柔性太陽能光伏一種新的可持續(xù)電力生產(chǎn)和傳輸方法

如今，對新能源生產(chǎn)和轉(zhuǎn)移相關(guān)解決方案的需求越來越重要。電子應(yīng)用對我們的生活產(chǎn)生了巨大的影響。這就是為什么考慮使用能夠減少溫室效應(yīng)和二氧化碳排放的可持續(xù)方法也很重要。

與基于化石燃料的傳統(tǒng)能源相比，利用太陽能、風(fēng)能、波浪運(yùn)動(dòng)和生物質(zhì)能等替代能源生產(chǎn)能源的能力可以顯著減少環(huán)境影響和污染排放。例如，太陽能可以幫助發(fā)展中國家或小型山區(qū)和農(nóng)村社區(qū)配備高效、經(jīng)濟(jì)和幾乎零環(huán)境影響的發(fā)電廠來發(fā)電。近年來，光伏電池板經(jīng)歷了快速而顯著的發(fā)展，為用戶提供了越來越高效和可靠的解決方案，這些解決方案需要減少維護(hù)，并且即使在太陽輻射較低的條件下也能夠產(chǎn)生能量。同時(shí)，安裝的簡單性也增加了，受到引入能夠適應(yīng)各種類型表面的柔性面板的青睞。光伏系統(tǒng)通常與用于存儲產(chǎn)生的電力的特殊單元相結(jié)合，由或多或少根據(jù)可用預(yù)算演變而來的蓄電池制成。這些電池可以在白天積累能量，然后在夜間用于照明和為不同的負(fù)載供電。不僅如此，它們還能夠檢測停電，在發(fā)生電源故障時(shí)自動(dòng)成為主要能源。與發(fā)電機(jī)不同，蓄電池能夠在不使用燃料的情況下以無聲的方式提供能量。根據(jù)可用預(yù)算或多或少地用蓄電池制成。這些電池可以在白天積累能量，然后在夜間用于照明和為不同的負(fù)載供電。不僅如此，它們還能夠檢測停電，在發(fā)生電源故障時(shí)自動(dòng)成為主要能源。與發(fā)電機(jī)不同，蓄電池能夠在不使用燃料的情況下以無聲的方式提供能量。根據(jù)可用預(yù)算或多或少地用蓄電池制成。這些電池可以在白天積累能量，然后在夜間用于照明和為不同的負(fù)載供電。不僅如此，它們還能夠檢測停電，在發(fā)生電源故障時(shí)自動(dòng)成為主要能源。與發(fā)電機(jī)不同，蓄電池能夠在不使用燃料的情況下以無聲的方式提供能量。

與能源生產(chǎn)同等重要的是能量的傳輸，尤其是如果這可以通過無線方式進(jìn)行，而不需要使用笨重且通常令人討厭的電纜。近來，基于電磁感應(yīng)原理的無線電力傳輸技術(shù)由于兩個(gè)已成為優(yōu)先事項(xiàng)的應(yīng)用而重新受到關(guān)注。第一個(gè)與消費(fèi)電子領(lǐng)域有關(guān)，涉及電池供電的移動(dòng)設(shè)備（通常是智能手機(jī)）的充電，只需將它們放在能夠通過傳導(dǎo)傳輸電力的合適電源上即可充電。第二個(gè)主要應(yīng)用涉及電動(dòng)和插電式混合動(dòng)力汽車的電池充電，通過可以放置在汽車下方地板上甚至集成到路面上的設(shè)備進(jìn)行充電。

在接下來的段落中，將介紹兩個(gè)高度創(chuàng)新的實(shí)際應(yīng)用，涉及利用太陽能作為電力來源和在各種類型的環(huán)境中傳輸無線能量。

柔性太陽能光伏

位于桑德蘭（英國）的 Power Roll 開發(fā)了一種創(chuàng)新的太陽能薄膜模型，能夠產(chǎn)生和儲存能量。這種太陽能薄膜輕巧靈活，能夠適應(yīng)任何類型的表面，發(fā)電成本比傳統(tǒng)光伏電池板低 20 倍。新技術(shù)基于帶有數(shù)千個(gè)微槽圖案的柔性薄膜。每個(gè)微槽只有幾微米厚，比人的頭發(fā)還小。

該解決方案提供的優(yōu)勢如下：

低成本：成品0.03美元/瓦；

重量輕：0.3 kg/m 2；

易于安裝并減少維護(hù)時(shí)間；

可持續(xù)性，由于使用完全可回收的材料和不含稀土；

適應(yīng)性：相同的技術(shù)可用于建筑物屋頂或?yàn)樾⌒?a href="http://ttokpm.com/soft/data/55-88/" target="_blank">物聯(lián)網(wǎng)傳感器供電；

高功率密度：500 瓦特/公斤。

如圖 1所示，柔性薄膜能夠使用一系列電介質(zhì)和存儲材料卷對卷制造電容器。這種用于儲存能量的電容器技術(shù)提供：

超低成本制造；

卓越的能量密度；

具有電壓和電容靈活性的多種形狀和尺寸；

與濕式電解電容器相比，使用壽命更長。

圖 1概述了柔性太陽能薄膜制造過程的各個(gè)階段。

圖 1：柔性太陽能光伏的制造步驟

“與柔性太陽能技術(shù)相比，我們的技術(shù)有幾個(gè)優(yōu)勢。它非常容易生產(chǎn)。制造過程中的步驟更少，”Power Roll 董事總經(jīng)理 Neil Spann 說。他補(bǔ)充說：“如果你看看柔性光伏，我們可以說它要貴得多。因此，實(shí)際上，我們技術(shù)的主要優(yōu)勢是成本效益。在效率方面，我們的效率是好的。但我們的目標(biāo)不是制造世界上性能最高的太陽能電池板，而是有一些技術(shù)可以推動(dòng)設(shè)備向上發(fā)展。我們正在尋找一種折衷方案，一種良好的性能水平。所以我們目前的電池性能是 11%，這在某種程度上可以與有機(jī)光伏等其他柔性太陽能電池板相媲美。但我們計(jì)劃將其提高到 20%。并且由于可以定制，

通過將不同的活性材料應(yīng)用于 Power Roll 微槽技術(shù)，可以創(chuàng)建具有一系列放電時(shí)間的儲能解決方案。今天的太陽能技術(shù)要么太昂貴而無法部署，要么它們的剛性和重量使它們不適合這項(xiàng)工作。Power Roll 的低成本、靈活和輕質(zhì)的太陽能薄膜能夠在全新的應(yīng)用中使用可再生能源。與能源研究所 (TERI) 合作，Power Roll正在印度喜馬拉雅山 Mukteshwar 的鄉(xiāng)村安裝創(chuàng)新的太陽能微型電網(wǎng)系統(tǒng)，以產(chǎn)生和儲存能源。該系統(tǒng)包括用于發(fā)電的輕型便攜式太陽能光伏發(fā)電和用于夜間使用能源的儲能能力。每個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是為了滿足每個(gè)村莊的定制需求。應(yīng)用包括為支持灌溉的水泵供電、幫助年輕人夜間學(xué)習(xí)的燈光以及為運(yùn)行電話提供動(dòng)力，從而訪問國家和國際知識和支持網(wǎng)絡(luò)。通過這個(gè)項(xiàng)目，Power Roll 還在試驗(yàn)使用金屬絲張緊系統(tǒng)安裝太陽能薄膜的新方法，這使得太陽能薄膜可以快速輕松地移動(dòng)到最需要的地方。

無線電力傳輸

PowerSphyr 是一家總部位于加利福尼亞州丹維爾的公司，旨在通過其智能無線電力技術(shù)徹底改變電子設(shè)備的供電方式。PowerSphyr 提供以下解決方案以適應(yīng)任何應(yīng)用：

磁共振，一種提供高功率傳輸和空間自由度的解決方案。它對附近的金屬是安全的，提供出色的熱管理并同時(shí)支持多個(gè)設(shè)備；

Qi，最簡單、成本最低的解決方案。它具有有限的空間自由度、功率傳輸和熱管理（金屬變得非常熱）。此外，該解決方案需要發(fā)射器和接收器之間的精確對準(zhǔn)；

電容式，適用于需要非常高功率的工業(yè)應(yīng)用的解決方案；

射頻能量收集，傳感器和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的絕佳解決方案。它具有出色的空間自由度（高達(dá) 40 英尺），可用于收集現(xiàn)有頻率并支持 FCC 監(jiān)管限制。

PowerSphyr 的SkyCurrent系列無線電力傳輸和接收解決方案可在各種產(chǎn)品和模塊中實(shí)現(xiàn)快速、易于使用和安全的無線充電。每個(gè)產(chǎn)品都包含一個(gè)完全開發(fā)的參考設(shè)計(jì)。Skycurrent 產(chǎn)品的主要市場包括汽車、消費(fèi)和工業(yè)。PowerSphyr 為汽車行業(yè)設(shè)計(jì)無線電源產(chǎn)品和模塊，無需電纜或精確的線圈對齊，以優(yōu)雅的工業(yè)設(shè)計(jì)和靈活的外形尺寸實(shí)現(xiàn)快速、易于使用和安全的充電生態(tài)系統(tǒng)。圖 2展示了一個(gè)汽車應(yīng)用，其中包括用于控制和監(jiān)控（燈、安全氣囊、溫度、車門等）的無線供電傳感器，以及為支持磁共振、Qi 和 RF 解決方案的乘員設(shè)備進(jìn)行無線充電。

“我們的一個(gè)目標(biāo)是通過重新思考汽車駕駛艙的無線供電方式來降低復(fù)雜性。這意味著移除連接器并用面向未來的無線解決方案取代傳統(tǒng)方法。

許多公司都專注于無線電源為車廂內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備充電，但使用 PowerSphyr 的新一代無線電源技術(shù)可以簡化制造、提高安全性、可靠性并降低車內(nèi)成本。

今天的車輛包含超過 200 個(gè)連接器，為關(guān)鍵功能和系統(tǒng)提供電源和通信。隨著汽車電氣化的不斷發(fā)展，我們將看到汽車的功能越來越豐富，并且越來越依賴軟件。一種新的連接方法將變得至關(guān)重要。

我們還看到車輛中的銅含量大幅增加。雖然大多數(shù)與電池和推進(jìn)有關(guān)，但它也用于引導(dǎo)整個(gè)車輛的能量，”PowerSphyr 首席執(zhí)行官 Will Wright 說。

他補(bǔ)充說：“我們正在開發(fā)無線解決方案以降低線束和連接器的復(fù)雜性，而不是使用無線電源為手機(jī)或平板電腦充電。無論是為座椅電機(jī)、加熱座椅還是后視鏡和揚(yáng)聲器供電，無線方法都能解決該行業(yè)多年來面臨的許多挑戰(zhàn)。

PowerSphyr 提供從低功率到 450 瓦的解決方案，我們每年都在努力為汽車和工業(yè)領(lǐng)域的客戶進(jìn)一步推動(dòng)我們的技術(shù)。

我們的主要技術(shù)是一種專有的磁共振形式，可根據(jù)應(yīng)用提供 6.78 或 13.56 兆赫的功率。我怎么強(qiáng)調(diào)非凡的電磁學(xué)設(shè)計(jì)的重要性都不為過。我們的新解決方案可無縫提供電力和通信?！?/p>

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包括無線供電傳感器和無線充電器的汽車應(yīng)用

在工業(yè)領(lǐng)域，PowerSphyr 無縫支持無線充電的三大主要標(biāo)準(zhǔn)（磁共振、磁感應(yīng)和 AirFuel RF），能夠滿足工業(yè)工具和機(jī)械的中高功率需求。對于消費(fèi)行業(yè)，PowerSphyr 提供 SkyCurrent III（如圖3所示），這是一款終極無線充電平臺，提供雙模無線充電板和一套“快速充電”電池盒。

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手機(jī)在 SkyCurrent III 設(shè)備上充電