能源環(huán)保時(shí)代該啟動(dòng)了

今日我們談節(jié)能減碳，大多將注意力集中在如何降低用電，或是運(yùn)用再生能源發(fā)電上頭。事實(shí)上，在我們的生活周遭，有太多具運(yùn)用潛力的能量被白白「浪費(fèi)」掉了。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，即是我們經(jīng)常開車高速行駛在馬路當(dāng)中，而車子就這么迎風(fēng)奔馳而過(guò)，卻將龐大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)會(huì)棄之不顧。

事實(shí)上，一個(gè)風(fēng)力采集的研究計(jì)劃顯示，只要在車輛的尾端或頂端裝設(shè)一組分流板，透過(guò)特殊的壓電模塊來(lái)采集風(fēng)力的震動(dòng)，一天可以產(chǎn)生上千瓦的發(fā)電量，可用來(lái)為車用電池充電并為車內(nèi)電子組件供電。當(dāng)汽車的用電系統(tǒng)愈來(lái)愈多，甚至連純電動(dòng)車都已上路時(shí)，迎面而來(lái)的風(fēng)力是該列入輔助發(fā)電的選項(xiàng)了。

這正是討論日多的能量采集（Energy Harvesting）的一個(gè)例子。所謂能量采集，即是設(shè)法將來(lái)自運(yùn)動(dòng)、射頻微波、震動(dòng)、溫差、環(huán)境光線等能量加以轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存，然后周期性地驅(qū)動(dòng)特定的電子裝置，目標(biāo)則是要做到Non-stop的永久性、自給自足地運(yùn)作。

這種能源采集的概念，其實(shí)由來(lái)已久，在百年前已發(fā)明的晶體無(wú)線電收音機(jī)，就是靠射頻能量的接收來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)聲的，完全不需要另外供電。今日的RFID卷標(biāo)，也是運(yùn)用類似的原理工作，但畢竟這樣的使用情境并不多。以無(wú)線感測(cè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，希望將傳感器廣為布建在各個(gè)地方，并建立無(wú)線傳送網(wǎng)絡(luò)，但其通訊應(yīng)用以發(fā)射電波為主，需要更大的功率，對(duì)于電力的需求也就遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于收音機(jī)。

日前Nokia展示了一款創(chuàng)新的手機(jī)原型，成功突破了晶體收音機(jī)的功率限制，能夠?qū)o(wú)線電波轉(zhuǎn)換為更大的電力。今日的環(huán)境中充斥著手機(jī)基地臺(tái)、無(wú)線電視及Wi-Fi等無(wú)線通信電波，以往手機(jī)設(shè)備都將其視為不受歡迎的干擾源，但Nokia這款手機(jī)則對(duì)這些電波伸出擁抱的雙手，將涵蓋500MHz至10GHz的電磁波盡量收集下來(lái)，并轉(zhuǎn)換為電流，再傳至電池充電。

當(dāng)然，目前這款手機(jī)對(duì)電磁波的收集能力仍不足以維持手機(jī)一天中正常的通話工作，但其設(shè)計(jì)概念極具啟發(fā)性。當(dāng)集能效率再提升，并搭配太陽(yáng)能手機(jī)背板的應(yīng)用，未來(lái)不充電手機(jī)的問(wèn)世還是相當(dāng)值得期待的。

拜科技進(jìn)展之賜，一方面是電子裝置及無(wú)線通信組件的功耗不斷降低，另一方面則是這類環(huán)境電能轉(zhuǎn)換器的技術(shù)也愈來(lái)愈進(jìn)步，讓能量采集的應(yīng)用不再只是空談。在轉(zhuǎn)換器方面，以往因轉(zhuǎn)換效率趕不上轉(zhuǎn)換過(guò)程的損耗，所以使終走不出實(shí)驗(yàn)室大門。今日隨著奈米材料及MEMS技術(shù)的進(jìn)展，已能在微型化的條件下大幅提高轉(zhuǎn)換效率，例如一項(xiàng)研究同時(shí)使用硅與聚合物基板而發(fā)明了所謂的奈米發(fā)電機(jī)（nanogenerator），甚至能夠透過(guò)流動(dòng)血液的機(jī)械能來(lái)為醫(yī)療用植入裝置來(lái)供電。

在環(huán)保運(yùn)動(dòng)中，回收、再利用早已是實(shí)行多年的垃圾減量手段。實(shí)事上，當(dāng)我們將回收類、廚余、可堆肥等家用廢棄物分類出來(lái)，每日真正丟棄的垃圾量真是少之又少。同樣地，在能量的運(yùn)用上仔細(xì)檢討，可回收再利用的能源確實(shí)俯拾皆是。如果再與低功耗設(shè)計(jì)、再生能源、智能監(jiān)控與自動(dòng)化節(jié)能控制等策略搭配運(yùn)用，真正綠色節(jié)能的情境，已是為期不遠(yuǎn)。

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