热辐射的路面长期以来一直就是一个增温因素,可以解释为什么城市温度往往显著高于近郊或农村地区。现在,美国罗德岛大学(University of Rhode Island)的一组工程研究人员正在检验一些方法,可以利用这种太阳能,用来融化冰,给街灯供电,照亮标志,给大厦供暖,而且,潜在地还可以用于许多其他方面。
“我们有一英里接一英里的沥青路面,遍布全国各地,在夏天,因吸收大量的热,使路面温度上升到140摄氏度或更高,”K韦恩·李( K. Wayne Lee)说,他是罗德岛大学土木及环境工程教授,领导这一合作项目。“如果我们可以利用这些热量,我们就可以用来供我们日常使用,节省化石燃料,减轻全球变暖。”
罗德岛大学的团队已经鉴定出四种潜在的方法,是从简单到复杂的四种方法,他们正在进行的研究项目,就是要使每种方法都成为现实。
最简单的一种想法,是把灵活的光伏电池裹在隔路栅栏的顶部,这样就可以发电,点亮街灯,照亮路牌。这种光伏电池也可以埋在路面以下,就在隔路栅栏与相邻巷道之间。
“这个项目今天可以实施,因为技术已经存在,”李说。“因为新一代太阳能电池都是那么灵活,它们的安装可不考虑太阳的角度,阳光会照耀电池并发电。一项示范方案正在进行,是用于路灯,就在幸福大厅(Bliss Hall)外,当然是在校园内。”
另一个实用方法利用的太阳能也是来自路面,它是把注满水的管道埋在沥青下,这样,太阳就可以加热水。加热的水可以引到桥面板下,融化表面堆积的冰,减少道路防结冰所需的盐。这水也可以用管道引到附近的建筑物,满足供暖或热水需求,类似于热泵(geothermal heat pumps)。热水甚至可以转化为蒸汽,驱动涡轮机,这应该是一个小型的传统电厂。
研究生安德鲁·柯瑞(Andrew Correia)已经制成一个样机,就是这样的系统,是在罗德岛大学实验室研制的,为的是评估其有效性,实验资金来自韩国施工技术研究所。通过测试不同的沥青混合料和各种管道系统,他希望证明,这种技术可用于实际环境。
“沥青有一个属性,就是热量保留得确实很好,”他说,“因此,即使太阳落山后,沥青和管道中的水仍然会保持温热。我的实验表明,在某些情况下,水甚至会变得比沥青更热。”
第三个替代方案是使用热电效应,这样会产生少量但却可用的电。当两种类型的半导体连接时,就形成一种电路,连接起热点和冷点,就会有少量电产生于电路。
罗德岛大学化学教授杨司策(Sze Yang)认为,热电材料可以埋在路下,可有不同深度,或者说,有些可在阳光充足的区域,其他的在阴影里,这样,温差就会出现在不同材料,从而产生电流。很多这样的系统并联安装,就可产生足够的电力,解冻路面,或用于其他方面。不是用传统的半导体,他提出要用一组有机聚合物半导体,这种材料的开发也是在他的实验室,可便宜地制成塑料薄膜,或喷在柔性塑料薄膜上。
“这是一个有些未来感的创意,因为,没有任何实用设备在市场上是做这个的,但已经证实可以运行,只是在实验室,”杨司策说,“只要进一步进行足够的研究,我想,它就可以实地安装。”
也许,最具未来感的理念,罗德岛大学研究小组认为,是完全取代沥青路面,采用的路面是铺上巨大的耐用电子模块,其中就包含光伏电池、LED灯和传感器。电子模块可以发电,照亮路面街巷,这是一种交互式配置,还可以预先警示需要维护。
韦恩·李说,这种概念的技术是有,但非常昂贵。他说,一个团体在爱达荷州铺了一条车道,用的就是这些模块,花费了10万美元。韦恩·李估计,公司停车场可能首先使用这项技术,之后,这种技术才会变得实用和经济,才能供路面使用。
“这种先进技术,需要经过一段时间,运输行业才会接受,”韦恩·李说。“但我们使用沥青铺路已经超过100年了,很快,就会是时候改变了。”
路面沥青将太阳能转换成热和电
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