太阳能铁路?马斯克时速760英里的火车梦想有了现实版本

来源:国际能源网、铁路视点发布时间:2019-08-27 10:47:24

以前曾有太阳能驱动轨的设备,现在火车头也可以太阳能驱动了。但如何解决火车车体的尺寸和太阳能发电的能量密度之间的矛盾,是太阳能提供牵引供电可行性的关键问题。

出行是人们的基本需求,新能源交通工具也在快速发展,如何能让新能源出行真正变成清洁能源出行或者直接太阳能出行?

特斯拉CEO马斯克(Elon Musk)曾经在6年前提出“超级高铁(Hyperloop)”概念,它已经渐渐由理想迈向现实。

按照马斯克的设想,超级火车每小时可以奔驰760英里,乘客坐在里面没有噪音,离引擎最近的是管道,而且是可以测量速度和温度的智能管道。乘务舱经过增压后可以将重力降至最低,整个旅程将像坐飞机一样舒服。整个火车由太阳能驱动。

外界反响强烈,有人激动,有人怀疑,有人干脆不相信;甚至还有人指责马斯克,说他提出超级高铁只是为了破坏加州的高铁项目而从中牟利。马斯克退居幕后,他将舞台让给了学生、工程师、企业家,这些人迅速接受了挑战。

8月23日,一条完全由太阳能供电的铁路线,在英国南部奥尔德肖特市正式启动。

在铁路轨道一侧,你会看到约 100 块太阳能发电板,它们将提供总计 30kW 的电力,负责当地威塞克斯(Wessex)线所有的信号指示以及照明灯。

这个太阳能铁路网计划由英国铁路网公司、伦敦帝国学院及环保慈善机构于两年前发起,现在正在进行首轮测试,所以规模相对较小,但最终目标是让全国铁路的电力系统完全由太阳能供应,甚至可以让机车不再使用柴油。

研究人员表示,该计划不仅可以减少电力输送的成本,同时也可以降低电网输电造成的电流损耗,以及减少温室气体排放及空气污染。

英国铁路网公司的线路总监斯图尔特·基斯特里克(Stuart Kistruck)接受 《卫报》采访时称,希望通过这个示范项目,为公众提供更环保、友好的铁路线。并且希望将计划推广至全国或是其它国家,尤其是像南美洲、印度等一些拥有充沛阳光资源的区域。毕竟,比起使用煤炭发电,拥抱新能源可能是一个更好的选择。

据悉,印度铁路公司现在已经试行了首列装配了太阳能发电板的混合柴油列车,这些电板主要为车厢内的风扇、电灯等系统提供电力,以节省柴油发电机的负担。

但太阳能输出的功率取决于受光面积,而车顶上的电板也会受汽车前进方向变化,以及树木、建筑阴影的影响。

所以,英国采取的做法是将太阳能电池板放置在铁路网两侧,再通过专用变电站和储电设施向列车供电,而不是直接安装在列车身上。

注意这次即不是轨旁设备供电,也不是机车辅助供电,而是牵引供电。

我们有必要了解其他国家采用太阳能直接给列车供电的案例:

【印度】

印度的“太阳能列车”于2017年7月14日正式投入使用。这列火车总共六节车厢,车顶上搭载了光伏太阳能电池板。

不过这台车动力部分仍是传统柴油电力机车,6节车厢每节装载的4.8kW光伏系统仅用于车厢照明、车厢门操作、广播等。而机车动力的主要消耗部分依旧还是柴油。

【澳大利亚】

澳大利亚的“太阳能列车”于2017年12月17日首秀,首秀地位于澳大利亚新南威尔士州北部的拜伦湾小镇一条3公里长的观光线路上。

这辆改装过的老式“火车”顶部装有定制的6.5kW曲面单晶硅光伏组件,当然这些电力不足以驱动火车庞大的身躯,火车内部还装有采用锂电池的动力电池模块、刹车的能量回收装置以及一套备用柴油动力系统。

如果你还怀疑充电的电力机车能不能算太阳能机车,那火车站屋顶还装有30kW的并网光伏发电系统,这进一步提高太阳能在火车行驶动力中的占比。

【瑞士】

瑞士的一家铁路运营商Swiss South Eastern Railway AG也对太阳能机车开展了可行性研究。

项目开始的研究重点也是放在如何将光伏组件集成在电力机车的车厢顶部。

但由于这一方案发电量远低于工程师的预期,公司将后续的研究重点放在了如何利用车站屋顶、站台顶棚和铁轨两侧的隔音墙。

新能源与绿色能源一直是全球关心的议题,近几年太阳能板的成本下降,越来越多国家尝试让再生能源与运输工具相结合。处在阳光最充沛地区之一的智利,圣地亚哥地铁预计今年将有 60% 的能源来自太阳能与风力,更阿他加马沙漠的太阳能厂供应地铁 42% 的电力需求。

印度则是将太阳能板设备在火车上,在 6 节车厢顶部各安装 16 片太阳能板,主要供应给车头照明、车内风扇,且还搭载储能系统,可以支持 72 小时的电力。而近年大力发展太阳能与风力的澳洲,也推出世界首辆完全以太阳能驱动的列车。

未来,印度还计划打造容量高达 30GW 的太阳能电厂,并将这些电力供铁路系统使用,并在 10 年打造全球首个 100% 绿色环保的铁路网。

随着再生能源的技术稳定,设备量逐年上升,成本也越来越能与传统火力发电抗衡,未来再生能源的发电占比将会逐渐升高,而这些能源转型也反映在其他产业的应用。


索比光伏网 https://news.solarbe.com/201908/27/313316.html
责任编辑:yangran
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
美媒:犹他州领导人正在密切关注太阳能开发工作,目标是将该州的能源供应增加一倍来源:SOLARZOOM光储一家 发布时间:2025-12-26 16:01:03

Operation Gigawatt:长臂行动:犹他州州长斯宾塞·考克斯去年宣布,该州将利用“上述任何一种”方式在未来十年内将能源产量翻倍。

苏大袁建宇团队AM: 倒置钙钛矿太阳能电池实现 26.11% 的冠军效率!来源:钙钛矿与OPV薄膜太阳能 发布时间:2025-12-23 14:15:02

效率:DCA-1F共SAMs器件表现最优,冠军PCE26.11%,开路电压1.179V,短路电流密度25.89mA/cm,填充因子85.49%;DCA-0F、DCA-2F共SAMs器件PCE分别为25.21%、25.05%,均高于纯MeO-2PACz对照组。稳定性:30-50%湿度环境下储存1000小时,DCA-1F共SAMs器件保持90%初始PCE;1太阳光照下最大功率点跟踪1000小时,仍维持~90%效率,而纯MeO-2PACz器件500小时后效率衰减超50%。DCA分子与MeO-2PACz在溶液状态下自聚集行为的示意图。近期报道的基于共自组装单分子层策略的高效钙钛矿太阳能电池性能汇总。

马斯克:计划每年部署100GW的太阳能AI卫星来源:SOLARZOOM光储一家 发布时间:2025-12-23 11:31:57

12月15日,特斯拉CEO埃隆·马斯克在社交平台“X”公开发声,明确表达对地球小型核电反应堆的否定态度,直言相关建造“简直愚蠢至极”。与此同时,他再次力推其太空太阳能AI设想,称太阳作为“天空中巨大的免费核聚变反应堆”,足以满足整个太阳系能源需求,地球上的小型核聚变反应堆本质是经济浪费。

黄劲松AEM:理解钙钛矿太阳能电池中基于膦酸分子的空穴传输层来源:知光谷 发布时间:2025-12-23 09:59:38

自组装单分子层已成为钙钛矿太阳能电池中一类重要的界面材料,能够调控能级、提升电荷提取效率,并改善器件效率与稳定性。其中,基于膦酸的自组装单分子层因其可与透明导电氧化物形成共价键,作为超薄、透明且可调控的空穴传输层而备受关注。解决这些挑战是将SAMs推向商业化钙钛矿太阳能产品的关键。

AEM:环境条件对无反溶剂两步法FAPbI₃薄膜及太阳能电池性能的影响来源:知光谷 发布时间:2025-12-23 09:58:30

综上,该研究表明,在干燥气氛中制备活性层或在最终退火时引入适度湿度,可获得两步法FAPbI太阳能电池的最佳性能与稳定性。

紫色光/紫外光线诱导的卤化物钙钛矿太阳能电池钝化失效来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-22 13:50:34

胺基末端配体,无论是直接使用还是以二维钙钛矿的形式使用,都是钙钛矿钙化剂中的主要缺陷钝化剂,并且显著推动了各种钙钛矿太阳能电池达到最高效率。然而,即便是这些最先进的钙钛矿太阳能电池,在运行过程中仍会迅速降解,这引发了对钝化耐久性的担忧。总之,研究结果揭示了一种普遍机制,即紫色光/紫外光线会导致胺基端配体的去钝化,而这类配体是钙钛矿太阳能电池的主要缺陷钝化剂。

固态钙钛矿太阳能电池的发现与进展来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-22 13:39:11

2012年,我们首次报道了长期稳定的固态钙钛矿太阳能电池,开辟了一个新领域,并引发了认证功率转换效率超过27.3%,超越了单晶硅太阳能电池的效率。如今,随着钙钛矿/硅叠层器件效率接近35%,钙钛矿太阳能电池已成为满足2050年净零碳排放目标所需太瓦级需求的主要候选者。展望未来,钙钛矿太阳能电池已准备好进入市场,预计钙钛矿/硅叠层器件将首先出现,随后是高效单结器件。固态钙钛矿太阳能电池的发现钙钛矿是具有ABX3通式的化合物。

SusMat综述:环保锡基钙钛矿太阳能电池的开压和填充因子损失来源:钙钛矿太阳能电池之基石搭建 发布时间:2025-12-22 09:36:56

基于锡的卤化物钙钛矿太阳能电池是一种极具前景的无铅替代方案,具有适宜的带隙和强光吸收特性,但其器件性能受制于显著的开路电压和填充因子损失。尽管相关研究已取得一定进展,但由于氧化化学、缺陷物理及界面能学的耦合作用,锡基钙钛矿太阳能电池的开路电压与填充因子性能仍难以媲美铅基钙钛矿太阳能电池。

肖娟定&蒋晓庆&逄淑平Angew:揭示分子柔韧性在增强吡啶基缺陷钝化以实现高效稳定钙钛矿太阳能电池中的作用来源:知光谷 发布时间:2025-12-22 09:33:25

通过对钙钛矿/C界面进行分子调控以减少缺陷密度,对实现高效稳定的倒置型钙钛矿太阳能电池至关重要。然而,取代基柔韧性对钝化性能的影响仍未得到充分理解。研究发现,柔性中心取代基显著增强了吡啶基团的电子云密度,从而提升了其钝化能力,同时抑制了分子聚集并促进了更好的界面接触。

西湖大学王睿AM:无MA钙钛矿结晶与可扩展刮涂钝化实现高操作稳定性的钙钛矿太阳能模块来源:知光谷 发布时间:2025-12-22 08:52:19

钙钛矿太阳能模块要实现商业化,不仅需要高功率转换效率,还必须具备长期的操作稳定性。本研究西湖大学王睿等人通过三管齐下的策略解决了这些挑战。本研究为在工业相关条件下实现高操作稳定性的钙钛矿太阳能模块建立了机制框架。

苏州大学袁建宇AFM:均匀接触的共自组装单层膜实现效率超过26%的倒置钙钛矿太阳能电池来源:知光谷 发布时间:2025-12-22 08:50:50

咔唑基自组装单层膜作为倒置钙钛矿太阳能电池中的空穴传输层被广泛使用,但它们在溶液中易形成胶束,导致界面均匀性下降。本文苏州大学袁建宇等人设计并成功合成了一系列氟化共轭SAMs,开发出一种用于高性能倒置PSCs的共SAM体系。基于DCA-0F、DCA-1F和DCA-2F共SAMs制备的倒置PSCs分别实现了25.21%、26.11%和25.05%的冠军光电转换效率。共SAM策略实现高效稳定器件:DCA-1F与MeO-2PACz共混形成均匀单层,使倒置PSCs效率提升至26.11%,并在MPP跟踪1000小时后保持约90%初始效率。