如今，對新能源生產(chǎn)和轉(zhuǎn)移相關(guān)解決方案的需求越來越重要。電子應(yīng)用對我們的生活產(chǎn)生了巨大的影響。這就是為什么考慮使用能夠減少溫室效應(yīng)和二氧化碳排放的可持續(xù)方法也很重要。

與基于化石燃料的傳統(tǒng)能源相比，利用太陽能、風(fēng)能、波浪運動和生物質(zhì)能等替代能源生產(chǎn)能源的能力可以顯著減少環(huán)境影響和污染排放。例如，太陽能可以幫助發(fā)展中國家或小型山區(qū)和農(nóng)村社區(qū)配備高效、經(jīng)濟和幾乎零環(huán)境影響的發(fā)電廠來發(fā)電。近年來，光伏電池板經(jīng)歷了快速而顯著的發(fā)展，為用戶提供了越來越高效和可靠的解決方案，這些解決方案需要減少維護，并且即使在太陽輻射較低的條件下也能夠產(chǎn)生能量。同時，安裝的簡單性也增加了，受到引入能夠適應(yīng)各種類型表面的柔性面板的青睞。光伏系統(tǒng)通常與用于存儲產(chǎn)生的電力的特殊單元相結(jié)合，由或多或少根據(jù)可用預(yù)算演變而來的蓄電池制成。這些電池可以在白天積累能量，然后在夜間用于照明和為不同的負載供電。不僅如此，它們還能夠檢測停電，在發(fā)生電源故障時自動成為主要能源。與發(fā)電機不同，蓄電池能夠在不使用燃料的情況下以無聲的方式提供能量。根據(jù)可用預(yù)算或多或少地用蓄電池制成。這些電池可以在白天積累能量，然后在夜間用于照明和為不同的負載供電。不僅如此，它們還能夠檢測停電，在發(fā)生電源故障時自動成為主要能源。與發(fā)電機不同，蓄電池能夠在不使用燃料的情況下以無聲的方式提供能量。根據(jù)可用預(yù)算或多或少地用蓄電池制成。這些電池可以在白天積累能量，然后在夜間用于照明和為不同的負載供電。不僅如此，它們還能夠檢測停電，在發(fā)生電源故障時自動成為主要能源。與發(fā)電機不同，蓄電池能夠在不使用燃料的情況下以無聲的方式提供能量。

與能源生產(chǎn)同等重要的是能量的傳輸，尤其是如果這可以通過無線方式進行，而不需要使用笨重且通常令人討厭的電纜。近來，基于電磁感應(yīng)原理的無線電力傳輸技術(shù)由于兩個已成為優(yōu)先事項的應(yīng)用而重新受到關(guān)注。第一個與消費電子領(lǐng)域有關(guān)，涉及電池供電的移動設(shè)備（通常是智能手機）的充電，只需將它們放在能夠通過傳導(dǎo)傳輸電力的合適電源上即可充電。第二個主要應(yīng)用涉及電動和插電式混合動力汽車的電池充電，通過可以放置在汽車下方地板上甚至集成到路面上的設(shè)備進行充電。

在接下來的段落中，將介紹兩個高度創(chuàng)新的實際應(yīng)用，涉及利用太陽能作為電力來源和在各種類型的環(huán)境中傳輸無線能量。

柔性太陽能光伏

位于桑德蘭（英國）的 Power Roll 開發(fā)了一種創(chuàng)新的太陽能薄膜模型，能夠產(chǎn)生和儲存能量。這種太陽能薄膜輕巧靈活，能夠適應(yīng)任何類型的表面，發(fā)電成本比傳統(tǒng)光伏電池板低 20 倍。新技術(shù)基于帶有數(shù)千個微槽圖案的柔性薄膜。每個微槽只有幾微米厚，比人的頭發(fā)還小。

該解決方案提供的優(yōu)勢如下：

低成本：成品0.03美元/瓦；

重量輕：0.3 kg/m 2；

易于安裝并減少維護時間；

可持續(xù)性，由于使用完全可回收的材料和不含稀土；

適應(yīng)性：相同的技術(shù)可用于建筑物屋頂或為小型物聯(lián)網(wǎng)傳感器供電；

高功率密度：500 瓦特/公斤。

如圖 1所示，柔性薄膜能夠使用一系列電介質(zhì)和存儲材料卷對卷制造電容器。這種用于儲存能量的電容器技術(shù)提供：

超低成本制造；

卓越的能量密度；

具有電壓和電容靈活性的多種形狀和尺寸；

與濕式電解電容器相比，使用壽命更長。

圖 1概述了柔性太陽能薄膜制造過程的各個階段。

圖 1：柔性太陽能光伏的制造步驟

“與柔性太陽能技術(shù)相比，我們的技術(shù)有幾個優(yōu)勢。它非常容易生產(chǎn)。制造過程中的步驟更少，”Power Roll 董事總經(jīng)理 Neil Spann 說。他補充說：“如果你看看柔性光伏，我們可以說它要貴得多。因此，實際上，我們技術(shù)的主要優(yōu)勢是成本效益。在效率方面，我們的效率是好的。但我們的目標不是制造世界上性能最高的太陽能電池板，而是有一些技術(shù)可以推動設(shè)備向上發(fā)展。我們正在尋找一種折衷方案，一種良好的性能水平。所以我們目前的電池性能是 11%，這在某種程度上可以與有機光伏等其他柔性太陽能電池板相媲美。但我們計劃將其提高到 20%。并且由于可以定制，

通過將不同的活性材料應(yīng)用于 Power Roll 微槽技術(shù)，可以創(chuàng)建具有一系列放電時間的儲能解決方案。今天的太陽能技術(shù)要么太昂貴而無法部署，要么它們的剛性和重量使它們不適合這項工作。Power Roll 的低成本、靈活和輕質(zhì)的太陽能薄膜能夠在全新的應(yīng)用中使用可再生能源。與能源研究所 (TERI) 合作，Power Roll正在印度喜馬拉雅山 Mukteshwar 的鄉(xiāng)村安裝創(chuàng)新的太陽能微型電網(wǎng)系統(tǒng)，以產(chǎn)生和儲存能源。該系統(tǒng)包括用于發(fā)電的輕型便攜式太陽能光伏發(fā)電和用于夜間使用能源的儲能能力。每個系統(tǒng)的設(shè)計都是為了滿足每個村莊的定制需求。應(yīng)用包括為支持灌溉的水泵供電、幫助年輕人夜間學(xué)習(xí)的燈光以及為運行電話提供動力，從而訪問國家和國際知識和支持網(wǎng)絡(luò)。通過這個項目，Power Roll 還在試驗使用金屬絲張緊系統(tǒng)安裝太陽能薄膜的新方法，這使得太陽能薄膜可以快速輕松地移動到最需要的地方。

無線電力傳輸

PowerSphyr 是一家總部位于加利福尼亞州丹維爾的公司，旨在通過其智能無線電力技術(shù)徹底改變電子設(shè)備的供電方式。PowerSphyr 提供以下解決方案以適應(yīng)任何應(yīng)用：

磁共振，一種提供高功率傳輸和空間自由度的解決方案。它對附近的金屬是安全的，提供出色的熱管理并同時支持多個設(shè)備；

Qi，最簡單、成本最低的解決方案。它具有有限的空間自由度、功率傳輸和熱管理（金屬變得非常熱）。此外，該解決方案需要發(fā)射器和接收器之間的精確對準；

電容式，適用于需要非常高功率的工業(yè)應(yīng)用的解決方案；

射頻能量收集，傳感器和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的絕佳解決方案。它具有出色的空間自由度（高達 40 英尺），可用于收集現(xiàn)有頻率并支持 FCC 監(jiān)管限制。

PowerSphyr 的SkyCurrent系列無線電力傳輸和接收解決方案可在各種產(chǎn)品和模塊中實現(xiàn)快速、易于使用和安全的無線充電。每個產(chǎn)品都包含一個完全開發(fā)的參考設(shè)計。Skycurrent 產(chǎn)品的主要市場包括汽車、消費和工業(yè)。PowerSphyr 為汽車行業(yè)設(shè)計無線電源產(chǎn)品和模塊，無需電纜或精確的線圈對齊，以優(yōu)雅的工業(yè)設(shè)計和靈活的外形尺寸實現(xiàn)快速、易于使用和安全的充電生態(tài)系統(tǒng)。圖 2展示了一個汽車應(yīng)用，其中包括用于控制和監(jiān)控（燈、安全氣囊、溫度、車門等）的無線供電傳感器，以及為支持磁共振、Qi 和 RF 解決方案的乘員設(shè)備進行無線充電。

“我們的一個目標是通過重新思考汽車駕駛艙的無線供電方式來降低復(fù)雜性。這意味著移除連接器并用面向未來的無線解決方案取代傳統(tǒng)方法。

許多公司都專注于無線電源為車廂內(nèi)的移動設(shè)備充電，但使用 PowerSphyr 的新一代無線電源技術(shù)可以簡化制造、提高安全性、可靠性并降低車內(nèi)成本。

今天的車輛包含超過 200 個連接器，為關(guān)鍵功能和系統(tǒng)提供電源和通信。隨著汽車電氣化的不斷發(fā)展，我們將看到汽車的功能越來越豐富，并且越來越依賴軟件。一種新的連接方法將變得至關(guān)重要。

我們還看到車輛中的銅含量大幅增加。雖然大多數(shù)與電池和推進有關(guān)，但它也用于引導(dǎo)整個車輛的能量，”PowerSphyr 首席執(zhí)行官 Will Wright 說。

他補充說：“我們正在開發(fā)無線解決方案以降低線束和連接器的復(fù)雜性，而不是使用無線電源為手機或平板電腦充電。無論是為座椅電機、加熱座椅還是后視鏡和揚聲器供電，無線方法都能解決該行業(yè)多年來面臨的許多挑戰(zhàn)。

PowerSphyr 提供從低功率到 450 瓦的解決方案，我們每年都在努力為汽車和工業(yè)領(lǐng)域的客戶進一步推動我們的技術(shù)。

我們的主要技術(shù)是一種專有的磁共振形式，可根據(jù)應(yīng)用提供 6.78 或 13.56 兆赫的功率。我怎么強調(diào)非凡的電磁學(xué)設(shè)計的重要性都不為過。我們的新解決方案可無縫提供電力和通信。”

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包括無線供電傳感器和無線充電器的汽車應(yīng)用

在工業(yè)領(lǐng)域，PowerSphyr 無縫支持無線充電的三大主要標準（磁共振、磁感應(yīng)和 AirFuel RF），能夠滿足工業(yè)工具和機械的中高功率需求。對于消費行業(yè)，PowerSphyr 提供 SkyCurrent III（如圖3所示），這是一款終極無線充電平臺，提供雙模無線充電板和一套“快速充電”電池盒。

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手機在 SkyCurrent III 設(shè)備上充電