能源環(huán)保時(shí)代該啟動(dòng)了

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

事實(shí)上，一個(gè)風(fēng)力采集的研究計劃顯示，只要在車(chē)輛的尾端或頂端裝設一組分流板，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(chē)用電池充電并為車(chē)內電子組件供電。當汽車(chē)的用電系統愈來(lái)愈多，甚至連純電動(dòng)車(chē)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，即是設法將來(lái)自運動(dòng)、射頻微波、震動(dòng)、溫差、環(huán)境光線(xiàn)等能量加以轉換并儲存，然后周期性地驅動(dòng)特定的電子裝置，目標則是要做到Non-stop的永久性、自給自足地運作。

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(xiàn)電收音機，就是靠射頻能量的接收來(lái)驅動(dòng)發(fā)聲的，完全不需要另外供電。今日的RFID卷標，也是運用類(lèi)似的原理工作，但畢竟這樣的使用情境并不多。以無(wú)線(xiàn)感測網(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(xiàn)傳送網(wǎng)絡(luò )，但其通訊應用以發(fā)射電波為主，需要更大的功率，對于電力的需求也就遠遠大于收音機。

日前Nokia展示了一款創(chuàng )新的手機原型，成功突破了晶體收音機的功率限制，能夠將無(wú)線(xiàn)電波轉換為更大的電力。今日的環(huán)境中充斥著(zhù)手機基地臺、無(wú)線(xiàn)電視及Wi-Fi等無(wú)線(xiàn)通信電波，以往手機設備都將其視為不受歡迎的干擾源，但Nokia這款手機則對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)，并轉換為電流，再傳至電池充電。

當然，目前這款手機對電磁波的收集能力仍不足以維持手機一天中正常的通話(huà)工作，但其設計概念極具啟發(fā)性。當集能效率再提升，并搭配太陽(yáng)能手機背板的應用，未來(lái)不充電手機的問(wèn)世還是相當值得期待的。

拜科技進(jìn)展之賜，一方面是電子裝置及無(wú)線(xiàn)通信組件的功耗不斷降低，另一方面則是這類(lèi)環(huán)境電能轉換器的技術(shù)也愈來(lái)愈進(jìn)步，讓能量采集的應用不再只是空談。在轉換器方面，以往因轉換效率趕不上轉換過(guò)程的損耗，所以使終走不出實(shí)驗室大門(mén)。今日隨著(zhù)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換效率，例如一項研究同時(shí)使用硅與聚合物基板而發(fā)明了所謂的奈米發(fā)電機（nanogenerator），甚至能夠透過(guò)流動(dòng)血液的機械能來(lái)為醫療用植入裝置來(lái)供電。

在環(huán)保運動(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，當我們將回收類(lèi)、廚余、可堆肥等家用廢棄物分類(lèi)出來(lái)，每日真正丟棄的垃圾量真是少之又少。同樣地，在能量的運用上仔細檢討，可回收再利用的能源確實(shí)俯拾皆是。如果再與低功耗設計、再生能源、智能監控與自動(dòng)化節能控制等策略搭配運用，真正綠色節能的情境，已是為期不遠。

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