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[1]。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[2]。
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。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,通过将汽车的重力势能和动能转换为电能,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[1]。
1.1道路发电现状源]自=751-^论-文"网·www.751com.cn/
1.2道路发电的意义
1.2.1充分利用道路资源
道路能量收集系统可有效将汽车行驶产生的动能和重能转化为清洁电力。近年来,我国公路建设迅猛发展,根据相关统计截止2011年底,我国高速公路通车总里程达8.5万公里,中国汽车保有量约为1.19 亿辆,汽车保有量占机动车总量的45.88%,刚刚超过1 亿辆。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。
1.2.2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。
1.3道路减速带发电方案
1.3.1 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,便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。
1.3.2 道路减速带发电过程设想
道路减速带发电系统由橡胶减速带、弹簧、发电机、控制器、蓄电池、逆变器、缓冲装置等共同组成。发电设备主要由三相交流发电机,汽车通过减速带,减速带带动扇形齿轮向下转动,扇形齿轮带动齿轮系转动,传递扭矩,从而带动发电机转动,产生电能,发电机与储电装置想链接,将电量储存起来。
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,此道路减速发电装置仍能产生较大的震动,可起到减速功能。