沥青路面太阳能收集器:未来就是现在

“在我看来，毫无疑问，(收集太阳能的沥青路面)将成为常规和常规，”拉吉布·马力克博士说，他是加州大学土木工程学院的教授伍斯特理工学院(WPI)在马萨诸塞州的伍斯特。“我们过去的研究已经证明，在某些情况下，我们可以消耗多少能量。现在，我们必须向潜在的用户证明，修改他们现有的设施——或者将其并入新的设施或翻新——在经济上是有意义的。”

最初的概念

背后的原始概念沥青路面太阳能收集器是嵌入管在穿着过程中，将含有水或其它流体循环以下的沥青路面。如果附近有人 - 如住宅，酒店，写字楼，或类似设施的住户 - 需要的热水，从嵌入式管道的水可以直接使用，也许是为了减少能量需求来加热冷水至所需温度。在寒冷的天气中，热水可以直接用于建筑供热。如果没有人需要就近热水，热量可以用来产生电。

“我们只是想好好利用一下已经发生，” Mallick说。“沥青在阳光下升温。为什么不提取热量和使用它吗？”然而，追求这种技术有一个额外的动力。“长期的经验表明，沥青太热会变质。它容易生锈。如果我们从路面带走热量，我们不仅可以收回太阳能，但我们也应该能够延长路面的使用寿命，” Mallick说。如果在嵌入管中的热水不能直接使用，该系统的效率降低。从汽化有机流体“发电发电并不能有效地将太阳能转化为有益的利用。

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，正在超越最初的概念。“我们可以做更多的事情来从道路中提取能源，”Lee说。URI正在寻找四种方法来实现这一点。“首先是从路面直接提取热量。正如URI和WPI的研究所表明的，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，并在它们之间形成一个热差，可以用来发电，这就是众所周知的塞贝克效应。足够多的半导体可以产生足够的有益使用的电力。

“我们过去的研究已经证明，在某些情况下，我们可以消耗多少能量。现在，我们必须向潜在的用户证明，修改他们现有的设施——或者将其并入新的设施或翻新——在经济上是有意义的。”Dr. Rajib Mallick, Worcester Polytechnic Institute

Lee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屏障上悬挂一个可弯曲的太阳能收集器。“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的面料。用它们覆盖泽西岛的障碍物，在高速公路上行驶很长一段时间，你就可以产生足够的电力来为高速公路照明和标识提供电力。”

第四种方法是更换沥青或具体路面由多层系统组成，电子层位于太阳能集热器和耐磨层之间。穿着的过程将是透明的，让阳光穿透到收集层。这种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。“这是在更远的未来，”李说，“可行性还远未被证明。尽管如此，研究多种利用道路作为能源的方法还是有好处的。”

李在URI的工作得到了韩国建筑技术研究所和韩国高速公路公司的资助和合作。他的一些工作已经进展到实验已经进入了机械和电气工程部门。李开复表示:“这既是一家国际性企业，也是一家多学科企业。”

解决问题

与此同时，回到WPI, Mallick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，但不适用于道路和高速公路。”“我们相信嵌入路面的土工布会更有效，就在穿着层下面。这涉及到石墨烯层的使用。特别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，使用的部分问题收集太阳能的沥青路面正在展示给潜在用户有足够的能量可以在各种气候条件下拍摄的。In the southern parts of the United States, this shouldn’t be a problem, but in New England, where both Mallick and Lee teach and conduct their research, solar energy as measured by “degree days” and as interrupted by cloud cover and precipitation makes the feasibility of using asphalt pavement to capture solar energy less certain. Mallick will soon be using a美国国家科学基金会授予测量太阳能捕获沥青路面的实用性。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。“这将显示在更广泛的条件下的能源收集，”马利克说，“并有望显示这些系统可以立即安装，投资很快就能得到回报。”

接下来是什么

一些这样的方法用于经由道路，如具有嵌入的LED系统的电子巷道捕获太阳能，可能听起来很未来。然而，其中一些方法看起来很可行的，甚至现在。为什么不使用纽泽西护栏持有太阳能面料，并将其连接到能量提取硬件？为什么不采取一个停车场，里面有相当轻交通负荷的一部分，并从中提取一定的热量及实益使用它？

“长期的经验表明，沥青太热会变质。它容易生锈。如果我们把路面上的热去除，不仅可以回收太阳能，还可以延长路面的使用寿命。“Rajib Mallick博士，伍斯特理工学院

40年前，我在罗德岛金斯敦布利斯大厅的沥青实验室学习，制作马歇尔钢瓶，从合适的高度正确次数地扔下锤子。谁能想到在2011年李博士会使用这些相同的设备来研究纳米技术是否可以用来提高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一种资产，其功能超越了交通和停车。我可以想象这项研究扩展到其他领域，展示如何将道路用于多种用途。40年后的公路会是什么样子?