太阳能曲线普及从外设入手
- 来源:中国计算机报
- 关键字:太阳能
- 发布时间:2010-12-22 14:18
今年7 月，瑞士的一次实验有望让燃油附加税成为历史。一架名为“太阳驱动”的飞机仅仅依靠太阳能，在空中经历了昼夜交替，翱翔26小时之后平安降落。在白天，机翼上的太阳能板为飞机提供动力并为电池充电；在夜间，白天储备的电力成为飞机继续翱翔的动力之源。
“太阳驱动”的象征意义大于实际意义。为了缩减重量，它仅能容纳一名乘客，平均飞行时速也仅有43 公里。不过，它的出现象征着太阳能在更广泛的应用领域起飞。与之相比，10 月末欧洲技术与研究组织协会（EARTO）颁发的2010 年创新奖有更重要的实用意义：获奖的弗劳恩霍夫太阳能系统研究所研发出了效率几乎是传统硅太阳能电池两倍的太阳能电池，其效率达到了41.1%。从该研究所分离出来的Concentrix 太阳能公司所生产的集中器系统已经帮助西班牙的太阳能电厂实现了25%系统效率的并网发电。
遗憾的是，与传统发电方式相比，太阳能发电效率还较低，同时存在不能持续稳定供电的致命缺陷。因此，指望太阳能发电取代火力发电还很不现实。不过，发挥创意在多种多样的外设产品上使用太阳能，倒是一件很有趣的事情。
被电网婉拒的太阳能
在我国南方一些村落，安装在屋顶上的太阳能板随处可见。但是，与日本和美国屋顶上的太阳能板确实是用来发电不同，我国南方的太阳能板一般是用来提供热水。
在美国，有人提出要在2050 年用太阳能为美国供应69%的电力。然而，即使有政府出台的鼓励政策，居民在屋顶安装一套能够提供房屋全部能耗的太阳能电池板所需的费用仍足够支付未来7~10 年的电费。这严重打击了人们利用太阳能的积极性。据《Scientific American》统计，太阳能光伏发电的发电成本为每千瓦时46.9 美分~70.5 美分，而火力发电成本仅为每千瓦时11 美分。
2009年11 月1 日起，日本政府推行家庭、学校等安装的太阳能设备发电剩余电力收购制度，政府强制要求电力公司以每千瓦时48 日元的价格购买家庭应用太阳能发出的剩余电力，而家庭在太阳能发电不足以使用，需要用电时，仅需支出每千瓦时22 日元。日本政府试图以价格手段鼓励和引导居民安装太阳能发电设备。
对城市用电来说，全面应用太阳能在短期内依然不切实际。电力公司面临的问题是，它们不仅要发出足够的电力，还需要时刻维持电网电压稳定。为此，很多时候，火力发电厂必须开动足够的机组，即使所产生的电力远远大于消耗。众所周知，太阳能只能在白天发电，因此必须建立其足够大的储能系统。遗憾的是，电池之类的大多数大容量储能系统都十分昂贵，同时效率低下。
但另一方面，在电器，尤其是耗电量较小的数码设备上全面应用太阳能，则是一件完全可以实现的事情。
形形色色的太阳能外设
不得不说，目前，太阳能发电的效率还难以支持较大用电负荷的设备。太阳能发电的原理，是通过两层半导体材料在阳光照射下产生的自由电子来发电。遗憾的是，虽然太阳光中蕴含大量能量，但其中只有一部分能被转换成电能。前面提到的高效率太阳能电池的原理就是利用多层不同材料，使得太阳光谱中的更多波段能被用来发电。目前，大批量上市的多晶硅太阳能板的转换效率约在20%左右，而薄膜太阳能板的转换效率则仅能达到15%。
一天之中，太阳光的强度一直在不断变化。因此，太阳能板所产生的电压也是时刻在变化的。而目前大部分电器都只有在一个固定的电压下才能工作。
因此，适用太阳能供电的设备往往都必须耗电量极小，同时需要具备相当的面积用于安装太阳能板。
罗技今年推出的K750 太阳能无线键盘符合以上两个条件。这款产品具备贯穿整个键盘的长条状太阳能板，以提供键盘所需的电能。
为了保证稳定工作，罗技K750 无线键盘采用了低功耗集成电路设计，平时工作状态下耗电仅为普通键盘的1/5。大面积电池板和低功耗双管齐下，使得这款产品可以充分摆脱电量不足的困扰。罗技表示，即使是在完全黑暗的环境下，这款产品在充满电的状态下也可以工作4 个月。
实际上，为了保障工作电压稳定，采用太阳能的外设往往都是用太阳能为电池充电，再用电池支撑其工作。用特殊设计的太阳能电池给普通设备充电，实际上也实现了太阳能的利用。中国设计师设计的太阳能相机背带就是这样一款产品。这款背带内置薄膜太阳能板和蓄电池，在平时，太阳能背带会将电能存储起来；等到相机没有电的时候，就可以用电池为相机充电。遗憾的是，这款产品目前还未正式上市，不过，与之功能相同，只是设计较为简单的一些太阳能电池已经可以很容易地买到了。
谈到最需要长续航时间和随时随地充电的数码设备，人们随身携带的手机必然榜上有名。因此，太阳能手机应运而生。夏普6230C 是率先上市的太阳能手机之一。这款手机的上表面均为薄膜太阳能板覆盖，可在有阳光的环境下随时充电补充电力。三星、LG 和中兴等厂商也都纷纷推出了自己的太阳能手机。不过，由于可供充电的面积较小，这些手机的充电能力并不强。以三星太阳能手机E1107 为例，根据三星公司提供的数据，这款产品在强烈阳光下充电1 小时可以增加5~10 分钟的通话时间或收发20 条短信。不过，在阴天，时间需要延长几十倍。
考虑到很多手机往往被置于暗无天日的皮包内，这一充电功能似乎仅仅聊胜于无。不过，太阳能手机更的重要意义在于它开阔了利用太阳能的思路。未来，更多的太阳能设备的不断出现有望在节约能源的同时，让人们的生活更美好。
……
“太阳驱动”的象征意义大于实际意义。为了缩减重量，它仅能容纳一名乘客，平均飞行时速也仅有43 公里。不过，它的出现象征着太阳能在更广泛的应用领域起飞。与之相比，10 月末欧洲技术与研究组织协会（EARTO）颁发的2010 年创新奖有更重要的实用意义：获奖的弗劳恩霍夫太阳能系统研究所研发出了效率几乎是传统硅太阳能电池两倍的太阳能电池，其效率达到了41.1%。从该研究所分离出来的Concentrix 太阳能公司所生产的集中器系统已经帮助西班牙的太阳能电厂实现了25%系统效率的并网发电。
遗憾的是，与传统发电方式相比，太阳能发电效率还较低，同时存在不能持续稳定供电的致命缺陷。因此，指望太阳能发电取代火力发电还很不现实。不过，发挥创意在多种多样的外设产品上使用太阳能，倒是一件很有趣的事情。
被电网婉拒的太阳能
在我国南方一些村落，安装在屋顶上的太阳能板随处可见。但是，与日本和美国屋顶上的太阳能板确实是用来发电不同，我国南方的太阳能板一般是用来提供热水。
在美国，有人提出要在2050 年用太阳能为美国供应69%的电力。然而，即使有政府出台的鼓励政策，居民在屋顶安装一套能够提供房屋全部能耗的太阳能电池板所需的费用仍足够支付未来7~10 年的电费。这严重打击了人们利用太阳能的积极性。据《Scientific American》统计，太阳能光伏发电的发电成本为每千瓦时46.9 美分~70.5 美分，而火力发电成本仅为每千瓦时11 美分。
2009年11 月1 日起，日本政府推行家庭、学校等安装的太阳能设备发电剩余电力收购制度，政府强制要求电力公司以每千瓦时48 日元的价格购买家庭应用太阳能发出的剩余电力，而家庭在太阳能发电不足以使用，需要用电时，仅需支出每千瓦时22 日元。日本政府试图以价格手段鼓励和引导居民安装太阳能发电设备。
对城市用电来说，全面应用太阳能在短期内依然不切实际。电力公司面临的问题是，它们不仅要发出足够的电力，还需要时刻维持电网电压稳定。为此，很多时候，火力发电厂必须开动足够的机组，即使所产生的电力远远大于消耗。众所周知，太阳能只能在白天发电，因此必须建立其足够大的储能系统。遗憾的是，电池之类的大多数大容量储能系统都十分昂贵，同时效率低下。
但另一方面，在电器，尤其是耗电量较小的数码设备上全面应用太阳能，则是一件完全可以实现的事情。
形形色色的太阳能外设
不得不说，目前，太阳能发电的效率还难以支持较大用电负荷的设备。太阳能发电的原理，是通过两层半导体材料在阳光照射下产生的自由电子来发电。遗憾的是，虽然太阳光中蕴含大量能量，但其中只有一部分能被转换成电能。前面提到的高效率太阳能电池的原理就是利用多层不同材料，使得太阳光谱中的更多波段能被用来发电。目前，大批量上市的多晶硅太阳能板的转换效率约在20%左右，而薄膜太阳能板的转换效率则仅能达到15%。
一天之中，太阳光的强度一直在不断变化。因此，太阳能板所产生的电压也是时刻在变化的。而目前大部分电器都只有在一个固定的电压下才能工作。
因此，适用太阳能供电的设备往往都必须耗电量极小，同时需要具备相当的面积用于安装太阳能板。
罗技今年推出的K750 太阳能无线键盘符合以上两个条件。这款产品具备贯穿整个键盘的长条状太阳能板，以提供键盘所需的电能。
为了保证稳定工作，罗技K750 无线键盘采用了低功耗集成电路设计，平时工作状态下耗电仅为普通键盘的1/5。大面积电池板和低功耗双管齐下，使得这款产品可以充分摆脱电量不足的困扰。罗技表示，即使是在完全黑暗的环境下，这款产品在充满电的状态下也可以工作4 个月。
实际上，为了保障工作电压稳定，采用太阳能的外设往往都是用太阳能为电池充电，再用电池支撑其工作。用特殊设计的太阳能电池给普通设备充电，实际上也实现了太阳能的利用。中国设计师设计的太阳能相机背带就是这样一款产品。这款背带内置薄膜太阳能板和蓄电池，在平时，太阳能背带会将电能存储起来；等到相机没有电的时候，就可以用电池为相机充电。遗憾的是，这款产品目前还未正式上市，不过，与之功能相同，只是设计较为简单的一些太阳能电池已经可以很容易地买到了。
谈到最需要长续航时间和随时随地充电的数码设备，人们随身携带的手机必然榜上有名。因此，太阳能手机应运而生。夏普6230C 是率先上市的太阳能手机之一。这款手机的上表面均为薄膜太阳能板覆盖，可在有阳光的环境下随时充电补充电力。三星、LG 和中兴等厂商也都纷纷推出了自己的太阳能手机。不过，由于可供充电的面积较小，这些手机的充电能力并不强。以三星太阳能手机E1107 为例，根据三星公司提供的数据，这款产品在强烈阳光下充电1 小时可以增加5~10 分钟的通话时间或收发20 条短信。不过，在阴天，时间需要延长几十倍。
考虑到很多手机往往被置于暗无天日的皮包内，这一充电功能似乎仅仅聊胜于无。不过，太阳能手机更的重要意义在于它开阔了利用太阳能的思路。未来，更多的太阳能设备的不断出现有望在节约能源的同时，让人们的生活更美好。
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