产生的灰尘,树叶,油和油脂,残留物等将如何太阳能电池板的性能?道路正常使用时会积累很多的碎片。这是一个重大问题,对于沥青和混凝土的薄表面层的碎片,基本上不影响性能,但这些问题对要求透明性的底层太阳能电池板的太阳能道路表面,似乎是致命的缺陷。我们需要有相当于擦窗机械不断冲刷的数百万英里的道路,只有充分清除,才能保证太阳能电池板的运作?多少费用? 太阳能道路的鼓吹者声称,光触媒自洁玻璃嵌入路面将保持道路清洁。笔者的有机光化学催化博士学位和研究经验可以说,这种说法很有问题。光催化需要光线到达催化剂,即使它可以,它也不能打破所有类型的材料。光降解润滑油,润滑脂,轮胎残留非常困难,路面上可能会屏蔽相关光触媒, - 从而否定了清洁选项(心中永远的问题是阴天/雨/下雪天产生的顽固的道路尘垢积聚)。支持者认为,漏油可以清理与“扫街(车辆与大型旋转刷)。”除非这些扫街正在使用不昂贵的洗涤剂混合,这将需要随后漂洗离路面用干净的水,以防止洗涤剂残留物从建立在路面上,减少太阳能电池板的光透射。总之,只是水和刷子清洗重质油和油脂沉积物覆盖的压花表面是很困难的。 |