揭秘1.08公里光伏高速公路背后的高科技

2017年底，一組關于濟南南繞城高速的新聞占據(jù)了各大媒體的頭版，一排毛玻璃樣的的路面材料引起了全球的關注。為什么小小的路面材料能夠引起如此廣泛的關注呢?因為這短短的1.08公里的特殊路面，很有可能就是開啟未來智能交通的鑰匙。

2006年，美國一對光伏愛好者夫婦首先提出了光伏路面的概念，在寬敞明亮的公路上鋪設光伏組件，讓路面不僅能通車、還能發(fā)電，甚至拓展更多的使用場景。很多人敏銳地意識到，這項技術將引發(fā)人類交通方式的巨大變革。法國甚至宣布已經建成了世界上第一條光伏路面，但其只是鋪設在一條車流較小的鄉(xiāng)間道路上。在車速更快、車輛更密集的高速公路上鋪設光伏路面，將是一個更大膽的嘗試。

敢于第一個吃螃蟹的人叫張宏超，山東濟南人，同濟大學最年輕的博士生導師。他參與研究的這塊特殊材料板，就是被盜光伏路面的主要組成材料。

900公里之外的山東濟南，有關人員正在運用這種材料板，實施一項超級工程。作為發(fā)電核心的多晶硅電池，不輕拿輕放都會碎裂，又如何承受路面上成千上萬輛汽車的碾壓呢?

這項工程最大的難點就在保護光伏電池的材料上。這里是濟南的南繞城高速，以每天4萬輛車的斷面通行量、每年10%到15%的交通增長率，專家測算的最終結果是：在15年的設計年限內，這段路需要承受后軸載重10噸的卡車2400萬次的碾壓。同濟大學交通運輸工程學院教授、博士導師張宏超表示：“那么說我們的這個結構強度和承載力就要滿足這個總的損傷量，在這個操作量下不至于發(fā)生損壞。”

選擇最佳的材料并找到最優(yōu)化的設計方案沒有捷徑，只有通過研發(fā)團隊在實驗室里反復的試錯配比。同濟大學交通運輸工程學院教授、博士生導師張宏超告訴記者：“要做力學的測試、老化的測試、環(huán)境侵獨的測試，然后根據(jù)這些測試結果進行篩除。有的時候你可能做很長時間的實驗沒有一個可以的，可能又推倒重來，回到最原始的配方去解決問題。”

張宏超意識到，這種材料應該以透光的顆粒材料作為骨架結構，保證足夠的透光性;用聚合物作為粘結劑，保證足夠的承載力。“前期呢，我們主要篩選了三大類聚合物，每一類里面都有成百上千種材料。這個東西有點像配藥，如果排列組合的話，它會有無窮無盡的組合方式。”

然而透光性與承載力是一對你死我活的冤家。混凝土太厚，會影響通光量和發(fā)電效率;太薄，會導致結構不可靠，承載力就會打折。如何讓這種組合最為合理，還需要大量的模擬實驗和數(shù)據(jù)的搜集對比，才能給出最佳的方案。山東光實能源有限公司核心研發(fā)成員張暄認為，要對比兩塊同樣大小的試驗路段，以數(shù)據(jù)舉例并解釋。厚度差多少，發(fā)光率會發(fā)生變化，具體數(shù)據(jù)。

經過近兩年的研發(fā)試驗，數(shù)十萬次的碾壓實驗，位于山東的這項超級工程終于找到了最符合條件的光伏路面材料。

張宏超介紹說，這種材料是一個多層的復合結構，如果細分起來呢，應該分為表面的透光磨耗層，中間一層是加強層，在這個加強層后面是光伏電池層和導線層，然后才到了底板層。“所以說，很多人擔心的你是不是一層毛玻璃，會被壓壞，在這種結構里面，是不存在的。”

2017年12月28日，這條由中國科學家自主研發(fā)的光伏路面正式通車。它的設計壽命、力學參數(shù)、路用性能等指標遠超其他國家，成為全球第一條真正的光伏“高速”公路。試運行一百天，僅發(fā)電量一項指標就突破了十萬千瓦時。如果讓山東全省的公路都能發(fā)電，一年的發(fā)電量將達到270億千瓦時，可以頂替十四座350兆瓦的熱電廠。試想所有的公路都換成光伏路面，中國的能源供給結構將發(fā)生巨大的改變。

然而，發(fā)電并不是它最重要的意義。齊魯交通發(fā)展集團有限公司副總經理張西斌分析，未來超級公路需要解決的問題，就是智能交通、智慧交通來解決車的安全問題，那么就必須由電力來支撐。

磁懸浮汽車在電子化道路網上，交錯行駛，行駛數(shù)據(jù)通過光伏路面進行信息匯總讓無人駕駛更加安全可靠，這些科幻電影里才會發(fā)生的事情，都將會隨著這條光伏公路的建成變?yōu)楝F(xiàn)實，未來智能交通的支撐性技術，就是光伏路面技術。

這段公路，雖然只有短短的1.08公里，卻是一個真正的世界級超級工程。已經折射出了一縷曙光，渲染出未來智能交通的遠大圖景。