沥青路面太阳能收集器:未来就是现在

“毫无疑问，在我看来，(收集太阳能的沥青路面)将成为常规和常规，”拉吉布·马利克博士说，他是麻省理工学院土木工程教授伍斯特理工学院(WPI)在伍斯特，马萨诸塞州。“我们过去的研究已经证明了在某些情况下可以回收多少能量。现在，我们必须向潜在用户证明，修改现有设施，或将其纳入新设施或改造，在经济上是有意义的。”

最初的概念

最初的概念沥青路面太阳能收集器将管道埋入含有水或其他循环流体的耐磨层下面的沥青路面。如果附近有人——比如住宅、酒店、办公室或类似设施的住户——需要热水，可以直接使用嵌入管道的水，或许可以减少将冷水加热到所需温度的能源需求。在寒冷的天气，热水可以直接用于建筑供热。如果附近没有人需要热水，就可以用热来产生热水电．

马利克说:“我们只是想利用已经发生的情况。”“沥青在太阳下会变热。为什么不提取热量并利用它呢?”然而，追求这项技术还有一个额外的动机。“长期的经验表明，沥青太热会变质。它容易发车。如果我们将热量从路面上去除，我们不仅可以回收太阳能，还应该能够延长路面的寿命。”如果预埋管中的热水不能直接使用，系统的效率会降低。从有机液体中发电，蒸发为发电并不能有效地将太阳能转化为有益的利用，”马利克说。

超越最初的概念

在罗德岛大学土木与环境工程教授k·韦恩·李(K. Wayne Lee)博士进行了与马利克类似的研究，并超越了最初的概念。Lee说:“从道路中提取能源还可以做得更多。”“URI正在研究实现这一目标的四种方法。”从路面直接提取热量是第一种。URI和WPI的研究表明，在短期内直接提取热量是很容易实现的。第二种方法是将半导体埋入路面的不同深度，并在其上形成热差，用于发电，即所谓的塞贝克效应。足够多的半导体可以产生足够的电力，从而得到有益的使用。

“我们过去的研究已经证明了在某些情况下可以回收多少能量。现在，我们必须向潜在用户证明，修改现有设施，或将其纳入新设施或改造，在经济上是有意义的。”Rajib Mallick博士，伍斯特理工学院

李正在研究的第三种方法是在美国东部高速公路上经常使用的泽西岛护栏上悬挂一个柔性太阳能集热器。“太阳能电池板过去是由刚性材料或框架制成的，”李说。“技术已经发展到现在我们有太阳能收集器的织物。用它们覆盖泽西岛的公路屏障，你可以产生足够的电力为公路照明和标识提供动力。”

第四种方法是更换沥青或混凝土具有多层系统的路面，该系统由基础太阳能集热器和磨损层之间的电子层组成。磨损层将是透明的，允许阳光穿透到收集层。电子核心从太阳获取能量，可以用来向司机发送信息，取代标志和标记。“这还需要更长的时间，”李说，“可行性还远未得到证实。”不过，通过多种方式来利用公路作为能源也是件好事。”

Lee在URI的工作得到了韩国建设技术研究所和韩国高速公路公司的资助和合作。他的一些工作已经发展到这样的程度，实验已经转移到机械和电气工程部门。“这是一家国际性的多学科企业，”Lee说。

解决问题

与此同时，回到WPI，马利克即将开始新一轮的研究。他说:“嵌入式管道可能适合用于停车场，但不适用于道路和高速公路。”“我们认为，将土工织物嵌入路面耐磨层之下会效果更好。这涉及到石墨烯层的使用。一种特殊设计和制造的土工布可以像管道一样有效地作为太阳能集热器。”

根据马利克的说法，吸毒的部分原因是沥青路面来收集太阳能向潜在用户展示了在各种气候条件下可以捕获足够的能量。在美国的南部地区,这不该是一个问题,但在新英格兰,Mallick和李教授,开展他们的研究,太阳能以“天”程度,打断了云量和降水使用沥青路面捕捉太阳能的可行性不太确定。马利克很快就会用国家科学基金会通过沥青路面来测量太阳能捕获的实用性。将使用一个容纳10 ' x 20 '沥青路面板的房间，模拟阳光、云层和降水。“这将展示在更广泛的条件下的能源收集，”马利克说，“并且有望表明这些系统可以立即安装，投资很快就会得到回报。”

接下来是什么

其中一些通过道路获取太阳能的方法，例如嵌入LED系统的电子道路，听起来可能非常未来。然而，其中一些方法似乎是非常可行的，即使是现在。为什么不用泽西岛的屏障来固定太阳能织物，并将其与能源提取硬件连接起来呢?为什么不取一个车流量相对较小的停车场的一部分，从中提取一些热量，并有效地利用它呢?

“长期的经验表明，沥青太热会变质。它容易发车。如果我们将热量从路面上去除，我们不仅可以回收太阳能，还应该能够延长路面的寿命。”Rajib Mallick博士，伍斯特理工学院

40年前，我在罗德岛金斯顿布利斯大厅的沥青实验室学习，制作那些马歇尔圆筒，并从正确的高度和正确的次数下锤子。谁能想到在2011年，李博士会利用同样的设施来研究纳米技术能否提高从沥青路面收集和提取太阳能的效率?现在，似乎整个道路都被视为除了交通和停车功能之外的一项资产。我可以设想这项研究将扩展到其他领域，展示道路如何可以有多种用途。40年后，这条道路会是什么样子?