电力生产和传输的关键步骤

文章作者:Stefano Lovati

今天，涉及能源生产和转移的电子应用具有根本的重要性。寻求日益可持续的解决方案，以及需要通过减少温室效应来控制二氧化碳排放，正有利于使用可再生能源。与以化石燃料为基础的传统能源相比，利用太阳能、风能、波动和生物质等替代能源生产能源的能力可以显著减少对环境的影响和污染排放。例如，太阳能可以帮助发展中国家或小型山区和农村社区装备高效、经济、几乎对环境零影响的发电厂来发电。近年来，光伏(PV)板经历了快速和重大的发展，为用户提供了越来越高效和可靠的解决方案，需要更少的维护，并能够在低太阳辐射的条件下生产能源。与此同时，安装的简洁性也有所提高，因为引入了能够适应各种类型表面的柔性面板。光伏系统通常与特殊单元相结合，以存储所产生的电力，由或多或少根据可用的预算发展的蓄电池。这些电池在白天积累能量，然后在夜间用于照明和为不同负载供电。不仅如此，它们还能检测到停电，在停电时自动成为主要能源。与发电机不同，蓄电池可以在不使用燃料的情况下以一种无声的方式提供能量。

与能源生产同等重要的是能源的传输，特别是如果这种传输可以通过无线方式进行，而不需要使用体积庞大且常常令人讨厌的电缆。基于电磁感应原理的无线电传输技术，由于两个优先的应用，在最近重新回到了前沿。第一个是与消费电子行业有关的，涉及电池驱动的移动设备(通常是智能手机)的充电，只需把它们放在一个合适的、能够通过传导传输电能的电源上就可以充电。第二项主要应用涉及电动和插电式混合动力汽车的电池充电，充电设备可以放置在汽车下方的地板上，甚至可以集成到路面上。除了不需要连接电缆，从安全角度来看，这种解决方案是非常有效的，因为它不会让用户接触到涉及的高功率的潜在风险。

在这篇文章中，将介绍两种高度创新的应用，即利用太阳能作为电力来源，以及在各种类型的环境中传输无线能源。

灵活的太阳能光伏

位于英国桑德兰(Sunderland)的Power Roll公司开发了一种创新的太阳能薄膜模型，能够产生和储存能量。这种太阳能薄膜重量轻且灵活，可以适应任何类型的表面，发电成本比传统光伏板低20倍。这项新技术是基于一种带有数千个微沟槽的柔性薄膜。每个微槽都有几微米厚，比一根头发还小。

这个解决方案的优点是:

• 成本低:成品为$0.03/W
• 低重量:0.3 kg/m²
• 安装方便，维护时间缩短
• 可持续性，由于使用完全可回收的材料和没有稀土
• 适应性:同样的技术既可以用于建筑物的屋顶，也可以用于为小型物联网传感器供电
• 功率密度高:500w /kg

如图1所示，柔性薄膜可以使用一系列介质和存储材料来实现卷对卷电容器的制造。这种电容器技术，用于存储能源，提供:

• 超低价制造
• 特殊的能量密度
• 多种形状和尺寸，具有电压和电容灵活性
• 与湿电解电容器相比，使用寿命更长

柔性太阳膜制造过程的各个阶段如图1所示。

Power Roll董事总经理尼尔•斯潘(Neil Spann)表示:“与柔性太阳能技术相比，我们的技术有几个优势。”“它非常容易制作。制造过程中的步骤更少。如果你看看柔性光伏，我们可以说它要贵得多。所以在现实中，我们技术的主要优势是成本效益。就效率而言，我们的效率是不错的。但我们的目标不是制造世界上性能最好的太阳能电池板。有一些技术推动了这些设备的发展。我们在寻找一个折中方案，一个好的表现。因此，我们目前的电池性能是11%，这在某种程度上可以与有机光伏等其他柔性太阳能电池板相媲美。 But we plan to increase it up to 20%. And thanks to the possibility of customization, there is a wide range of applications.”