2009年9月5日 星期六

太陽能供電 智慧型公路


太陽能供電 智慧型公路
‧那福忠 2009/09/04
美國一家新成立的公司 Solar Roadways,就是做這樣的事,發展 4 公尺見方的太陽能路面板 (Solar Road Panel),鋪到公路的路面,產生電力直接連到現有的輸電網,同時也供應 LED 路標所需的電力,以及冬天對路面加熱,防止結冰。
風力與太陽能 (Solar Energy),是目前替代化石能源的主要技術,風車發電要在常颳風的地方,像山頂、近海;太陽能發電,則要把吸光板裝在陽光照射的地方,而且要一大片成為發電廠,才有經濟效益。無論哪一種能源,產生的電力都要送到輸電網,再傳到用戶,又造成傳輸上的損失。於是有人想到利用公路的奇招,公路大部分時間是閒置的,日間又有陽光,用來吸取太陽能發電,可以就近傳給路邊的用戶。

美國一家新成立的公司 Solar Roadways,就是做這樣的事,發展 4 公尺見方的太陽能路面板 (Solar Road Panel),鋪到公路的路面,產生電力直接連到現有的輸電網,同時也供應 LED 路標所需的電力,以及冬天對路面加熱,防止結冰。這家公司說,每一片面板每天可以產生 7.6 千瓦小時(度)的電力,成本為 7000 美元,如果廣泛使用,一英里(1.6 公里)長的四線公路,可以供應 500 家用電,如果全美國 380 萬英里(610 萬公里)的公路完全鋪用,美國的能源就再也不是問題。能源部特別撥發 10 萬美元,讓這家公司繼續研發。(如上圖)

這一構想果能成真,不但是能源革命,產業的生態也為之改觀。美國地大,從電廠到用戶的家裡,要經過長距離的輸電網,單在輸電上的損失,估計高達四千億度,縮短輸電距離,就能大幅度減低輸電的損失。另外每片面板都有自己的微處理機,以及電能管理系統。面板結構分三層,最上層是超堅固、摩擦力強的透明板,車輛在上面行駛不會壓壞、也不會打滑。中間一層是吸光板,吸取陽光、轉換為電能。下層則是是管理系統,分配電力到輸電網,同時也是電視、電話、網路的管線。這樣分散了電能的生產,縮短了傳輸的距離、大幅度降低輸電的損失,傳統發電 60% 的能源轉為熱能的浪費,也不復存在,當然更沒有二氧化碳。

智慧型的公路更可以因應而生,最基本的是電力系統的即時監控,隨時監視電壓、電流、以及其他參數,自動適當調節,維持發電系統最佳運轉狀態。另一個機制是發覺重大問題,相隔四公尺的面板,以微處理機彼此相連,互通信息,有一片信息中斷,就知道發生問題,鄰面板的微處理機就把狀況傳到中央控制中心。像是有一片面板遭到雷擊,打了一個洞,四周的面板立刻把損壞面板的四周閃亮一圈標記,警告車輛,同時把損壞面板的發電機制關閉,以防電力外洩,影響行車安全。

另一件能做的事是隔絕災難。整條公路發電送電,自成電力網路,公路一旦車禍、天災、甚至遭受恐怖攻擊,路面可能受損或斷裂,極可能影響電力整體運轉。為了因應這種情況,電力系統立即自動切割成許多「孤島」,每一個孤島自我保護、繼續運作,除了受損的面板中斷運作之外,整體系統都盡可能維持運作,繞過受損的面板,把產生的電力輸出。所以路面局部受損,並不影響電能的生產。

Solar Roadways 公司做了一個計算,說明如何影響產業的生態。假設需要 50 億片面板,每片一個人要花 10 小時組合完成,以每人一週工作 40 小時估算,共需要 500 億小時的組合時間,以十年為期完成組合,每年需用 50 億小時。一年以 50 週計算,每週工作 40 小時,每人一年工作 2000 小時。2000 小時與 50 億小時相除,結果是 250 萬人,需連續工作十年。

這僅是組裝,還沒算過零件的來源。誰來製造 50 億片上層的透明板、吸光板?誰來製造管理控制的電路板?每一片面板有 6192 個 LED 二極發光體,以及成千上萬的零件,又有誰來製造?除了製造,還有安裝、維修、監控.......。整體展業將可為之改觀。

如果以當初估計的每片 7000 美元,50 億片需 35 兆(億億)美元,花不花得來,自有經濟學家評估。但無論能否落實,不失為創新的構想。

方便性、能量密度、安全性、應用場景等各方面表現都更優異的奈米液流電池最終能打敗鋰電池嗎?

  當莫妮卡開著她的電動車前往母親家時,車上的電池指示器顯示需要重新充電。她在一個充電站停下來,在加油站刷了信用卡,把噴嘴插入車內,並在5分鐘內將400升用過的奈米液體換成新的。在她等待的過程中,一輛油罐車開過來為充電站補充燃料,交換數萬升充滿電的燃料。莫妮卡關上她的電動車的加油...