能源環保時代該啟動了

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電上頭。事實上，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。舉一個簡單的例子，即是我們經常開車高速行駛在馬路當中，而車子就這么迎風奔馳而過，卻將龐大的風力發電機會棄之不顧。

事實上，一個風力采集的研究計劃顯示，只要在車輛的尾端或頂端裝設一組分流板，透過特殊的壓電模塊來采集風力的震動，一天可以產生上千瓦的發電量，可用來為車用電池充電并為車內電子組件供電。當汽車的用電系統愈來愈多，甚至連純電動車都已上路時，迎面而來的風力是該列入輔助發電的選項了。

這正是討論日多的能量采集（Energy Harvesting）的一個例子。所謂能量采集，即是設法將來自運動、射頻微波、震動、溫差、環境光線等能量加以轉換并儲存，然后周期性地驅動特定的電子裝置，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，其實由來已久，在百年前已發明的晶體無線電收音機，就是靠射頻能量的接收來驅動發聲的，完全不需要另外供電。今日的RFID卷標，也是運用類似的原理工作，但畢竟這樣的使用情境并不多。以無線感測網絡來說，希望將傳感器廣為布建在各個地方，并建立無線傳送網絡，但其通訊應用以發射電波為主，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，能夠將無線電波轉換為更大的電力。今日的環境中充斥著手機基地臺、無線電視及Wi-Fi等無線通信電波，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，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工作，但其設計概念極具啟發性。當集能效率再提升，并搭配太陽能手機背板的應用，未來不充電手機的問世還是相當值得期待的。

拜科技進展之賜，一方面是電子裝置及無線通信組件的功耗不斷降低，另一方面則是這類環境電能轉換器的技術也愈來愈進步，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程的損耗，所以使終走不出實驗室大門。今日隨著奈米材料及MEMS技術的進展，已能在微型化的條件下大幅提高轉換效率，例如一項研究同時使用硅與聚合物基板而發明了所謂的奈米發電機（nanogenerator），甚至能夠透過流動血液的機械能來為醫療用植入裝置來供電。

在環保運動中，回收、再利用早已是實行多年的垃圾減量手段。實事上，當我們將回收類、廚余、可堆肥等家用廢棄物分類出來，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俯拾皆是。如果再與低功耗設計、再生能源、智能監控與自動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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