沥青路面太阳能收集器:现在就是未来

“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，”伦敦大学土木工程教授Rajib Mallick博士说伍斯特理工学院(WPI)位于马萨诸塞州伍斯特。“我们过去的研究已经证明了在某些情况下可以消耗多少能量。现在，我们必须向潜在用户证明，改造现有设施，或将其整合到新的设施或改造中，在经济上是有意义的。”

原始概念

背后的原始概念沥青路面太阳能收集器是将管道嵌入沥青路面的管道，含有水或其他循环液。如果附近有人 - 如居住，酒店，办公室或类似设施的居住者 - 所需的热水，则可以直接使用来自嵌入式管的水，也许可以降低热水较低的水至所需温度的能量要求。在寒冷的天气中，热水可直接用于建筑热量。如果没有一个附近需要热水，则可以使用热量来产生电．

“我们只是想利用已经发生的事情，”马里克说。“沥青在阳光下加热。为什么不提取这种热量并加以利用？”然而，追求这项技术还有另一个动机。马立克解释说：“长期的经验表明，温度过高的沥青会变质。它会发生车辙。如果我们从路面上散热，不仅可以回收太阳能，还应该能够延长路面的使用寿命。”。如果嵌入式管道中的热水不能直接使用，系统效率会降低。“从蒸发的有机液体中发电”发电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

当罗德岛大学土木与环境工程教授k·韦恩·李博士进行了与马利克类似的研究，正在超越最初的概念。李说:“从公路中提取能源还可以做得更多。”“URI正在寻找实现这一目标的四种方法。”首先是直接从路面散热。URI和WPI的研究表明，直接热提取在短期内是很容易实现的。第二种方法是将半导体埋在不同深度的路面上，形成可用于发电的热差，这被称为塞贝克效应。足够多的半导体可以产生足够多的电能。

“我们过去的研究已经证明了在某些情况下可以消耗多少能源。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。”伍斯特理工学院拉吉布·马立克博士

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障碍物上悬挂一个柔性太阳能收集器。“太阳能电池板过去是由刚性材料或框架制成的，”李说。“这项技术已经发展到现在我们有了太阳能收集器。在一段长时间的高速公路上覆盖泽西岛的护栏，你就可以产生足够的电力来驱动高速公路的照明和标识。”

第四种方法是更换沥青或混凝土在太阳能集热器和耐磨层之间有一层电子层的多层系统路面。磨损过程将是透明的，允许阳光穿透到收集层。这个电子核心的能量来自太阳，可以用来向司机发送闪光信息，取代路标和标记。“这是遥远的未来，”李说，“其可行性还远远没有被证明。”尽管如此，寻找多种利用道路作为能源来源的方法还是很好的。”

李明博在URI的工作得到了韩国建设技术研究院和韩国道路公社的资助和合作。他的一些工作已经取得了进展，在机械和电气工程部门进行了实验。“这是一家国际性的多学科企业，”李说。

解决问题

与此同时，在WPI，马利克即将开始新一轮的研究。他说:“嵌入式管道可能适用于停车场，但不适用于公路和高速公路。”“我们认为，将土工布嵌入路面，在磨损层下面，效果会更好。这涉及到石墨烯层的使用。特殊设计和制造的土工布可以作为太阳能收集器，像管道一样有效。”

根据马利克的说法，部分问题在于使用沥青路面吸收太阳能正在向潜在用户证明，在各种气候条件下都可以捕获足够的能量。在美国南部，这不应该是一个问题，但在新英格兰，马立克和李教授并进行他们的研究，以“度日”衡量的太阳能由于云层覆盖和降水的干扰，使用沥青路面捕捉太阳能的可行性变得不那么确定国家科学基金会用于测量沥青路面太阳能捕获的实用性。该项目将使用一个容纳10 ' x 20 '沥青路面板的房间，并模拟阳光、云层和降水。马利克说:“这将展示在更广泛的条件下的能源收集情况，并有望表明这些系统可以立即安装，投资很快得到回报。”

接下来是什么

其中一些通过道路捕获太阳能的方法，例如带有嵌入式LED系统的电子道路，听起来可能非常具有未来感。然而，即使是现在，其中一些方法似乎也非常可行。为什么不使用新泽西屏障来固定太阳能织物并将其连接到能量提取硬件？为什么不使用一部分停车场t、 哪一个交通负荷相当轻，并从中提取一些热量并对其进行有益的利用？

“长期的经验表明，温度过高的沥青会变质。它会发生车辙。如果我们从路面上清除热量，不仅可以回收太阳能，还可以延长路面的使用寿命。”伍斯特理工学院Rajib Mallick博士

四十年前，我在罗德岛州金斯敦市布利斯大厅的沥青实验室学习，制作马歇尔钢瓶，并将锤子从正确的高度落下正确的次数。谁会想到，2011年，李博士会使用同样的设施，看看纳米技术是否可以用于提高沥青路面太阳能收集和提取的效率？现在看来，整个道路被视为一项资产，其功能超越了交通和停车。我可以设想，这项研究将扩展到其他领域，展示道路如何被用于多种用途。40年后那条道路会是什么样子？