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《超级工程》首播 揭秘1.08Km光伏高速公路背后故事

2017年底,一组关于济南南绕城高速的新闻占据了各大媒体的头版,一排毛玻璃样的的路面材料引起了全球的关注。为什么小小的路面材料能够引起如此广泛的关注呢?因为这短短的1.08公里的特殊路面,很有可能就是开启未来智能交通的钥匙。

2006年,美国一对光伏爱好者夫妇首先提出了光伏路面的概念,在宽敞明亮的公路上铺设光伏组件,让路面不仅能通车、还能发电,甚至拓展更多的使用场景。很多人敏锐地意识到,这项技术将引发人类交通方式的巨大变革。法国甚至宣布已经建成了世界上第一条光伏路面,但其只是铺设在一条车流较小的乡间道路上。在车速更快、车辆更密集的高速公路上铺设光伏路面,将是一个更大胆的尝试。

敢于第一个吃螃蟹的人叫张宏超,山东济南人,同济大学最年轻的博士生导师。他参与研究的这块特殊材料板,就是光伏路面的主要组成材料。

900公里之外的山东济南,有关人员正在运用这种材料板,实施一项超级工程。作为发电核心的多晶硅电池,不轻拿轻放都会碎裂,又如何承受路面上成千上万辆汽车的碾压呢?

这项工程最大的难点就在保护光伏电池的材料上。这里是济南的南绕城高速,以每天4万辆车的断面通行量、每年10%到15%的交通增长率,专家测算的最终结果是:在15年的设计年限内,这段路需要承受后轴载重10吨的卡车2400万次的碾压。同济大学交通运输工程学院教授、博士生导师张宏超表示:“那么说我们的这个结构强度和承载力就要满足这个总的损伤量,在这个操作量下不至于发生损坏。”

选择最佳的材料并找到最优化的设计方案没有捷径,只有通过研发团队在实验室里反复的试错配比。同济大学交通运输工程学院教授、博士生导师张宏超告诉记者:“要做力学的测试、老化的测试、环境侵独的测试,然后根据这些测试结果进行筛除。有的时候你可能做很长时间的实验没有一个可以的,可能又推倒重来,回到最原始的配方去解决问题。”

张宏超意识到,这种材料应该以透光的颗粒材料作为骨架结构,保证足够的透光性;用聚合物作为粘结剂,保证足够的承载力。“前期呢,我们主要筛选了三大类聚合物,每一类里面都有成百上千种材料。这个东西有点像配药,如果排列组合的话,它会有无穷无尽的组合方式。”

然而透光性与承载力是一对你死我活的冤家。混凝土太厚,会影响通光量和发电效率;太薄,会导致结构不可靠,承载力就会打折。如何让这种组合最为合理,还需要大量的模拟实验和数据的搜集对比,才能给出最佳的方案。山东光实能源有限公司核心研发成员张暄认为,要对比两块同样大小的试验路段,以数据举例并解释。厚度差多少,发光率会发生变化,具体数据。

经过近两年的研发试验,数十万次的碾压实验,位于山东的这项超级工程终于找到了最符合条件的光伏路面材料。

张宏超介绍说,这种材料是一个多层的复合结构,如果细分起来呢,应该分为表面的透光磨耗层,中间一层是加强层,在这个加强层后面是光伏电池层和导线层,然后才到了底板层。“所以说,很多人担心的你是不是一层毛玻璃,会被压坏,在这种结构里面,是不存在的。”


2017年12月28日,这条由中国科学家自主研发的光伏路面正式通车。它的设计寿命、力学参数、路用性能等指标远超其他国家,成为全球第一条真正的光伏“高速”公路。试运行一百天,仅发电量一项指标就突破了十万千瓦时。如果让山东全省的公路都能发电,一年的发电量将达到270亿千瓦时,可以顶替十四座350兆瓦的热电厂。试想所有的公路都换成光伏路面,中国的能源供给结构将发生巨大的改变。

然而,发电并不是它最重要的意义。齐鲁交通发展集团有限公司副总经理张西斌分析,未来超级公路需要解决的问题,就是智能交通、智慧交通来解决车的安全问题,那么就必须由电力来支撑。

磁悬浮汽车在电子化道路网上,交错行驶,行驶数据通过光伏路面进行信息汇总让无人驾驶更加安全可靠,这些科幻电影里才会发生的事情,都将会随着这条光伏公路的建成变为现实,未来智能交通的支撑性技术,就是光伏路面技术。

这段公路,虽然只有短短的1.08公里,却是一个真正的世界级超级工程。已经折射出了一缕曙光,渲染出未来智能交通的远大图景。

(齐鲁网)

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责任编辑:白丽
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