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2023.04.25

衣服書(shū)包亦可發(fā)電!? 公開(kāi)面向再生能源普及的超出想象的技術(shù)

目錄

? 隨處都是設(shè)置場(chǎng)所
? 正因?yàn)槭窃燔?chē)公司才能實(shí)現(xiàn)的太陽(yáng)能發(fā)電方式?
? “自家發(fā)電車(chē)”的可行性
? 逆風(fēng)而行
? 在東京澀谷進(jìn)行了前所未聞的實(shí)證試驗(yàn)

只是行走在街道上,衣服和書(shū)包就能發(fā)電!這種如夢(mèng)幻般理想的事情,未來(lái)很可能成為現(xiàn)實(shí)。

譬如上圖左側(cè)圖片中的戶(hù)外商品,搖身一變竟然成了一個(gè)便攜式充電器,可以隨時(shí)為手機(jī)等隨身電器充電。其中的奧妙在于水杯瓶身上纏繞著的迷彩花紋膜(上圖右側(cè)圖片展示的物品)。其實(shí)這層膜的真正身份是裝飾膜柔性太陽(yáng)能光伏板。

提到光伏板,大多數(shù)人的第一印象都應(yīng)該是黑色的、無(wú)紋路的材料。但是通過(guò)豐田的研究,樸實(shí)無(wú)華的光伏板不僅能呈現(xiàn)出迷彩紋路,甚至可以定制各種設(shè)計(jì),比如制作成下圖中木質(zhì)結(jié)構(gòu)紋路的樣式。

這些看起來(lái)與普通地板并無(wú)兩樣的材料,其實(shí)不是木頭而是裝飾膜柔性太陽(yáng)能光伏板。

到底是怎樣的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了光伏板的錦上添花,時(shí)報(bào)采訪了豐田的技術(shù)研發(fā)博士。

隨處都是設(shè)置場(chǎng)所

首先,為大家介紹一下日本推行太陽(yáng)能發(fā)電的相關(guān)背景。

日本政府宣布要在2050年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo),呼吁普及使用零碳排的可再生能源。東京都甚至還通過(guò)了新建住宅必須設(shè)置太陽(yáng)能光伏板的義務(wù)規(guī)范條例。

但是,這里存在一個(gè)很大的問(wèn)題。

為了達(dá)到日本政府制定的到2030年實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)目標(biāo),需要增設(shè)比現(xiàn)狀多出一倍數(shù)量的太陽(yáng)能光伏板。

但是,日本適合設(shè)置光伏板的平地本就不多。而且,大規(guī)模建設(shè)大型太陽(yáng)能設(shè)施,還會(huì)引發(fā)景觀受損等問(wèn)題,會(huì)遭到當(dāng)?shù)鼐用駛兊姆磳?duì)。

針對(duì)這一課題,研發(fā)人員們想到了一種巧妙的解決辦法。他們?cè)O(shè)計(jì)出了一款可自由變換花紋圖案的裝飾膜柔性太陽(yáng)能光伏板。如此一來(lái),便可以利用圖案模擬街道景觀,即便是將其設(shè)置在城市墻壁等比較顯眼的地方,也能自然地融入周?chē)吧?/p>

上圖是模擬墻磚圖案的裝飾膜,可以將有這種紋路的光伏板設(shè)置在公寓外墻的表面上。

一般來(lái)說(shuō)太陽(yáng)能光伏板上色后,就會(huì)影響太陽(yáng)光的吸收,導(dǎo)致無(wú)法發(fā)電。但是,在光伏板上粘貼一層“能夠自由設(shè)計(jì)的裝飾膜”,便解決了這個(gè)問(wèn)題。據(jù)說(shuō),這還是活用了汽車(chē)公司獨(dú)有的技術(shù)才得以研發(fā)成功。究竟是怎么回事,讓我們通過(guò)采訪來(lái)一探究竟。

正因?yàn)槭窃燔?chē)公司才能實(shí)現(xiàn)的太陽(yáng)能發(fā)電方式?

碳中和研發(fā)部組長(zhǎng)增田泰造博士(工學(xué))

汽車(chē)非常注重外觀設(shè)計(jì),因此豐田有著常年積累下來(lái)的涂裝技術(shù)。我們希望大家能夠像選擇自己喜歡的汽車(chē)一樣,也可以憑借自己的喜好,在眾多選擇中挑選自己最心儀的太陽(yáng)能光伏板。

事實(shí)上活用汽車(chē)涂裝技術(shù)的這項(xiàng)研究,早在6年前就已經(jīng)開(kāi)始了,當(dāng)時(shí)社會(huì)環(huán)境還沒(méi)有像現(xiàn)在這般強(qiáng)烈地呼吁推動(dòng)碳中和事業(yè)。但大家都知道地球的資源是有限的,而太陽(yáng)光提供的能量卻是無(wú)限的。我們渴望研發(fā)制造出一款能夠兼顧美觀與發(fā)電的光伏設(shè)備。

那么,為什么在光伏板上貼了一層膜,卻不會(huì)影響太陽(yáng)光照射發(fā)電呢?據(jù)說(shuō)其秘密在于汽車(chē)涂裝中使用的顏料(墨水)上。

以“半透明”來(lái)比喻會(huì)更方便大家理解。噴了顏料的裝飾膜能反射特定的有色光譜,而其他有色光譜則可以正常透過(guò)膜,為太陽(yáng)能電池提供能量。

裝飾膜柔性太陽(yáng)能光伏板采用了豐田與造車(chē)伙伴——日本立邦涂料汽車(chē)有限公司,合作研發(fā)的均勻顯色技術(shù),并與制造銷(xiāo)售太陽(yáng)能系統(tǒng)的制造商F-WAVE共同推進(jìn)了研發(fā)進(jìn)度。

這種光伏板的發(fā)電效果毫不遜色于以往的黑色太陽(yáng)能光伏板,別出心裁的多彩設(shè)計(jì)技術(shù)上述世界首例。

看似與本職工作無(wú)關(guān)的太陽(yáng)能光伏板研發(fā),卻活用了造車(chē)公司多年累積而得的汽車(chē)涂裝技術(shù)。

豐田利用這種造車(chē)技術(shù),為災(zāi)害頻發(fā)地區(qū)的人們帶來(lái)了一份“不再停電”的安心感。采訪中,我們還對(duì)一件事很好奇,是否可以利用這種膜,制造一款“能夠發(fā)電的汽車(chē)”呢?

“自家發(fā)電車(chē)”的可行性

這項(xiàng)技術(shù)如能普及,將會(huì)有哪些具體的優(yōu)點(diǎn)。增田博士做出了回答。

增田博士

由于可以在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電,無(wú)需充電,因此不會(huì)再出現(xiàn)斷電問(wèn)題。

即使是在地震時(shí),“感應(yīng)防盜器”和“監(jiān)護(hù)功能”也會(huì)不間斷地運(yùn)行,這將有助于我們實(shí)現(xiàn)更安全安心的生活方式。強(qiáng)烈呼吁推動(dòng)碳中和事業(yè)的同時(shí),大規(guī)模停電等災(zāi)害卻又不斷增加,我認(rèn)為在這個(gè)時(shí)代,盡可能地導(dǎo)入該技術(shù)有著非常重大的意義。

順便一提,有可能把這種膜貼在汽車(chē)車(chē)身上嗎?

增田博士

從物理上講,這是可能的。我們已經(jīng)開(kāi)始驗(yàn)證這一想法的可行性,但加工光伏板,讓其與汽車(chē)不平整的表面嚴(yán)絲合縫,是一大難題。

還有一個(gè)兩難的問(wèn)題:裝飾膜的顏色越深,發(fā)電效率就越低。也就是說(shuō),越是加強(qiáng)設(shè)計(jì)性,發(fā)電量就會(huì)減少;如果想要增加發(fā)電量,顏色和設(shè)計(jì)上就會(huì)受到限制。解決這之間的矛盾,是未來(lái)研究研發(fā)的關(guān)鍵。

這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被發(fā)表在一篇論文中。它可以說(shuō)是一項(xiàng)劃時(shí)代的發(fā)明,體育用品廠商、廣告公司、以及城市建設(shè)的品牌設(shè)計(jì)公司,都十分關(guān)注。

該技術(shù)在各種場(chǎng)所都有極高的需求,例如街道景觀區(qū)、寺廟和神社、建筑墻和招牌等。不僅如此,它們甚至還能用于一些意想不到的地方。

例如,在烈日下工作的人會(huì)穿著配備風(fēng)扇的工作服,該技術(shù)便可活用于此。恰恰是在炎熱的時(shí)候,最適合太陽(yáng)光發(fā)電,讓人們?cè)诠ぷ鲿r(shí)無(wú)需擔(dān)心剩余電量。

此外,該技術(shù)還可應(yīng)用于登山服等衣物和背包,零能源住宅的研發(fā)也在穩(wěn)步推進(jìn)。雖然如今看來(lái),這項(xiàng)研究有著各種可能性,但在開(kāi)始時(shí)受到了巨大的阻力,可以說(shuō)是“逆風(fēng)而行”。

逆風(fēng)而行

起初,豐田作為汽車(chē)制造商,研究太陽(yáng)能發(fā)電顯然是不按常理出牌。

當(dāng)時(shí),碳中和的概念甚至也并不為世人所熟知,所以這個(gè)項(xiàng)目自然也沒(méi)有成為公司內(nèi)的優(yōu)先項(xiàng)目,我們默默承受了許多。

增田博士

不知道什么時(shí)候會(huì)被告知“停止”研究,但我們相信,要實(shí)現(xiàn)脫碳社會(huì),這會(huì)是至關(guān)重要的一項(xiàng)技術(shù),所以我們這一小群人咬緊牙關(guān),堅(jiān)持了下來(lái)。

當(dāng)碳中和終于成為時(shí)代主題,人們開(kāi)始理解太陽(yáng)能光伏板的重要性,“逆風(fēng)”變“順風(fēng)”,公司內(nèi)外都有越來(lái)越多的人開(kāi)始支持我們。我們?cè)?jīng)經(jīng)歷了很長(zhǎng)一段無(wú)人在意的時(shí)間,如今,人們能關(guān)注我們,我真的很高興。

激勵(lì)增田博士繼續(xù)進(jìn)行研究的,正是豐田會(huì)長(zhǎng)(時(shí)任社長(zhǎng))的一番話語(yǔ)。

增田博士

豐田社長(zhǎng)(時(shí)任)對(duì)我們說(shuō)道:“站在擊球區(qū)吧?!边@句話給了我們很大的鼓勵(lì)。他讓我們明白,即使我們奮斗在無(wú)人關(guān)注的角落,也可以自己站上球場(chǎng)。

增田博士的身后,還有許多共同奮斗的成員。他們是帶著解決環(huán)境問(wèn)題的雄心加入公司的研究后輩,見(jiàn)證了前輩們獨(dú)自?shī)^斗的背影。

碳中和研發(fā)部 富澤亮太

我一直注視著增田先生的背影,感受著公司的“逆風(fēng)”,努力工作(笑)。心里只有一個(gè)想法,要盡自己最大努力,不惜一切代價(jià)將這項(xiàng)技術(shù)帶給世界。

碳中和通常被看作是必須實(shí)現(xiàn)的“標(biāo)準(zhǔn)”。但當(dāng)太陽(yáng)能光伏板點(diǎn)亮街道,絢爛的街景為路人帶來(lái)幸福。能實(shí)現(xiàn)這樣美好的目標(biāo)才是我努力研發(fā)的動(dòng)力。

在東京澀谷進(jìn)行了前所未聞的實(shí)證試驗(yàn)

此外,該研究于去年8月在涉谷的正中心進(jìn)行了一次的實(shí)證試驗(yàn)。

在人來(lái)人往的SHIBUYA109前,研究人員將有廣告設(shè)計(jì)的裝飾膜貼在太陽(yáng)能光伏板上,挑戰(zhàn)實(shí)證該技術(shù)確實(shí)能夠發(fā)電——一個(gè)怎么看都不像是光伏板的裝置真的能發(fā)電嗎?

眾目睽睽下,啟動(dòng)電扇,讓發(fā)電可視化,不允許任何失敗。悶熱的都市,一股涼風(fēng)送至。

逆風(fēng)變順風(fēng),并不是順應(yīng)了時(shí)代的變化。而是因?yàn)檠邪l(fā)團(tuán)隊(duì)保持著斗志昂揚(yáng)的熱情和行動(dòng)。

仍有許多困難的問(wèn)題亟待解決,例如為實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)需降低成本等。這是碳中和實(shí)現(xiàn)進(jìn)程中,只有造車(chē)公司才能做到的事。研究人員心中的熱情如火一般炙熱,讓研發(fā)加速進(jìn)行。

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