Quần áo và túi tạo ra năng lượng?! Tưởng tượng những khả năng mới cho năng lượng tái tạo
Loạt bài này giới thiệu nghiên cứu của Toyota trong các lĩnh vực phi ô tô. Lần này, chúng tôi cung cấp một cái nhìn về pin mặt trời thay đổi hình dạng.
Bạn đã bao giờ tưởng tượng quần áo hoặc phụ kiện tạo ra điện khi bạn đi dạo quanh thị trấn chưa? Một giấc mơ như vậy có thể trở thành hiện thực.
Ví dụ: mục trong hình trên (trái) có thể dùng làm bộ sạc di động cho điện thoại thông minh và các thiết bị khác. Nó được bọc trong một trong những tấm có hoa văn ngụy trang (phải) thực chất là những tấm pin mặt trời có khả năng tạo ra điện.
Các tấm pin mặt trời thường là các vật thể vô cơ, màu đen. Tuy nhiên, nghiên cứu của Toyota đã tạo ra tất cả các loại thiết kế khả thi, từ các mẫu ngụy trang ở trên cho đến vân gỗ như những mẫu dưới đây.
Các vân gỗ thực tế trông giống ván sàn hơn là các tấm pin mặt trời thực tế.
Để tìm hiểu thêm về công nghệ cơ bản, Toyota Times đã nói chuyện với nhà phát minh nội bộ đã phát triển nó.
Không có chỗ cho bảng? Không có gì
Hãy bắt đầu bằng cách tóm tắt lại vị trí hiện tại của năng lượng mặt trời.
Chính phủ Nhật Bản đã cam kết đạt được mức trung hòa carbon vào năm 2050. Để đạt được mục tiêu này, chính phủ đang thúc đẩy việc sử dụng nhiều hơn các nguồn năng lượng tái tạo không thải ra CO2. Chính quyền thành phố Tokyo thậm chí đã ban hành một sắc lệnh yêu cầu những ngôi nhà mới phải được trang bị các tấm pin mặt trời.
Tuy nhiên, có một vấn đề lớn.
Đáp ứng mục tiêu quốc gia năm 2030 về việc áp dụng hệ thống năng lượng mặt trời sẽ yêu cầu lắp đặt bảng điều khiển tăng gấp đôi so với mức hiện tại.
Thật không may, Nhật Bản có rất ít đất bằng phẳng. Đồng thời, các dự án nhà máy năng lượng mặt trời quy mô lớn có thể gây khó khăn cho những cư dân muốn bảo vệ cảnh quan địa phương.
Giải pháp của Toyota là tạo ra các tấm pin mặt trời với thiết kế hoa văn và màu sắc có thể tùy chỉnh tự do. Ý tưởng là, vì chúng hòa hợp với cảnh quan đô thị, nên những tấm pin như vậy có thể được lắp đặt ở những nơi trước đây chưa được xem xét, chẳng hạn như tường của các tòa nhà thành phố.
Các tấm gạch hoa văn có thể được lắp vào các bức tường của nhiều khu chung cư.
Thông thường, các tấm pin mặt trời màu sẽ chặn ánh sáng mặt trời, ngăn chúng tạo ra điện. Để khắc phục vấn đề này, các nhà phát triển đã tạo ra các màng trang trí mỏng có thể áp dụng cho các tấm. Hóa ra, họ đã sử dụng công nghệ dành riêng cho các nhà sản xuất ô tô.
Một nhà sản xuất ô tô đảm nhận các tấm pin mặt trời
Taizo Masuda, Ph.D. (Kỹ thuật)
Quản lý nhóm, Bộ phận Phát triển Trung hòa Carbon.
Thiết kế là rất quan trọng đối với ô tô và Toyota đã dành nhiều năm để phát triển công nghệ sơn của mình. Giống như bạn chọn một chiếc ô tô theo thiết kế của nó, bạn sẽ có thể chọn trong số nhiều tùy chọn khi chọn các tấm pin mặt trời.
Chúng tôi bắt đầu nghiên cứu việc sử dụng công nghệ sơn ô tô cách đây sáu năm, trước khi hướng tới việc trung hòa carbon. Trong khi tài nguyên của trái đất là có hạn, thì ánh sáng mặt trời cung cấp một nguồn năng lượng vô hạn. Chúng tôi muốn tìm cách kết hợp việc tạo ra năng lượng và tính thẩm mỹ.
Vậy làm thế nào để phim cho phép ánh sáng mặt trời đi qua và tạo ra điện? Bí mật nằm ở các sắc tố được sử dụng trong sơn ô tô.
Chúng tốt nhất có thể được coi là “trong mờ”, chỉ phản chiếu các màu cụ thể và cho phép tất cả các ánh sáng khác xuyên qua và tạo ra năng lượng.
Nhóm của Toyota đã làm việc với đối tác sản xuất ô tô là Nippon Paint Automotive Coatings để phát triển công nghệ tạo ra màu đồng nhất và tiến hành nghiên cứu chung với F-WAVE, nhà sản xuất và bán lẻ pin mặt trời.
Kết quả là một công nghệ đầu tiên trên thế giới hỗ trợ các thiết kế đầy màu sắc trong khi tạo ra điện giống như các tấm pin mặt trời màu đen thông thường.
Thoạt nhìn, việc phát triển tấm pin mặt trời dường như không liên quan nhiều đến hoạt động kinh doanh cốt lõi của Toyota, tuy nhiên nó lại dựa trên công nghệ sơn mà nhà sản xuất ô tô này đã mài dũa trong nhiều năm.
Như Masuda nói, công nghệ mới này có khả năng loại bỏ tình trạng mất điện, một tuyên bố có trọng lượng trong thời đại thường xuyên xảy ra thiên tai. Chúng tôi cũng hỏi anh ấy liệu có thể tạo ra “ô tô phát điện” bằng cách gắn các tấm pin vào thân xe hay không.
Máy phát điện tư nhân trên bánh xe?
Công nghệ này có thể mang lại những lợi ích cụ thể nào nếu được áp dụng rộng rãi? Masuda giải thích.
Vì chúng có thể tạo ra điện tại chỗ mà không cần truyền tải nên có thể loại bỏ được tình trạng mất điện.
Ngay cả trong trường hợp xảy ra động đất, các thiết bị như cảm biến an ninh và hệ thống giám sát vẫn có thể tiếp tục hoạt động mà không bị gián đoạn, mang lại sự an toàn và yên tâm hơn. Cùng với việc thúc đẩy tính trung lập carbon, chúng tôi tin rằng việc áp dụng rộng rãi sẽ là vô giá vào thời điểm mà tình trạng mất điện nghiêm trọng và các thảm họa khác đang gia tăng.
Còn về khả năng gắn các tấm vào thân xe thì sao?
Điều đó là có thể về mặt vật lý và chúng tôi đã bắt đầu thử nghiệm. Rào cản lớn nhất là khó chế tạo các tấm pin mặt trời để phù hợp chính xác với bề mặt ô tô không bằng phẳng.
Ngoài ra, tăng cường màu sắc cho màng trang trí tác động đến thế hệ
hiệu quả, vì vậy chúng ta phải đối mặt với sự đánh đổi giữa khía cạnh thẩm mỹ và lượng điện năng có thể được sản xuất. Thu hẹp khoảng cách đó là chìa khóa để nghiên cứu và phát triển của chúng tôi tiến lên phía trước.
Công nghệ này đã được xuất bản trong các bài báo học thuật. Phát minh thay đổi cuộc chơi cũng đang thu hút sự quan tâm từ các nhà sản xuất đồ thể thao, công ty quảng cáo và các công ty liên quan đến xây dựng thương hiệu phát triển đô thị.
Nhu cầu phát sinh ở mọi nơi, từ các khu danh lam thắng cảnh đến đền chùa, biển quảng cáo và tường của các tòa nhà cao tầng. Hơn nữa, những bảng này cũng đang thu hút sự chú ý từ một số quý không mong muốn.
Một là để sử dụng trong quần áo được trang bị quạt cho những người làm việc dưới ánh mặt trời chói chang. Vì những điều kiện như vậy là lý tưởng để phát điện bằng năng lượng mặt trời nên quạt có thể chạy ở công suất cao mà không cần quan tâm đến tuổi thọ của pin.
Công nghệ này cũng có thể được sử dụng trong các loại quần áo và túi xách khác, bao gồm cả thiết bị đi bộ đường dài và cũng đang được điều chỉnh cho các ngôi nhà không sử dụng năng lượng. Bất chấp tiềm năng to lớn của nghiên cứu này, Masuda kể về việc ban đầu phải đối mặt với “những cơn gió ngược to lớn”.
những cơn gió ngược to lớn
Lúc đầu, nghiên cứu năng lượng mặt trời tại một nhà sản xuất ô tô như Toyota rõ ràng là một hành động dị giáo.
Vào thời điểm mà khái niệm trung hòa carbon vẫn chưa bén rễ, dự án chắc chắn không phải là ưu tiên hàng đầu của công ty. Đối với Masuda và nhóm của anh ấy, kiên nhẫn là chìa khóa.
Không biết khi nào nghiên cứu của mình có thể bị đình trệ, chúng tôi đã tiếp tục với một nhóm nhỏ vì chúng tôi tin rằng công nghệ này rất quan trọng để đạt được một xã hội trung hòa carbon.
Cuối cùng, khi động lực bắt đầu hướng tới tính trung hòa carbon và tầm quan trọng của các tấm pin mặt trời đã được công nhận, gió đã chuyển hướng theo hướng của chúng ta. Ngày càng có nhiều người, cả trong và ngoài công ty, bắt đầu ủng hộ chúng tôi. Đã từng bị bỏ qua trong quá khứ, tôi thực sự vui mừng về sự quan tâm mà mọi người đang thể hiện bây giờ.
Masuda nói rằng những lời của Chủ tịch Toyoda (lúc đó là tổng thống) đã thúc đẩy ông tiếp tục nghiên cứu.
masuda
Nghe chủ tịch nói rằng chúng tôi cần phải “bước lên thành công” là một sự khích lệ lớn. Đối với những người trong chúng tôi làm việc ở xa ánh đèn sân khấu, cảm giác như được phép tham gia lĩnh vực này.
Các thành viên khác trong Toyota cũng giúp thúc đẩy Masuda đi đúng hướng. Trong số họ có một nhà nghiên cứu cấp dưới, người đã gia nhập công ty với tham vọng lớn là giải quyết các vấn đề môi trường và chứng kiến Masuda đấu tranh một mình.
Ryota Tomizawa, Bộ phận Phát triển Trung hòa Carbon.
Mặc dù gặp phải những trở ngại trong công ty, tôi vẫn cố gắng tiếp bước Masuda (cười). Tôi muốn làm bất cứ điều gì có thể để đưa công nghệ này ra thế giới.
Tính trung lập carbon có xu hướng được coi là hạn ngạch phải đạt được, nhưng đối với tôi, sự phát triển này là về những khía cạnh tích cực của việc góp phần mang lại hạnh phúc cho mọi người bằng các tấm pin mặt trời mang lại màu sắc cho các thành phố của chúng ta.
Masuda đã có thể xoay chuyển tình thế không phải bằng cách di chuyển theo thời thế thay đổi, mà bằng cách tiếp tục hành động với niềm đam mê có mục đích.
Nhiều rào cản vẫn còn ở phía trước, đặc biệt là làm việc với các cơ sở sản xuất hàng loạt để giảm chi phí. Tuy nhiên, niềm đam mê của các nhà nghiên cứu của Toyota vẫn tiếp tục thúc đẩy sự phát triển của các giải pháp trung hòa carbon mà chỉ một nhà sản xuất ô tô mới có thể cung cấp.
