能源环保时代该启动了

今日我们谈节能减碳，大多将注意力集中在如何降低用电，或是运用再生能源发电上头。事实上，在我们的生活周遭，有太多具运用潜力的能量被白白「浪费」掉了。举一个简单的例子，即是我们经常开车高速行驶在马路当中，而车子就这么迎风奔驰而过，却将庞大的风力发电机会弃之不顾。

事实上，一个风力采集的研究计划显示，只要在车辆的尾端或顶端装设一组分流板，透过特殊的压电模块来采集风力的震动，一天可以产生上千瓦的发电量，可用来为车用电池充电并为车内电子组件供电。当汽车的用电系统愈来愈多，甚至连纯电动车都已上路时，迎面而来的风力是该列入辅助发电的选项了。

这正是讨论日多的能量采集（Energy Harvesting）的一个例子。所谓能量采集，即是设法将来自运动、射频微波、震动、温差、环境光线等能量加以转换并储存，然后周期性地驱动特定的电子装置，目标则是要做到Non-stop的永久性、自给自足地运作。

这种能源采集的概念，其实由来已久，在百年前已发明的晶体无线电收音机，就是靠射频能量的接收来驱动发声的，完全不需要另外供电。今日的RFID卷标，也是运用类似的原理工作，但毕竟这样的使用情境并不多。以无线感测网络来说，希望将传感器广为布建在各个地方，并建立无线传送网络，但其通讯应用以发射电波为主，需要更大的功率，对于电力的需求也就远远大于收音机。

日前Nokia展示了一款创新的手机原型，成功突破了晶体收音机的功率限制，能够将无线电波转换为更大的电力。今日的环境中充斥着手机基地台、无线电视及Wi-Fi等无线通信电波，以往手机设备都将其视为不受欢迎的干扰源，但Nokia这款手机则对这些电波伸出拥抱的双手，将涵盖500MHz至10GHz的电磁波尽量收集下来，并转换为电流，再传至电池充电。

当然，目前这款手机对电磁波的收集能力仍不足以维持手机一天中正常的通话工作，但其设计概念极具启发性。当集能效率再提升，并搭配太阳能手机背板的应用，未来不充电手机的问世还是相当值得期待的。

拜科技进展之赐，一方面是电子装置及无线通信组件的功耗不断降低，另一方面则是这类环境电能转换器的技术也愈来愈进步，让能量采集的应用不再只是空谈。在转换器方面，以往因转换效率赶不上转换过程的损耗，所以使终走不出实验室大门。今日随着奈米材料及MEMS技术的进展，已能在微型化的条件下大幅提高转换效率，例如一项研究同时使用硅与聚合物基板而发明了所谓的奈米发电机（nanogenerator），甚至能够透过流动血液的机械能来为医疗用植入装置来供电。

在环保运动中，回收、再利用早已是实行多年的垃圾减量手段。实事上，当我们将回收类、厨余、可堆肥等家用废弃物分类出来，每日真正丢弃的垃圾量真是少之又少。同样地，在能量的运用上仔细检讨，可回收再利用的能源确实俯拾皆是。如果再与低功耗设计、再生能源、智能监控与自动化节能控制等策略搭配运用，真正绿色节能的情境，已是为期不远。

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