飞天遁地！为了给EV补能人类有多拼？

[爱卡汽车 行业动态 原创]

自从新能源浪潮席卷全球汽车市场以来，纯电车型的补能就成为了汽车行业甚至全社会共同关注的话题。为了让一辆辆“短腿怪”能够像它们的喝油前辈一样更效率更便捷也更经济的补能，人们可以说是无所不用其极，新招数老办法一起上。下面就让我们来一起看看那些关于电动车补能的奇思妙想。

只能“打辅助”的太阳能充电站

众所周知，充电站和桩的建设并不能无序扩张，需要考虑到所在地电网的负荷以及充电站接入电网的成本等问题。但如果充电站/桩所提供的电能是完全独立于电网外的呢？听起来相当美好，对吧？这玩意儿可是确实存在的！

早在2016年，国内某光伏企业就在广东东莞建成了国内第一座离网太阳能充电站，该充电站确实可完全独立于电网运营，仅使用太阳能储能为纯电动车型充电，对电网不会造成压力，甚至可以在无电地区搭建运营。

相对于并网太阳能充电站，离网式更为稀少，受限于太阳能电池板的采能效率，离网式太阳能充电站并不具备大规模推广的条件。

无独有偶，大众集团子公司Electrify America在2020-2021年间在加州较偏远地区同样铺设了多座离网太阳能充电站，这些地区常年光照充足，可以为这些充电站的储能设施提供所需的电能，因此无论白天还是夜间，车辆都可以在这些充电站进行补能。

看起来是非常理想的补能方式了，可为什么没有推广？

最大的问题其实是收集能源的效率，以上述位于广东东莞的离网太阳能充电站为例，其每日发电量仅为80度电左右，这样的发电量对于如今电池容量越来越大的电动车来说简直和开玩笑一样，即便以2016年当时较为主流的配备25.6kWh电池的北汽EV160计算，电量从30%充至80%，该离网太阳能充电站一天也仅能服务6-7台车。

即便配备大面积太阳能电池板，太阳能充电站想要为规模流量的纯电车提供快充服务，仍需要接入当地电网系统。

而Electrify America在加州农村建造的离网太阳能充电站也面临同样的问题，依靠功率为4.28kW的跟踪式太阳能电池阵列发电，配备容量为32kWh储能电池，这样的规格根本无法应对大流量的纯电补能需求。这也是为什么该类充电站仅提供6kW交流充电桩的原因。

专业从事太阳能电池板列阵制造的美国Sunrun公司针对充电站的太阳能板规模做过计算，如果要维持一个150kW充电功率的快充桩的正常运营，需要铺设469块太阳能电池板为其供电；而特斯拉V3超充（最大功率300kW）甚至是功率更高的由ABB生产的335kW-350kW的超充电桩，则需要1000块以上的太阳能电池板为其供电，这些太阳能电池板总面积能达到1800多平米，要知道这仅仅是一个充电桩！按目前大陆高速服务区4-6个快充桩的规格，一个充电站所需的太阳能电池板用“遮天蔽日”形容一点也不夸张。

按照太阳能企业的计算，维持一个150kW充电功率快充桩的正常运营，仅依靠太阳能则需要铺设469块总面积近千平米的太阳能电池板，如此规模用“遮天蔽日”形容毫不过分。

其实作为纯电动车行业龙头的特斯拉，其CEO埃隆·马斯克也曾在2016年提出过离网太阳能充电站的设想，但直到目前，包括特斯拉在西藏建设的光储充一体化超级充电站，以然是以并网的形式存在，并不能完全独立于电网体系外大规模运营。

特斯拉很早就开始投入到太阳能充电站的技术研发当中，并在西藏等阳光充足的地区建设有光储充一体化超级充电站。

离网太阳能充电模式并不适合大规模应用到充电站，但对于有条件安装相应设备的私人用户来说是一种比较理想的补能形式。

虽然离网太阳能充电形式暂时还无法大规模应用到充电站上，但实际这种形式是可以为家庭用户采用的，目前国内外都有不少企业在推广针对家庭用户的太阳能离网充电方案。虽然太阳能电池板转化电能的效率针对快充或超充显得力不从心，但对于采用慢充的家庭用户来说这种低效率带来的影响并不那么难以忍受，而通过太阳能转化电能省下来的电费则是相当实际的收益。

充电公路：天上与地下之争

利用充电桩充电或是到换电站换电，是目前最普遍的纯电动车补能方式了，但即便是以快捷著称的换电模式，也仍需要驾驶员驾车行驶到特定地点，再多花费几分钟的时间才能完成补能过程。有没有一种补能方案是在用车过程中不需要付出额外时间成本的呢？

法国人在2016年率先尝试了太阳能充电公路，但结果相当不理想，耐用性、发电效率、路噪等问题一一浮现。

第一个做出相关尝试的是法国人。2016年，法国大型土木建设公司Colas在72年前盟军登陆的区域——法国北部诺曼底，修建了一条长达1公里的太阳能充电公路——“Wattway”，别看仅有短短1公里，但这段道路因为铺设了超过2800块太阳能充电板，造价高达500万欧元。需要说明的是，这条公路并不能在车辆行驶过程中直接为其充电，而是通过转化太阳能为电能为道路设施（比如路灯）、附近充电站供电，同时在降雪时还可以通过采集太阳能时产生的热量将冰雪自动融化。

尽管Colas在“Wattway”建成之初向公众承诺，该道路可以承受任何大型车辆通过，并公开了路面的结构：一层高强度透光材料作为路面最表层铺设在太阳能充电板之上作为保护。但事实上在道路开通的第三年，这条公路已经被损毁殆尽，表层保护材料在大型车通过时会直接断裂。

使用不到三年，造价500万欧元的Wattway就已损毁殆尽。

这条公路的问题还远不止于此，特殊材质的使用仅考虑到了收集太阳能的需求，但车辆通过是产生的超标路噪天天扰乱着周边居民的生活；即便建成初期，路面完好无损的状态下，其发电量也不足预期的一半……

就在法国这条Wattway建成一年多后，2017年底，中国山东济南也竣工通车了一条太阳能高速公路，路段全长2公里。其原理与法国的Wattway基本相同，但命运却更为悲惨。在通车第六天后，这段全长2公里的太阳能高速路就被大面积损坏，多块太阳能电池面板被盗。截至2019年该路段的太阳能电池面板仅存十余米。

山东济南在2017年修建了一段长约2公里的太阳能高速路，这段道路的命运与Wattway差相仿佛。

看起来在公路上铺设太阳能电池板的模式是行不通了，不过充电公路的构想并未被抛弃。瑞典人和德国人针对充电公路提出了“新”思路，你问我为什么打引号？往下看就明白了。

瑞典人的“新”思路说穿了其实很传统：有轨电车。2018年，瑞典道路建设企业eRoadArlanda在首都斯德哥尔摩郊区，修建了一条约2公里的充电公路。和上述两条太阳能公路相比，瑞典的这条公路是真的可以实现为过往车辆即时充电的功能，但前提是车辆需要在底盘上安装一个连接臂。

瑞典人的有轨充电公路虽然并不新颖，但胜在足够实用。

这条位于斯德哥尔摩郊外长约2公里的公路，可以为安装了连接臂的车辆充电，但造价同样不菲。

通过该连接臂，将该段公路上铺设的带电轨道所传输的电量充入车内电池。连接臂在车辆驶离充电公路后可以自动断开。这段公路造价同样不菲，每英里（约1.6公里）的造价在140万英镑（约1162万元人民币）左右。不过尽管看起来不太高大上，同时又相当昂贵，但至少这条有轨充电公路相比用太阳能板铺路要来的坚固许多，目前包括瑞典、德国在内的国家也都在推广该项技术。

带电轨道会将电量通过连接臂传输到车内电池中，当车辆驶离该路段时，连接臂会自动与轨道断开，并收回车内。

如果把有轨充电公路称为“遁地”的话，那么接下来的这个补能思路玩的就是“飞天”了：在德国，如果你驱车从法兰克福前往达姆施塔特，会发现在途中会有一段约3公里左右的路段，整条公路都安装了架空电网，可以为安装了顶置式受电弓的电动货车进行充电。截止到2021年10月，全德国已经有15公里的架空电网了；在瑞典，从耶夫勒（Gavle）到山特维肯（Sandvik）的E16高速公路上，同样也搭建了架空电网。

德国人则采用了架空电网为安装了顶置受电弓的车辆充电，截至2021年10月，全德共有15公里安装了架空电网的高速路段。

看到这，肯定有网友会说：这不就和曾经在国内很多城市都出现过的“大辫子”公交车一样么？确实从技术角度来看，无论是有轨式充电公路还是架空电网与受电弓的组合，都算不上新技术。不过接下来的无线充电公路应该算是前沿技术了。

在2020年12月，以色列科技公司ElectReon在瑞典哥特兰岛（ Gotland）的维斯比（ Visby），铺设了全球首条无线充电公路——Smartroad Gothland，其工作原理是在1.65公里长的道路沥青层下方埋设感应线圈，为安装了感应设备的货运车辆实现电量的动态无线传输。

无线充电公路的演示视频

在多次试验过程中，以60km/h行驶的车辆，可以确保获取每小时70kW的充电电量，而且即便是当地常见的降雪天气也并不会影响无线充电的效率；而在以色列特拉维夫和德国卡尔斯鲁厄，也都铺设有采用相同技术的无线充电公路。

无论是有轨充电、架空电网电弓充电还是更先进的无线充电公路技术，“充电公路”试验的成功，都让瑞典与德国对于“解决EV补能困境”的前景感到乐观，进而有意愿对相关技术进行大规模的基建投入：瑞典计划到2030年，将该国2000公里的道路实现可充电化；而德国计划斥资120亿欧元，到2030年实现4000公里道路的可充电化。

鉴于试验阶段所取得的成功，德国和瑞典都计划斥巨资推广充电公路技术。

结语：正如邓公所说：“不管黑猫白猫，能捉老鼠的就是好猫。”，各类新旧充电技术与思路也是如此。只要能在恰当的场景下解决纯电动车的补能困扰，那就是好办法。而本文介绍的以上内容，也不过是人类智慧投射到EV补能领域的小小一角而已，相信随着更多相关领域企业与专家投身于新能源领域，未来一定会有更新、更有效率也更具市场化前景的补能技术被挖掘出来。