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2023.04.25

衣服書包亦可發(fā)電??? 公開面向再生能源普及的超出想象的技術

目錄

? 隨處都是設置場所
? 正因為是造車公司才能實現(xiàn)的太陽能發(fā)電方式?
? “自家發(fā)電車”的可行性
? 逆風而行
? 在東京澀谷進行了前所未聞的實證試驗

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

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

提到光伏板,大多數(shù)人的第一印象都應該是黑色的、無紋路的材料。但是通過豐田的研究,樸實無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計,比如制作成下圖中木質結構紋路的樣式。

這些看起來與普通地板并無兩樣的材料,其實不是木頭而是裝飾膜柔性太陽能光伏板。

到底是怎樣的技術實現(xiàn)了光伏板的錦上添花,時報采訪了豐田的技術研發(fā)博士。

隨處都是設置場所

首先,為大家介紹一下日本推行太陽能發(fā)電的相關背景。

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

但是,這里存在一個很大的問題。

為了達到日本政府制定的到2030年實現(xiàn)太陽能發(fā)電系統(tǒng)目標,需要增設比現(xiàn)狀多出一倍數(shù)量的太陽能光伏板。

但是,日本適合設置光伏板的平地本就不多。而且,大規(guī)模建設大型太陽能設施,還會引發(fā)景觀受損等問題,會遭到當?shù)鼐用駛兊姆磳Α?/p>

針對這一課題,研發(fā)人員們想到了一種巧妙的解決辦法。他們設計出了一款可自由變換花紋圖案的裝飾膜柔性太陽能光伏板。如此一來,便可以利用圖案模擬街道景觀,即便是將其設置在城市墻壁等比較顯眼的地方,也能自然地融入周圍景色。

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置在公寓外墻的表面上。

一般來說太陽能光伏板上色后,就會影響太陽光的吸收,導致無法發(fā)電。但是,在光伏板上粘貼一層“能夠自由設計的裝飾膜”,便解決了這個問題。據(jù)說,這還是活用了汽車公司獨有的技術才得以研發(fā)成功。究竟是怎么回事,讓我們通過采訪來一探究竟。

正因為是造車公司才能實現(xiàn)的太陽能發(fā)電方式?

碳中和研發(fā)部組長增田泰造博士(工學)

汽車非常注重外觀設計,因此豐田有著常年積累下來的涂裝技術。我們希望大家能夠像選擇自己喜歡的汽車一樣,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能光伏板。

事實上活用汽車涂裝技術的這項研究,早在6年前就已經(jīng)開始了,當時社會環(huán)境還沒有像現(xiàn)在這般強烈地呼吁推動碳中和事業(yè)。但大家都知道地球的資源是有限的,而太陽光提供的能量卻是無限的。我們渴望研發(fā)制造出一款能夠兼顧美觀與發(fā)電的光伏設備。

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

以“半透明”來比喻會更方便大家理解。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膜,為太陽能電池提供能量。

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

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

看似與本職工作無關的太陽能光伏板研發(fā),卻活用了造車公司多年累積而得的汽車涂裝技術。

豐田利用這種造車技術,為災害頻發(fā)地區(qū)的人們帶來了一份“不再停電”的安心感。采訪中,我們還對一件事很好奇,是否可以利用這種膜,制造一款“能夠發(fā)電的汽車”呢?

“自家發(fā)電車”的可行性

這項技術如能普及,將會有哪些具體的優(yōu)點。增田博士做出了回答。

增田博士

由于可以在現(xiàn)場發(fā)電,無需充電,因此不會再出現(xiàn)斷電問題。

即使是在地震時,“感應防盜器”和“監(jiān)護功能”也會不間斷地運行,這將有助于我們實現(xiàn)更安全安心的生活方式。強烈呼吁推動碳中和事業(yè)的同時,大規(guī)模停電等災害卻又不斷增加,我認為在這個時代,盡可能地導入該技術有著非常重大的意義。

順便一提,有可能把這種膜貼在汽車車身上嗎?

增田博士

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

還有一個兩難的問題:裝飾膜的顏色越深,發(fā)電效率就越低。也就是說,越是加強設計性,發(fā)電量就會減少;如果想要增加發(fā)電量,顏色和設計上就會受到限制。解決這之間的矛盾,是未來研究研發(fā)的關鍵。

這項技術已經(jīng)被發(fā)表在一篇論文中。它可以說是一項劃時代的發(fā)明,體育用品廠商、廣告公司、以及城市建設的品牌設計公司,都十分關注。

該技術在各種場所都有極高的需求,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穿著配備風扇的工作服,該技術便可活用于此。恰恰是在炎熱的時候,最適合太陽光發(fā)電,讓人們在工作時無需擔心剩余電量。

此外,該技術還可應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。雖然如今看來,這項研究有著各種可能性,但在開始時受到了巨大的阻力,可以說是“逆風而行”。

逆風而行

起初,豐田作為汽車制造商,研究太陽能發(fā)電顯然是不按常理出牌。

當時,碳中和的概念甚至也并不為世人所熟知,所以這個項目自然也沒有成為公司內的優(yōu)先項目,我們默默承受了許多。

增田博士

不知道什么時候會被告知“停止”研究,但我們相信,要實現(xiàn)脫碳社會,這會是至關重要的一項技術,所以我們這一小群人咬緊牙關,堅持了下來。

當碳中和終于成為時代主題,人們開始理解太陽能光伏板的重要性,“逆風”變“順風”,公司內外都有越來越多的人開始支持我們。我們曾經(jīng)經(jīng)歷了很長一段無人在意的時間,如今,人們能關注我們,我真的很高興。

激勵增田博士繼續(xù)進行研究的,正是豐田會長(時任社長)的一番話語。

增田博士

豐田社長(時任)對我們說道:“站在擊球區(qū)吧?!边@句話給了我們很大的鼓勵。他讓我們明白,即使我們奮斗在無人關注的角落,也可以自己站上球場。

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)境問題的雄心加入公司的研究后輩,見證了前輩們獨自奮斗的背影。

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”,努力工作(笑)。心里只有一個想法,要盡自己最大努力,不惜一切代價將這項技術帶給世界。

碳中和通常被看作是必須實現(xiàn)的“標準”。但當太陽能光伏板點亮街道,絢爛的街景為路人帶來幸福。能實現(xiàn)這樣美好的目標才是我努力研發(fā)的動力。

在東京澀谷進行了前所未聞的實證試驗

此外,該研究于去年8月在涉谷的正中心進行了一次的實證試驗。

在人來人往的SHIBUYA109前,研究人員將有廣告設計的裝飾膜貼在太陽能光伏板上,挑戰(zhàn)實證該技術確實能夠發(fā)電——一個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,一股涼風送至。

逆風變順風,并不是順應了時代的變化。而是因為研發(fā)團隊保持著斗志昂揚的熱情和行動。

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

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