CN208386226U - 太阳能板道路 - Google Patents
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Abstract
太阳能板道路，包含：至少一太阳能板，其中包含太阳能电池，具受光面和相反于该受光面的下表面；挠性摩擦透光保护层，结合于上述太阳能电池的该受光面；轻质结构强化层，以一上表面整合于太阳能电池相对于该受光面的一下表面；至少一支撑件，前述支撑件结合于前述太阳能板的前述轻质结构强化层相反该上表面的一朝地面；并且，在上述轻质结构强化层的该朝地面侧以及前述支撑件之间共同界定有至少一相互连通的管道空间。
Description
技术领域
太阳能板道路，尤其是一种整合管线通路的太阳能板道路。
背景技术
太阳能被视为减少人类对化石燃料需求的替代方案。为了追求永续发展的目标并减少二氧化碳等温室气体的排放，推广如太阳能等所谓干净能源 (Renewable Energy)的呼声日增。太阳能最主要的优势在于取之不竭，理想上凡在有日照的地方，人类都有机会将日照光能和热能转换为所需的电能或其他能源型式。
近年来以单晶太阳能模组为例能源转换效率已经突破22.61％；除此，2016 年夫朗和斐协会(Fraunhofer-Gesellschaft)更发表能源转换效率未来能突破30％的期待。不过，要增加太阳能的开发，除了单位面积中，太阳能电池的能源转换效率以外，另一项重要关键在太阳能电池的吸光面积；换言之，只要我们能用更大的面积铺设太阳能电池，就可以由太阳能转换获得更多的干净能源，减少化石燃料的需求。
为增加吸光面积，目前太阳能已被装设在更多不同的环境。例如美国的广大沙漠地区，但在地狭人稠的都市地区，若要增加太阳能铺设面积，就有相当困难，目前一般是鼓励民众利用建筑大楼的顶楼或墙面；此外，也在交通号志、以及路灯的顶端设置有小面积的太阳能电池，藉以让交通号志和路灯自给自足，减少外部供电等实例。
道路路面也是倍受期待能整合入太阳能电池的机会，由于路面在大部分的时间和区域都能直接或间接地暴露在阳光下，因此从2006年美国即有Solar 计划，随后各种类似研究不断。截至2010年，台湾地区的道路已占地33293 平方公里、道路占都市计划土地公共设施面积达37.61％，一旦均分至每一人计算，平均每人都对应20.77平方公尺的道路面积，不能妥善利用，确实相当可惜。
然而，要将太阳能电池结合于道路有许多困难需要克服。首先，平铺于地表的太阳能电池本身的机械强度非常脆弱，稍有压力便会破裂，不易承担道路正常使用时，车辆或行人所施予的压力；如图1所示，美国Solar的主要结构，由上至下分别包括：高强度玻璃91等透光材质，在高强度玻璃91下整合有作为道路标示的LED发光装置93，以及太阳能电池模组层95，再于底下以可回收的路基97为道路结构的支撑基础，再于底下设置水槽99，作为回收雨水使用，尤其为提供表面的摩擦力，高强度玻璃91上表面被粗糙化而形成有微小颗粒状。但是，表面的颗粒状结构一方面造成行走的颠簸，另方面经过长时间使用，行人的鞋底和往来车辆的轮胎，会把颗粒状的玻璃打磨光亮，造成摩擦力降低而酿成风险。
另方面，荷兰于2014则使用玻璃混和橡胶表面保护下方所设置的太阳能电池，在下方的路基上，直接铺设成供行人行走的同样地，法国也于 2016年由Colas公司施装了第一条一公里长的太阳能板道路同样用抛光玻璃颗粒混和半透明橡胶作为覆盖在太阳能板表面的抗压材料，并将整体结构铺设于一般路基上，此种结构虽然可以避免玻璃表面的摩擦问题，但无疑阻绝雨水进入地面，造成自然环境的破坏。尤其，一般道路经过长年的使用，都会有维修保养的需求，上述施工方式，将使得移除铺面时，底下的太阳能板可能因施作不当而一并损坏，因此并不适合直接提供大量铺设使用；并且，如果在太阳能电池上下都采用强化玻璃等材料作为保护，也会大幅增加太阳能板道路的整体重量，无论是对于搬运组装或维修保养，都会造成不便。
因此，如何在有限的地表上，利用常用的道路面积铺设太阳能电池，并且降低对自然环境的破坏，让自然的水资源方便回收，尤其是藉由轻量化的模组设计，使得制造、搬运、组装及日后的保养维护简便，同时也兼顾行人和两轮车辆行驶的安全与舒适，就是本实用新型所要达到的目的。
实用新型内容
本实用新型之一目的在于提供一种太阳能板道路，藉由大量运用轻质结构，让搬运及铺设简便，有效降低搬运铺设成本。
本实用新型的另一目的在于提供一种太阳能板道路，藉由轻量化的太阳能模组，使得维修保养便捷，提升维养便利性。
本实用新型的再一目的在于提供一种太阳能板道路，在道路下方形成有管道及水路，让道路所占区域可以被多元有效运用。
本实用新型的又一目的在于提供一种太阳能板道路，藉由路面下的水路，提高地下水的涵养补助，友善自然环境。
本实用新型为一太阳能板道路，包含：
至少一太阳能板，该太阳能板至少包含一太阳能电池，具有一个受光面和相反于该受光面的下表面；一层挠性摩擦透光保护层，结合于上述太阳能电池的该受光面；一轻质结构强化层，以一上表面整合于太阳能电池相对于该上表面的一下表面；
至少一支撑件，前述支撑件结合于前述太阳能板的轻质结构强化层相对与太阳能电池结合的该上表面的一对应朝地面；并且，
在上述轻质结构强化层的该朝地面侧未被前述支撑件占据的空间供界定有至少一相互连通的管道空间。
综上所述，本实用新型既可以提供太阳能板道路，让道路作为供应洁净能源的发电厂，还可以利用下方的支撑件形成管道和水路，达到易于排水、友善环境、以及多元利用的功效。尤其结构轻量化，让太阳能电池模组易于搬运、建设、维修、更换，使得架构及维养方便且经济；而挠性摩擦透光保护层更提供了良好的接触表面，增加行走的舒适程度。
附图说明
图1为公知技术的立体分层剖面图，用于说明现有技术以太阳能板作为道路使用的结构。
图2为本实用新型第一较佳实施例的立体分层剖面图，用于说明本实用新型太阳能板道路的构成结构以及太阳能板和支撑件之间的相对关系及作用。
图3为本实用新型第二较佳实施例的立体分层剖面图，用于说明本实用新型太阳能板道路的构成结构以及太阳能板和支撑件之间的相对关系及作用。
图4为本实用新型第三较佳实施例的立体分层剖面图，用于说明本实用新型太阳能板道路的构成结构以及太阳能板和支撑件之间的相对关系及作用。
具体实施方式
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下说明书附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚呈现；此外，在各实施例中，相同的元件将以相似的标号表示。
本实用新型太阳能板道路的第一较佳实施例，如图2所示，本例中的太阳能电池11是以一单晶的太阳能晶圆111为例，负责将光源转换为电能；太阳能晶圆 111则是以例如可热融的聚乙烯醋酸乙烯酯(EVA)等热塑性黏着材料作为封装层 113，将太阳能晶圆111透光保护并与空气隔绝；为便于说明，对于封装完成的太阳能电池11，向上方暴露并供吸收光能进行转换的侧面称为受光面，并且在受光面上，由封装层113再结合一层透光率大于95％以上的挠性摩擦透光保护层13，在本例中例释为硅胶。
当然，在挠性摩擦透光保护层13下方，亦可设置蓄电池及人工光源81例如 LED，作为夜间的照明以及道路指示的装置，此人工光源81完全藉由太阳能电池11所吸收转换并被储存的电能而运作；挠性摩擦透光保护层13则如熟知此领域技术人士所能理解，还可以选择例如聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯 (PU)、环烯烃共聚物(COC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、环己二醇(PETG)、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯(SMMA)、聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯(SEBS)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)等材料替换。
相对于受光面的相对侧面在此称为下表面，下表面的下方则再结合有一轻质结构强化层15，与挠性摩擦透光保护层13及太阳能电池11共同构成本例的太阳能板1。轻质结构强化层15于本例中是以金属材质架构的纵向通透蜂巢状板件为例，由于纵向贯穿的通孔大量分布，板件的重量远低于实心金属板，但蜂巢状的格栅结构仍然可以在高度方向上分摊承载太阳能板1的整体受力，进而保护太阳能电池11不因路面踩踏或剪切应力而破坏。藉此，不仅用料相对节省，质量远低于水泥、玻璃等材料，且提供足够的机械强度，故能大幅降低制造、搬运、组装上的成本。于本例的太阳能板1并通过杜夫莱茵(TüV-Rheinland)针对太阳能板耐候的冰雹测试IEC 61215:2005 2nd Edition达到整体可承受压力2400 Pa。
在太阳能板1下方更设置有多个支撑件3，于本例中，支撑件3是例释为一种 I型钢所架构的支撑壁，由于I型钢便于取得，且易于平行设置，即使在图2中仅以两道支撑壁分别支撑太阳能板1的头尾两端，但熟悉本技术领域人士可以轻易依照道路现场所需要的压力耐受度，决定单位宽度下方支撑件3的数量，让道路所能耐受的压力提升。并且简化道路结构，而提升铺设作业的效率。
再者，两道I型钢的支撑件3、轻质结构强化层15和地面之间，共同形成了至少一个沿着道路延伸方向贯穿连通的管道空间5。藉此，例如电线、网路线、电话线等公用或私用线路等设备7，可以经由此管道空间5被整合至本实用新型的太阳能板道路。并且，藉由铺设太阳能板道路时不同的设定选择，若道路下方的地表为防水材质铺面，管道空间5可以成为让水流过的水道；相对地，如果地表仅为泥土或砾石，则当下雨或有水流经时，可以由太阳能板1和支撑件3之间的缝隙进入管道空间5，并且逐渐渗入地面，作为大自然涵养地下水的介面，水流将不会造成道路表面的湿滑或积水。
本实用新型太阳能板道路的第二较佳实施例，则是应用在不平整的地形为例，与前一实施例所述相同的结构运作部分，在此不额外赘述。请参考图3，本例中的太阳能板道路是选用多晶的太阳能晶圆111’施装于太阳能电池11’内，供将光源转换为电能，然而熟知本技术领域者可以推知，此处即使更改为单晶或非晶的晶圆，均不改变本实用新型的实质。
再以透光塑料板作为封装层113’的一部分，将太阳能晶圆111’夹制于其中，并以封胶封闭构成封装上下两块透光塑料板，用以隔绝外界侵入性异物并仍可接触外界光源以完成封装；再于封装完成的太阳能电池受光面上，结合一层以高透光聚苯乙烯为例的挠性摩擦透光保护层13’。在本例中，每两片相邻的太阳能电池11’之间，刻意间隔出一段类似伸缩缝的间隙83’，并且在对应该间隙83’下方的支撑件3’处设置LED作为人工光源81’，供道路照明指示之用。在本例中，太阳能电池11’的下表面所结合的轻质结构强化层15’是例释为金属材质的扩张板。而在接近结构强化层15’的朝地面固定有多个支撑件3’。于本例，支撑件3’是个别的支撑柱33’，对应于使用环境的地形高低，适当选择不同长短(图未示) 的不锈钢柱；由于支撑件3’可以随地面高低而自由选用，亦能减少准备预备建设道路的地面整平的处理工作，增加本实用新型的道路铺设弹性。
再者，本例中支撑件3’、轻质结构强化层15’和地面之间，共同形成一个完全相互连通的管道空间5’，因此大幅减轻对于地表的所有自然生态的干扰，让下方的空间没有利用的限制。当下雨时或有水流经时，水将由太阳能板道路下管道空间5’中的地面上流过，而不会造成道路表面的湿滑或积水；在自然环境中，大地也能因此吸收水分、保持呼吸的空间，并且，提供自然动植物在管道空间中的活动通道，不致与人类活动的太阳能道路冲突，进而达到永续发展的效益。
本实用新型的第三较佳实施例，如图4所示，是以透光热塑性材料例如ETFE 聚合物为封装层113”将太阳能晶圆111”封闭包覆，再于太阳能电池11”受光面上结合一层透明聚乙烯醇板作为挠性摩擦透光保护层13”。太阳能电池11”下表面下方则以金属方孔板作为轻质结构强化层15”；而支撑件3”是一对应使用环境地形高低，选择不同长短的木质柱33”，为在不规则而崎岖的路面仍能确保力的平衡更增加三角型钢结构的支撑梁35”使压力能被分散传递至地面。相较于需要整地并铺覆水泥、沥青、或其他改变作为路基的土地结构，本实用新型实施例可以减少对环境地面(如：承载河滨生态系的湿地)的损害，因而本实用新型实施例不只可以使用于地面不平整的环境亦适合使用在自然环境中。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，不能以此限定本实用新型实施的范围，凡是依本实用新型权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。
Claims (9)
1.一太阳能板道路，其特征在于，包含：
至少一太阳能板，该太阳能板至少包含一太阳能电池，具有一个受光面和相反于该受光面的下表面；一层挠性摩擦透光保护层，结合于上述太阳能电池的该受光面；一轻质结构强化层，以一上表面整合于太阳能电池相对于该受光面的一下表面；
至少一支撑件，前述支撑件结合于前述太阳能板的前述轻质结构强化层相反该上表面的一朝地面；并且，
在上述轻质结构强化层的该朝地面侧以及前述支撑件之间共同界定有至少一相互连通的管道空间。
2.如权利要求1所述的太阳能板道路，其特征在于，其中上述太阳能电池更包含一太阳能晶圆；以及，至少二分别贴附于前述太阳能晶圆该受光面以及该下表面的封装层。
3.如权利要求2所述的太阳能板道路，其特征在于，其中上述封装层为一热塑性黏着材料。
4.如权利要求1所述的太阳能板道路，其特征在于，其中上述挠性摩擦透光保护层是一种透光率达95％以上的硅胶材料。
5.如权利要求1所述的太阳能板道路，其特征在于，其中上述轻质结构强化层是一种隔栅板。
6.如权利要求1所述的太阳能板道路，其特征在于，其中上述支撑件更包含有至少一支撑梁。
7.如权利要求1或6所述的太阳能板道路，其中上述支撑件为一种I型钢支撑壁。
8.如权利要求1或6所述的太阳能板道路，其中上述支撑件为一种支撑柱。
9.如权利要求1所述的太阳能板道路，其中上述支撑件延垂直于上述轻质结构强化层的该朝地面的高度方向形成一管道空间。
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