浅谈道路减速带发电_减速带道路发电

　　摘要：现阶段，我国面临着异常严峻的能源问题，开发新能源及绿色能源具有重要的意义。近几年，利用道路资源进行发电的研究工作开始起步，本文通过分析道路发电的现状，提出对道路减速带进行改造，连接发电装置，将汽车行驶于减速带上的重力势能和部分动能转换为电能，用于路灯、指示牌等照明。
　　关键词：减速带；发电
　　1.引言
　　随着工业化、城镇化进程加快，我国能源需求不断增长，受国内资源保障能力和全球性能源安全影响，资源环境约束日趋强化。能源危机频现，优质能源供应不足，环境污染状况加剧，与此同时新能源的开发利用水平还比较低，我国面临着异常严峻的能源问题。为应对国内能源现状，国务院做出了节能减排的战略部署，加快发展新能源与节能环保新兴产业，同时推动可再生能源应用，大力推进资源综合利用。
　　交通运输作为国家能源消费和温室气体排放的重点行业之一，是国家推进节能减排工作的重要领域[1]。本文从道路出发，将传统的减速带进行改进，连接发电装置，安装于汽车需要减速的地段，通过汽车的重力势能转换为电能，既不影响汽车的正常行驶，也不额外消耗能量，在帮助汽车减速的同时产生电能，符合低碳环保的新理念。
　　2.道路发电现状
　　利用道路发电的研究工作在国内外起步都较晚，但在各国科学家的不懈努力下，道路发电取得了一定的成果。世界上首条可发电的道路是由以色列科学家研发出的。他们在普通路面的沥青中植入大量的压电晶体，通过汽车驶过时的压电转换来发电，1公里的路面能产生约100～400千瓦的电力，产生的电量可以被传回国家供电网或者用于照明和供热[2]。
　　美国一家名为“太阳能之路”的绿色能源公司正在开发太阳能道路。他们将开发出的太阳能电池板铺设在城市公路和人行道中，或铺设在郊外的高速公路中，再在太阳能电池板上面铺设高强度的高分子透明塑料板。这些道路中还安装了一些发光二极管，可以在阴天或夜晚亮起道路标志。道路中还有一些电热丝，在天寒地冻时利用太阳能加热，有效防止路面结冰或积雪[3]。
　　发电地砖是一种新型环保踩踏地砖，一旦有行人踩踏到地砖上就能够产生能量并进行存储。该地砖专为地铁站、学校、商场等高客流的地区设计，不难想象，倘若把数十万客流量以上的繁华街道铺设这种绿地砖，人们脚下的道路将成为一个巨大的发电厂。而这种地砖只要进行轻微的改造，便可直接变成瓷砖使用。
　　这样的能发电的道路需要前期投入大量的资金，且因为改变了道路原有的路面材料，很难推广使用，后期养护也较困难，真正实施起来并非易事。
　　3.道路发电的意义
　　3.1充分利用道路资源
　　道路是指供各种无轨车辆和行人通行的基础设施，按其使用特点分为城市道路、公路、厂矿道路、林区道路及乡村道路等。近年来，我国公路建设迅猛发展，截止2011年底，我国高速公路通车总里程达8.5万公里。如今，随着各式各样的道路发电系统的研发，利用道路上的剩余能量转换为电能，充分利用了道路上的闲置能源，将在很大程度上减少资源浪费，使道路发挥更大的作用。
　　3.2减少道路电能消耗
　　为确保交通安全，高速公路、城市道路、公路隧道等都需要大量的路灯照明，耗电量惊人。道路发电系统的研发使汽车和行人在道路上正常通行时就能产生电能，向路灯、信号灯、指示牌等供电，大大减少了道路上电能的消耗。同时，清洁能源的使用减少了煤炭等电力发电所消耗的不可再生资源。
　　4.道路减速带发电方案
　　4.1道路减速带发电可行性
　　减速带也叫减速垄，是安装在公路上使经过的车辆减速的交通设施,形状一般为条状，使路面稍微拱起以达到车辆减速目的，一般设置在公路道口、工矿企业、学校、住宅小区入口等需要车辆减速慢行的路段和容易引发交通事故的路段，是用于减速机动车、非机动车行驶速度的交通专用安全设置。
　　汽车在通过减速带时，相当部分的动能消耗于刹车过程的摩擦中，既浪费能源，也磨损刹车片，同时汽车自身的重力也未得到很好的利用。利用减速带发电的系统是通过能量之间的相互转换，将汽车的重力势能和部分动能转化为电能，并将电量收集起来。这种系统仅仅将减速带所在部分进行改造，不用会对整个路面结构造成影响，通过试验，此系统可以产生稳定的电动势，因此，利用道路减速带进行发电是可行的，存储起来的电能可用于路灯、指示牌等照明。
　　4.2道路减速带发电过程
　　道路减速带发电系统由橡胶减速带、弹簧、直流发电机、控制器、蓄电池、逆变器、缓冲装置等共同组成。发电设备主要由线圈及磁铁构成一个直流发电机，当线圈由于外力在磁场中上下切割磁感线运动时，线圈的磁通量会发生变化，根据法拉第电磁感应定律，该闭合线圈产生感应电动势及感应电流，连接储电装置，将电量储存起来。
　　道路减速带发电系统的能量来源是汽车的动能与重力势能的转化，实现能源传输的设备有减速带及弹簧。汽车以一定的速度驶向减速带时，前轮将减速带压入地面，线圈向下运动切割磁感线做功，产生电能；当前轮离开时，弹簧将减速带弹起，线圈向上运动又切割磁感线做功产生电能。若以调速轮和小功率发电机代替线圈，则汽车下压减速带的冲击力启动调速轮转动并带动发电机动作，发电机以一定速率运转产生稳定的电流，这样一方面利用了汽车的重力势能，同时系统所产生的电能也是稳定的，可直接用于供电照明。
　　此种发电系统可以安装在高速公路的收费站及服务站入口处，在无重型汽车通过的地段，其相当于普通减速带。当重量较轻的小型汽车以较慢的速度通过时，震动感非常小，若其以高速通过时，这种“可下陷的减速带”仍有较大的震动，可起到减速功能。
　　5.道路减速带发电的社会效益
　　道路减速带发电系统利用汽车重力做功发电，充分利用了闲置能源，并且发电设备是安装于汽车需要减速停车的地段，提醒并帮助汽车减速，在没有增加汽车能耗的同时产生电能，通过蓄电装置，收集能量，向周围的用电设施供电，且系统结构简单，便于制作，有利于工业化生产。系统的应用将减少供电系统对路灯、信号灯、指示牌的供电，进而减少了发电对资源的消耗，在一定程度上实现了道路的自给自足，基本上实现了零污染发电，符合当今社会节约资源，低碳环保的新理念。
　　6.结语
　　我国能源问题突出，新能源开发虽然取得一定进展，但还是没有达到大规模推广利用的阶段，要化解能源危机，我国还有很长一段路要走。本文探索身边可利用的新能源，通过分析道路发电现状，提出道路减速带发电方案，为开发新能源提供了新的思路，具有一定的社会效益。
　　参考文献
　　[1] 公路水路交通运输节能减排“十二五”规划
　　[2] 叶甘露.会发电的公路[J].知识窗，2009（07）.
　　[3] 高育红.能发电的公路[J].驾驶园，2010（01）.