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作者:徐業良(2014-06-14);推薦:徐業良(2014-06-14)
附註:本文發表於汽車購買指南雜誌,2014年七月號,史丹福專欄。

太陽能馬路?

許多科學家認為,太陽能可能才是人類能源問題的終極解答。太陽能取之不盡、用之不竭,以太陽能光電板發電的過程中不會產生二氧化碳、核廢料之類的汙染物,太陽能發電整體技術也已經相當成熟,家庭、學校、工廠屋頂上,經常可以看到太陽能光電板,除了發電之外也隔絕太陽的輻射熱,讓室內比較涼爽,減少空調用電。除了固定式的太陽能光電板發電之外,有些車子如Toyota電動車Prius也嘗試在車頂加裝太陽能光電板,在太陽下行駛時便能補充汽車用電。

太陽能光電板是由半導體材料製成,吸收光產生電子流。您沒見過太陽能光電板一定也用過光電板驅動的計算機,計算機上有幾片正方型的光電板,不需要曬到太陽,室內光就可以產生足夠計算機使用的電力,計算機不需要裝電池,相當方便。

當然太陽能發電還是有其問題,例如太陽能來源並不穩定,晚上、陰雨天氣便無法發電,這也是太陽能發電不能作為唯一能源的原因。此外以太陽能光電板發電和以其他能源發電相比,目前成本還是過高。

這裡所指太陽能發電的成本,包括太陽能光電板本身的成本,以及太陽能光電板放置的土地成本。理論上如果我們能夠大規模裝設太陽能光電板,可以吸收足夠陽光來驅動整個城市,也就不再有能源問題了。問題是,土地成本相當高,一般來說恐怕比同面積的太陽能光電板還貴上許多。

甚麼地方太陽能最充足、土地成本又最低呢?沙漠!答對了!

Google2011年投資在南加州沙漠中蓋全球最大的太陽能電廠,已經在年初正式啟用了。這座太陽能「牧場(farm)」位在南加州Mojave沙漠,佔地5.5平方英哩,發電量可供14萬個家庭使用。北非撒哈拉沙漠是地球上日照最多的地區,歐盟在2009年也曾雄心勃勃地提出一項「沙漠計畫」,規劃集資4000億歐元在撒哈拉沙漠打造人類有史以來空前規模的太陽能發電站,並且建立龐大的輸電線路將電力輸送至歐洲腹地。歐洲各國最初對沙漠計畫都興致勃勃,但最後資金卻一家一家撤出,計畫宣布告終。

國內也經常看到相關新聞,南部廢耕農田設置太陽能光電板「種電」,再將電轉賣台電。但是有沒有其他更適合設置太陽能光電板發電的土地?

您是不是常有這樣的經驗,夏天艷陽下走在柏油路面,整個路面燙得快要融化一樣;或者車子停在室外停車場曝曬,坐進車內,面板、方向盤都燒到可以煎荷包蛋了

如果可以把太陽能光電板設置在高速公路或停車場上?

您可能在高速公路旁看到過,由小型太陽能光電板驅動的路標或警示標誌,美國有些州的高速公路,也把太陽能光電板像是隔音牆一樣豎立在道路兩旁,吸收太陽光發電。不過這裡要談的是另一個更極端,不,更劃時代的想法。

馬路占了很大土地面積,如果直接把馬路路面改成太陽能光電板呢?

太陽能光電板真的能取代馬路上的瀝青和混凝土嗎?不是開玩笑,美國有一家叫做“Solar Roadway”太陽能馬路」的公司,正在努力把這個想法實現。這家位在愛達荷州由一對夫婦在2006年創立的公司,2009年得到美國運輸部一筆10萬美元的小企業創新研發基金(SBIR,國內也有相同機制),探討這項技術的可能性;完成原型之後2011年這家公司又得到美國運輸部另一筆75萬美元的SBIR基金,建造完成了一座3.7m寬、11m長的停車場。20144Solar Roadway在集資網站上公開集資,期望將這個「太陽能馬路」技術商品化,目標是集資100萬美元,兩個月時間還沒有到,Solar Roadway集資已經超過200萬美元。

愛達荷州?不是您想像中典型的高科技區域,您如果上網找一下Solar Roadway太陽能馬路」技術的介紹影片,您會發現這家公司介紹科技產品的方式,都還挺西部牛仔風的。

基本來說,一般太陽能光電板都有三層,底層基座,電路層,和一層高強度、透明的表層。Solar Roadway公司發展的高強度的太陽能光電板是一個六角型的單元,同樣由三層材料組成;最上層是高強度玻璃,而且有紋路能夠提供汽車良好的循跡性,中間層是太陽能光電板,用來蒐集太陽能量,底層則用來傳輸產生的電力。Solar Roadway宣稱這個六角型太陽能馬路單元可以承受11萬公斤負載,汽車、卡車壓過都沒甚麼問題。

發電當然是太陽能馬路最主要的功能,大略估算一下,每一英哩的高速公路面積鋪上太陽能馬路單元,每天發的電可以提供500個家庭使用。但除了發電之外,把太陽能光電板鋪在馬路上,還可以產生許多附加價值。Solar Roadway這個六角型太陽能馬路單元包含LED燈,可以做為內建在道路內的路燈、車道分隔燈或警示燈,嚴寒下雪的天氣LED燈甚至可以發熱融化道路上的冰雪。道路本身就能發電的話,電動車要充電在路邊一停就可以充電了,設置電動車充電站也容易許多。

如果台北市政府前廣場都鋪上太陽能馬路單元,新年前的晚會整個廣場就可以成為一個巨無霸霓虹燈

OK,把所有馬路路面鋪成太陽能光電板,聽起來似乎是個絕佳的主意。但這個想法究竟是否可行,還只另一個不切實際的天方夜譚?

還是回到太陽能發電的基本問題,太陽能光電板太貴了。每一個太陽能馬路單元本身就很昂貴,要有足夠面板覆蓋整個道路,光是太陽能光電板的成本就難以估計;如何鋪設也是大問題,舖設太陽能馬路單元需要的時間和技術,和鋪設柏油瀝青路面完全不同,人員的訓練和後續維護也需要時間和成本。

把太陽能光電板鋪在路面還有耐久性的問題。經過機車汽車卡車貨櫃車反覆不斷輾壓,加上地震、熱脹冷縮的破壞,甚至發生車禍時強大的衝擊力,這些太陽能馬路單元承受得了嗎?修復這些太陽能光電板所需要的時間和成本,顯然也要比修復柏油路面要高得多。如果我們依賴太陽能馬路單元作為馬路上的交通號誌、甚至電動車的電力來源,如果這些太陽能馬路單元受損了怎麼辦?

Solar Roadway公司集資的速度來看,大家對太陽能馬路的概念似乎都很認同,對Solar Roadway公司展示的技術也沒有太大的懷疑,目前Solar Roadway公司還完全沒有公布成本相關的細節,可能才是這項技術後續發展的關鍵。太陽能發電固然可以回收部分成本,但應該也需要非常多年,還是需要一個有說服力的營運模式規劃。也有人批評,太陽能發電不是真的普及到已經沒有土地可以鋪設太陽能光電板的地步,還有如撒哈拉沙漠如此大片區域還沒用上,為何要急著在馬路這樣的場域鋪設太陽能光電板呢?

不可否認的,太陽能馬路確實是一個劃時代的想法,面對這些可行性的質疑,也許最好還是先從小型區域,停車場、人行道、學校或社區道路開始鋪設、測試。

也許真有這麼一天,您會發現自己不是在柏油路面上開車,而是在太陽能光電板上開車。

太陽能光電板能夠取代混凝土和柏油路面嗎?讓我們繼續看下去