全球首段光伏高速公路来了

  全球首段承载光伏路面的高速公路,近日在济南正式投入运营。这段全长仅一公里的试验路段,引发人们对未来智慧交通的无限遐想。

  现 场

  “玻璃”公路可将太阳能转化成电能

  2017年12月28日下午,我国首个承载式光伏高速公路试验段正式建成通车。据了解,这也是世界首次将承载式光伏路面技术应用到通行要求最为严格的高速公路上。在济南南绕城高速公路光伏路面现场,一块块玻璃板样的东西铺在地面上,呈现出与其他高速公路不同的灰白色。投资建设单位齐鲁交通发展集团施工负责人介绍,光伏路面结构总厚度不超过3厘米,由3层构成。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,也就是发电的元件层,可利用路面空闲时间吸收阳光发电;底层为用来隔绝下方湿气的绝缘层。

   公路最上面一层类似毛玻璃的半透明材料,是一种叫做光伏面板的高科技合成物质,其表面还覆盖有一层“透明混凝土”,拥有超高抗压能力,可以承载各种重量级的汽车通过。除此之外,其表面粗糙,摩擦系数高于传统沥青路面,在保证轮胎不打滑的同时,还拥有较高的透光率,可以让阳光穿透它,使下面的太阳能电池把光能转换成电能,实时输送上电网,就好像一个巨大的“充电宝”。

  虽然“身板单薄”,但在光伏路面上行车丝毫不受影响。山东省公路检测中心依据国家标准和规范,对光伏路面承重能力和抗滑性能等路用性能指标进行了专业检测,各项指标均满足国家相关规定,合格率100%。

  黑科技

  公路变身“充电宝”,汽车移动无线充电有望成真

  最引人关注的是光伏路面的新功能。齐鲁交通发展集团董事长徐春福介绍,试验段光伏路面铺设长度1080米、铺设净总面积为5875平方米,铺设主行车道和应急车道;分布式光伏并网发电装机容量峰值功率817.2千瓦,预计可实现年发电量约100万千瓦时。

  目前,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;未来还将推出电子标志标线、路面电热融雪等功能。

  “光伏路面利用现有道路资源,无额外占地、无污染排放,对于节能减排、改善我国能源格局具有深远意义。”徐春福说,以山东省为例,已通车高速公路紧急停车带和外侧行车道总面积约为6700万平方米。如果全部铺设路面光伏设备,年发电量可达156亿度,年减排二氧化碳1550万吨,直接效益可达198亿元。

  相比较于用路面发电,光伏高速公路为电动汽车提供无线充电的可能性,更让人们对它充满期待。不过,这一愿景的实现仍需时日。“电动汽车在行进中无线充电,实验中已经证明是可行的。”徐春福说,出于安全性和电动车保有量不足等因素考虑,试验段尚未涉足无线充电;但未来将开展的功能中,汽车移动无线充电、互联网覆盖、大数据集成与分析都是重要的组成部分。

  可快速修复,维护成本比普通高速公路低

  光伏路面要走进更多人的生活,目前主要障碍是建设成本。研发人员介绍,光伏路面建设成本比普通高速公路高出不少。“但随着产业协同和技术进步,其成本有很大下降空间,推广价值也更大。”

  维护方面,实验室数据显示,光伏路面比普通高速公路的维护成本要低。“风吹、雨水冲刷就能实现清洗,一星期左右清洗一次就可以。”研发人员介绍说,光伏路面采取了模块化设计,出了问题也可以快速修复。

  可自动加热除冰雪,还能引导无人驾驶

  光伏智能道路还有一个特殊功能,即可以通过路面结冰检测系统,实时感知路面结冰情况,从而自动开启电力加热系统,及时除去道路冰雪。在此之前,我国道路管理部门通常采用人工、机械或者撒布融雪剂的方法除雪,这种方法一般会对道路以及环境造成污染,且人工强度较大。

  提供核心技术的同济大学教授张宏超介绍,通过与信息技术和大数据的衔接,光伏路面还将实现道路与车辆的信息交互,为无人驾驶提供前置性技术支持。比如,通过接入光伏智能道路信息网络系统、道路内置的车辆定位系统,可以实现车辆之间以及车路之间的信息交互,达到真正意义上的车路协同,从而实现汽车自动驾驶引导。而交通管理部门可以根据实时交通信息和大数据分析结果,对交通实现系统化和精细化管理。例如,可以通过该系统进行整个城市或区域的车辆网络化调度;也可以通过更改某条道路或某个路口的标志标识实现局部的交通控制。

  展 望

  光伏路面将成智慧交通重要载体

  近年来,铁路的信息化、汽车自动驾驶技术等交通领域的变革,让人们对于交通出行的智慧化有了新的期待。

  我国《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》也提出,开展新一代国家交通控制网、智慧公路建设试点,推动路网管理、车路协同和出行信息服务的智能化。

  “光伏路面技术是交通基础设施产业朝着智慧交通目标行进的一次技术创新和储备。”长期从事光伏路面研究的同济大学教授张宏超说,未来智能电动车辆离不开公路的电气化。光伏路面提供的能源供应,将使公路真正成为智慧交通的空间载体、能源和信息交互平台。

  在徐春福看来,电气化的下一步是形成车路协同,也就是车与路的能量和信息交互。通过无线互联网和定位引导的多重信息交互,实现车辆状态信息、行驶参数以及海量数据的上传下行,并通过光伏路面的内建定位点获取精准定位信息,实现交通系统在统一指挥下的有序通行和无人驾驶,真正达成绿色、安全、高效这一智慧交通核心目标。

  张宏超认为,一旦实现光伏路面与智能车辆的能量和信息交互,必将改变未来交通的模式,促进交通产业、信息产业和汽车产业的全面升级换代。由此催生的装备制造、智能交通等新兴产业,将影响到每一个车辆用户。

  他说:“这些技术的实现尚需时日,但我相信这一天并不遥远。”