夜晚好冷,來發電:科學家用「冷」發電,可望與太陽能互補

入夜後又黑又冷,太陽能技術就無勇武之地?科學家們在太陽發電技術基礎上,找到用「冷」發電的秘訣,可望在夜間與太陽能技術互補。
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▲Photo Credit: Shutterstock/ 達志影像
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入夜後又黑又冷,太陽能技術就無勇武之地?科學家們在太陽發電技術基礎上,找到用「冷」發電的秘訣,可望在夜間與太陽能技術互補。該項研究也於 9 月中發表於再生能源專業期刊 Joule

根據 Digital Trends 報導,科學家們採用平價熱傳導發電裝置,在沒有主動熱輸入的情況下,能夠利用寒冷來發電。這個發電過程稱為輻射天空冷卻(radiative sky cooling)技術,可以產生足夠電力為 LED 燈供電,與使用太陽能板發電的技術類似,差別只在於:發電的動力並非是太陽,而是來自於夜間溫度變化。

近年來,隨著家庭、企業安裝太陽能發電裝置的成本降低,太陽能也愈來愈流行,特別是在亞洲和中東沙漠地區,「太陽能農場」的發展尤其迅速。不過,太陽能板雖然可以配備電池,把日間能量儲存下來以備夜間使用,然而,太陽能發電的技術成本仍然不低,也無法在晚上充電。

參與該研究的美國加州大學洛杉磯分校材料科學與工程學助理教授 Aaswath Raman  指出,當夜晚太陽能電池無法運作時,利用「寒冷」的發電方式可以與太陽能互補,夜晚到了就上場運作。這樣的發電方式不僅能適用於照明,也能在偏遠地區或需要夜間發電的場所發揮功用。

Aaswath Raman 與來自史美國丹佛大學的另外兩名科學家 Wei Li 和 Shanhui Fan 合作,開發出一種利用輻射冷卻的裝置,這種裝置面向天空的那一面可將部分熱量作為熱輻射傳遞到大氣中,讓裝置本身降到比周圍更低的溫度。

這樣的原理就像是在寒冷夜晚裡,草地上會形成「霜凍」,因此科學家們認為即便入夜後沒有太陽,仍然可以用「冷」發電,並生產再生能源。團隊之前也在史丹佛大學加州校區建築物的屋頂上進行測試,部分測試也取得成功。

儘管這樣的技術會大大降低功率輸出,但 Aaswath Raman 認為,此種方式可以在太陽能電池無法運作的夜晚幾個小時裡,擔任「補足」角色。

核稿編輯:Anny

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從物流到巡檢!無人機小兵立大功,助產業翻轉應用場景、加速智慧城鄉腳步

隨著科技進步,在推動智慧城鄉的道路上,已發展出應用無人機來縮短城鄉差距、加速產業應用佈局,同時提升民眾的生活品質。
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photo credit:經濟部工業局
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談起無人機會令你想到什麼?對多數消費者而言,第一時間聯想到的或許是結合影音、娛樂的應用場景,藉由飛行優勢捕捉各種畫面、創造更有趣的觀賞體驗,但其實無人機早已升級,在許多我們意想不到的場域裡發揮它的技術,改善我們當前的生活品質。

根據 DRONEII.Com 的報告指出,全球無人機市場將從 2018 年 140 億美元、一舉躍升到 2024 年 430 億美元,其中能發揮無人機應用的場景除了熟悉的娛樂、拍攝外,勘/救災、預警系統、資料蒐集與分析與環境監測等,亦是無人機可著力之處。

看準無人機所具備的這些優勢,讓經濟部工業局在「普及智慧城鄉生活應用計畫」中,善用無人機的價值,讓它得以跳脫娛樂拍攝場景,以物流、巡檢等角色走入偏鄉,為在地民眾以科技力注入創新活水。

看無人機如何從物流到巡檢,翻轉智慧城鄉

「智慧城鄉的目的就是要透過科技力,讓偏鄉地區的民眾也能同步享受等同於都會區的資源與生活品質。」作為國內長期投入研發無人機的中光電智能機器人王仲平協理觀察,這也是為什麼中光電加入「普及智慧城鄉生活應用計畫」後,選擇以物流、巡檢等場景作為起手式,希望藉由技術的輔助讓偏鄉地區的生活體驗可以再升級。

攤開 Google 地圖,從新竹火車站前往尖石鄉的路程接近 3 小時,途中更是九彎十八拐,也常因天災造成道路坍方,切斷輸送物資的主要管道。「但這趟路對無人機而言僅需 10 分鐘」在天氣許可下,無人機能垂直飛行加速物資運送,讓偏鄉在資源需求上邁進了一大步。當然,王仲平也解釋,這樣的場景是需要串接地方政府、物流業者乃至於零售業者都缺一不可,中光電發揮在無人機的技術與專業,攜手夥伴們才能讓智慧城鄉的發展被實現。

而這項技術也已輸出海外、與日本樂天合作。王仲平透露,目前已在白馬山進行試飛,在高低落差近 1600 公尺、往返距離約 10 公里的地區,以無人機方式將貨物運送至目的地。讓過去需要耗費車程、人力約 7 小時的路途,如今只需要 10 分鐘就能解決,不只能運送物資上山、也同時能將山上的垃圾運下來,藉由無人機創造雙向價值、提升偏鄉的生活體驗。

除了物流場域,巡檢應用也同樣能發揮無人機效益。王仲平表示,電塔維護關係著偏鄉居民的生活及維修人員的生命財產安全,過去動輒爬上高處修繕或需要跨域的奔波,不僅耗時耗力、也可能有人為無法判斷的疏漏發生。如今在無人機的輔助下,不僅大範圍的檢測不成問題,因不受空間影響、更能 360 度的徹底檢查,即便在環境惡劣的山區也難不倒它。

photo credit:經濟部工業局

用「眼睛」跟「大腦」,讓無人機更智慧地徜徉在場域中

無人機之所以能實現如此多應用場景、強化偏鄉地區生活品質與智慧水準,全仰賴技術上的突破,「你就想像現在的無人機其實是台會飛行的掃地機器人,」王仲平生動地解釋。傳統無人機因缺乏人工智慧的導入,讓任務執行依舊需要耗費大量人力監控,也可能因人為操作而發生意外,而這也是為什麼中光電在研發無人機的第一天起,就希望能賦予智慧設計,讓無人機能具有思考與判斷能力。

首先,要能被稱作為智能機器人就需要配置影像辨識系統,王仲平表示這讓無人機如同人眼一般,能捕捉外界影像,讓它在執行任務時能採集需要的資訊,同時透過 SLAM 避障技術,協助無人機判別外界的障礙物,無論在運輸或是巡檢的過程中,更加順利。

此外,智能機器人也需要具備良好的運算平台、就像是大腦一樣,能將捕捉到的影像進行分析、並且建立模型,以利未來在同一條路徑上的飛行時,可以更加熟悉、也讓這台無人機得以減少對人為操作的依賴,加速對偏鄉服務的提供效率。

偏鄉需求大,無人機應用潛力無窮

「其實物流體系的成本有 75% 都是耗費在最後一哩路。」王仲平說,若能借重無人機的技術突破瓶頸,相信在偏鄉的民眾生活品質將會有大幅度邁進,同時為加快腳步,他認為每個物流節點都需要擁抱數位工具、面臨數位轉型,才能攜手翻轉當前的應用場景。

展望未來、王仲平更是滿心期待,他相信還有很多場域正等著無人機發揮技術突破現有框架,「你能想像如果我們有空中計程車的時候嗎?那將會是航空界的革命性發展,也將為偏鄉居民的醫療帶來全新的體驗。」短程的載人運送服務將可能為偏鄉居民、甚至是因登山發生意外的狀況,有了更即時與效率的幫助。藉著這次的計畫,王仲平相信在攜手產官學一同合作打造可落地的應用,就能讓更多人看見無人機的價值、也才能加速偏鄉擁抱智慧科技。

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