太阳能交通漫谈

■ 伍细玖

一 引言

日常生活中，人们一般将太阳电池板设置于建筑物的顶部，避开遮挡物以便于接收太阳辐射能，这是目前最广泛的一种太阳能利用方式。但是，在交通路面领域，例如高速路、高架立交桥等，虽拥有绵长广阔的路面空间，但却没有被充分利用。世界各国科技人员已将太阳能为交通工具提供动力视为重要的研究课题。本文主要对世界上交通路面领域的太阳能应用情况进行介绍。

二 架设于交通路面上的太阳能发电装置

笔者发明的专利“架设于交通路面上的太阳能发电装置”(申请号：CN200920062418.X)就是利用所有交通路面(如公路、铁路、高架桥、河、涌)的上方空间架设太阳电池板来发电的一种发电装置，如图1所示。这种发电装置是在所有交通路面的上方发电，其所有的面积之大，是其他太阳能发电项目无法比拟的。对于需发展超大型的太阳能发电场是最合适的场地，而且安装方便，容易维护，送电距离较近，电力输送损耗小，架设施工方便，不会破坏环境，不失为当前发展太阳能很有前途的一个方法。

在交通路面的上方架设太阳能发电板，如果能够采取合理、科学的架设方法(如透光、防水，坚固、自动追光装置等)，还能有效防止路面积雪、阳光曝晒而造成的路面龟裂。在此基础上，还能安装通迅、供电电缆，太阳能热水器等。此项目工程已在德国的公路及美国的洲际公路上实施并发电，其发电效果良好。

图1 架设于交通路面上的太阳能发电装置图

三 美国州际公路上的太阳能应用

美国有不少州际公路上没有路灯，为减少夜间公路高速行驶的危险，设计师Tyson Steele为这些公路设计了一款太阳能设备(图2)，它们像是一座座桥一样横跨于公路之上，依靠钢缆固定于公路两旁。这些供夜间照明使用的太阳能设备，不仅夏季可保持路面的清爽，冬季还可减少路面积雪，防止车辆出现过度打滑状态，有效减少交通事故的发生。此外，这款太阳能设备还能将多余的能量输送到邻近的城市使用。

图2

四 日本高速公路上的太阳能系统

2011年中日本高速公路株式会社(NEXCO中日本)运营的“名古屋第二环状汽车道”植田、有松、鸣海三个路段，安装了京瓷提供的总输出功率约2MW(约9500块)的太阳电池组件，成为日本高速公路上最大的太阳能发电系统。考虑到周围建有住宅楼等情况，采用的是对组件表面进行防反光处理的“防眩型组件”。

此发电系统所发电力将用作调整公路照明以及收费站等设施的一部分电源。每年的发电量可高达218万kWh，相当于约460户(每户每年的电耗按4734kWh计算)一般家庭的用电量。可以满足该高速公路(名古屋南JCT～高针JCT)使用电力的约40%。

五 伦敦最大的太阳能桥

在维多利亚时期建造的伦敦黑衣修士桥上，太阳能世纪公司正在安装覆盖面积为6000m2的太阳电池板，届时黑衣修士桥有望成为世界上最大的太阳能桥。建成后黑衣修士桥顶部将覆盖4400块巨型太阳电池板，每年生产电力约90万kWh，可满足大桥50%的能源需求，且每年将减少二氧化碳排放500t多，相当于35个美国家庭一年的排放总量。

图4 覆盖有太阳电池板的伦敦黑衣修士桥

六 欧洲第一条太阳能铁路轨道

虽然目前大部分火车已采用电力作为驱动能源，但其中绝大多数车辆使用的电力来自非绿色能源，比如来自火力发电站的电力。2011年6月比利时开通了一条部分使用太阳能的火车，为太阳能及其他清洁能源在大型铁路运输系统内的使用，创造一个成功的先例。作为全球首列太阳能火车，比利时的这列太阳能火车其动力能源既非来自核电站也非煤炭，火车运行所需电力全部由1.6万块设置在高速铁路隧道顶板的太阳电池板提供。这种实地供电不仅减少能耗，还降低运输成本。

为了防止对自然环境造成破坏，铁路上方覆盖了隔板，形成全长3.6km的隧道，隧道顶部被认为是放置太阳电池板的最佳位置。隧道顶部共安装16万块太阳电池板，太阳电池板总面积达5万m2，相当于8个篮球场，每年约可产生3300MW的电量，相当于约1000个家庭的年用电量，工程投资约1570万欧元。太阳能产生的电力主要用于照明、信号等铁路基础设施以及电源供给。