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美国关于公路太阳能路面的探讨

2013-7-15 15:08| 发布者: 有机硅测试技术| 查看: 6303| 评论: 0|来自: 中国光伏测试网

摘要: 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 ...
       某些太阳能道路的支持者称,在道路中的太阳能电池板能够发电,能以某种方式被转移到在路面移动的电动汽车(即,边行驶边充电)。撇开细节,从光伏电池板的能量转移到了移动的车辆行驶使用,这种方法不会消耗所需要的能量?这些能力需要保持它清楚冬季的冰雪覆盖?换句话说,太阳能道路部分的命题是,他们将在冬季期间的利用太阳能来加热路面,保持流动的雪和冰。但是,如果车辆使用道路的太阳能生产充电,留下的能量能否融化道路的冰雪?或者,我们只谈论一年内可能的太阳能转换,雪/冰覆盖的风险是可以忽略不计吗?如果是这样的话,沿着我们的道路,我们不是需要一个只是用来在冬季的冗余系统的电动汽车充电站?因为在夏季,电动车可以充电,靠马路?这种商业模式是什么样的?季节性经营的充电站以及道路系统?这么多的问题,答案寥寥无几。问题是,许多这些问题 - 一般的概念的可行性 - 只是可以在桌面上回答,但迄今显然未回答的问题依然存在。

       路边的植被和建筑物的阴影的影响是什么?其它悬而未决的问题?

       最后,美国的大部分地区都有冬季降雪。即使这些是罕见的事件,任何道路系统必须足够强大承受,预期寿命即使不是几个世纪,也得几十年。显然,“太阳能加热的公路将永久加热(在冬季)在华氏40度,这意味着雪会不会积聚在表面。”这的确是相当好。我们知道它有多冷,甚至有时在南部各州也会(检查出的纪录低点)。在北部中心地带,长时间的发生温度低于-40°F与寒风 -60F。整个这样的条件下,能保持太阳能道路路面温度的+40 F?这似乎是不可能的。太阳能道路支持者的能量平衡计算是怎么做的?

       许多地区的温度可以看到裸露的皮肤能够在几分钟内冻结,甚至往往在几秒钟(华氏98.6度,尽管我们身体的内部有热量)。不知何故,在-40°F 冬季少量的太阳辐射到地面,这种太阳能道路将保持每天24小时为一个统一的路面温度为+40 F?明尼阿波利斯和Billings之间的整个路线,或芝加哥和夏延之间?如果这样,这听起来很不科学,很难理解。

       我们可以执行我们自己的一些计算。在12月份平坦的表面上接受到的太阳辐射,大约一半的美国陆地面积的光辐照量介于0和2千瓦时/平方米/天。中间值转换为1千瓦时/平方米/天约4兆焦耳/平方米/天。标准参考文本提供了各种形式的雪和冰融化所需的能量。因此12月份,4兆焦耳/平方米/天日均太阳辐射,我们得到以下的每日最大深度的雪和冰融化(假设所有传入的太阳辐射是完全转换成热能,熔化)(即,这些都是偏上界估计,在公路加热系统会有大量的转换效率低下和其他损失,):雪(新的松软的),5.3“;雪(地面上),1.5”;雪(漂流和压实),0.9“冰(32 F),0.5“和冰(-40°F),0.4”。

       对美国北部大部分的每日历史降雪率快速回顾表明,这些大量的太阳辐射不太可能能够维持整个一个典型的冬季冰雪太阳能路面。此外,一旦雪或冰太阳能路面上开始积累,相关太阳能发电功率下降非常迅速和严重,从而使进一步迅速积累冰雪。为了恢复太阳能生产,道路需要清除积雪,用冰扫雪机或撒盐,或两者兼而有之。扫雪机会不会造成对太阳能路面多大的损害?在雪/冰融化成功后,会不会留下盐晶体?象一层薄膜一样覆盖在表面,阻碍了光传输到底层的太阳能电池板?而且,由于车辆牵引道路表面的纹理,如果冰雪积累和随后被扫雪机刮掉,扫雪机将不能够去除表面起伏之间的积雪。这将如何影响全性能恢复?如果没有冰雪的积累,司机仍然需要旅行用钉的轮胎或链条,这不会损坏的玻璃路面?

       当然,很多这些类型的问题已经被考虑在加热道路的设计标准中。一个经典的文件指出,“冰和积雪融化系统必须提供足够的能量融化雪,还要抵消表面蒸发带来的热损失,从地面到电池板对流和辐射热损失。”一种假定是太阳能道路倡导者已经有了所有这些工作,热损失参数?如果是这样,他们在哪里?这样的计算,是评估这种技术的首要步骤之一,而不是看了之后,才花费大量纳税人的钱。他们事先应严格审查。

       总体来看,初步分析表明,在许多国家的典型的冬季,太阳能道路将无法有效地开展工作。但是,正如上面提到的,对太阳能道路的严重关切,这仅仅是冰山的一角。成本,耐用性,维护困难等,这些问题似乎是难以逾越的。

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