微能量采集技術(shù)在智慧城市的應(yīng)用研究

吳元鈞
發(fā)展清潔能源對(duì)于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有重大意義。由于成本和適用性的限制,目前微能量采集技術(shù)還不適合大范圍普及和應(yīng)用,微能量采集技術(shù)在智慧城市的應(yīng)用是一項(xiàng)前瞻性的研究,對(duì)于推動(dòng)5G通信技術(shù)應(yīng)用和智慧城市可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。

我國社會(huì)已步入智慧城市高速建設(shè)階段,得益于一些沿海地區(qū)供應(yīng)鏈規(guī)?;a(chǎn)的低成本優(yōu)勢(shì),我國的智慧城市發(fā)展步伐已走在世界前列。近些年有成千上萬的工程師在將物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用做得越來越豐富,從公共汽車站的標(biāo)牌到聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng),物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)大幅增長(zhǎng)的階段。但是,各類終端需要電池或市電的電力支持,往往局限了應(yīng)用場(chǎng)景,尤其在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧樓宇等一些大型智慧城市項(xiàng)目中,那些由電池驅(qū)動(dòng)的終端十分受電池的耐久度的影響,更換電池的成本往往比物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的自身成本更高。

環(huán)境中有一些經(jīng)常被忽視的閑散且清潔的能源,目前也存在一些將它們轉(zhuǎn)化成電能的基礎(chǔ)技術(shù),并且應(yīng)用到了一些諸如電燈等基礎(chǔ)電力設(shè)施上了,但由于其功率低和穩(wěn)定性不足等因素,幾乎還沒有將它們用來為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)供電。

如果通過研究對(duì)這些能量增大采集、合理存儲(chǔ)、有效釋放,能實(shí)現(xiàn)一些低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能量自給,或者是延長(zhǎng)電池耐久周期,那么不但可以節(jié)約能源開支,還能拓展更多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景,讓整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈更有生命力和可持續(xù)發(fā)展。

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智慧城市的智能終端供電現(xiàn)狀

市電和電池是目前兩種主流的供電模式。市電能提供持續(xù)穩(wěn)定的電能,但依賴建設(shè)規(guī)劃布局和存在額外的建設(shè)成本,適合持續(xù)大功率的終端。電池是一次性投入,可預(yù)測(cè)持續(xù)周期,定期更換和維護(hù),存在后期大額的人工成本,適合低功耗、數(shù)量大、有便攜和拆卸需求的終端。對(duì)環(huán)境能源的利用目前最多的是在光伏產(chǎn)業(yè),被應(yīng)用于陽光充足和少雨水氣候的地區(qū)的室外場(chǎng)景,而對(duì)不滿足或不完全滿足這些條件的場(chǎng)景,太陽能就不能發(fā)揮作用,還是只能采用電池+人工維護(hù)定期更換的方式。

2

微能量采集技術(shù)

微能量也稱環(huán)境能量,意指通過能量轉(zhuǎn)化技術(shù)從環(huán)境中獲取到取之不盡用之不竭的電能,可被電器作為電源使用。微能量的定義并不限于能量的大小,高至10W的光伏、低至uW的人體熱能,都可稱之為微能量。

本文嘗試對(duì)幾種常用的能量轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行分析,探討其在智慧城市應(yīng)用的可行性和實(shí)用性。

2.1 溫差能

半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊(制冷片)是溫差能轉(zhuǎn)化電能的關(guān)鍵元器件。利用其內(nèi)部熱交換的物理性質(zhì),通過冷熱兩面溫差產(chǎn)生電流。一般溫差在10℃以上即會(huì)產(chǎn)生微弱電能(10mW以上),50℃以上會(huì)有穩(wěn)定的1W以上電能。

半導(dǎo)體發(fā)電模塊體積小,重量輕,便于攜帶,隨著現(xiàn)代社會(huì)保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源的呼聲越來越高,人們更多地在考慮如何有效地將太陽熱、海洋熱、地?zé)帷⒐I(yè)廢熱和燃燒垃圾的發(fā)熱等地球上各種熱源產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為電能。獲得的電量比較可觀,還可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)成需要的形狀,成本也較低,可產(chǎn)業(yè)化,但受限于需有溫差環(huán)境的場(chǎng)景。

溫差發(fā)電優(yōu)勢(shì)是無噪音、無污染、安裝簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)和性能穩(wěn)定。

2.2 機(jī)械能

機(jī)械能轉(zhuǎn)化電能是利用電磁感應(yīng)原理,將磁感線圈繞永磁鐵軸心機(jī)械運(yùn)動(dòng)可產(chǎn)生高效的電能,是目前為止被發(fā)現(xiàn)最早用于發(fā)電的原理技術(shù),風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電都是利用的該類技術(shù)原理。故其應(yīng)用最為廣泛,市面上已經(jīng)成熟的產(chǎn)品包括有按壓發(fā)電模塊、振動(dòng)發(fā)電模塊和軸轉(zhuǎn)發(fā)電模塊等,作為微能量采集模塊在工作狀態(tài)下通??色@得100mW級(jí)別的電量。

優(yōu)勢(shì)是成本低、應(yīng)用場(chǎng)景廣和性能穩(wěn)定。

2.3 光能

室外傳統(tǒng)的光伏太陽能技術(shù)已被廣泛應(yīng)用,而本文討論的微能量發(fā)電技術(shù)是指新一代有機(jī)太陽能材料石墨烯OPV。石墨烯OPV即石墨烯有機(jī)太陽能電池,即便是微弱的光線或室內(nèi)光都可發(fā)電,可用于智能建筑、公共設(shè)施及航天等領(lǐng)域,適用場(chǎng)景非常廣泛。

國內(nèi)還沒有達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)技術(shù),且成本高昂,離大規(guī)模商用還要很久。

2.4 電磁波

從電磁波獲取能量的概念并不新鮮,原理與目前市面上的無線充電技術(shù)相同。來自手機(jī)信號(hào)基站、行動(dòng)裝置、Wi-Fi、藍(lán)牙與5G等產(chǎn)生越來越多的微波充斥全世界,從環(huán)境中已經(jīng)存在的無線電波中獲取能量是能量收集的豐富來源,盡管它確實(shí)需要接近發(fā)射天線。國際上有幾種無線充電標(biāo)準(zhǔn)(Qi、PMA/AirFuel-Alliance、WPC等),每種都有各種充電方法和最大充電距離。中國移動(dòng)研究院正在測(cè)試一項(xiàng)有效距離為10m的遠(yuǎn)程充電技術(shù)。

電磁波能量采集技術(shù)尚處在萌芽期,但對(duì)于微能量領(lǐng)域卻是最具潛力的技術(shù)之一。

3

微能量采集和管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

微能源的采集往往大小不穩(wěn)定且不連續(xù),這就增加了利用的難度,本次研究設(shè)計(jì)了一套可行的方案:將物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備集成能量采集裝置,并按需對(duì)其進(jìn)行放電管理。如果設(shè)備功耗較低,而能量采集裝置可獲取較多能量,則設(shè)備可實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行甚至無限期運(yùn)行。

3.1技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

微能量采集和管理系統(tǒng)工作原理如圖1所示,該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)將環(huán)境里的能量轉(zhuǎn)化成電能,并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和有效釋放,為下游端的傳感器和通信模塊供電。系統(tǒng)應(yīng)具備方便集成的特點(diǎn),在對(duì)接下游應(yīng)用時(shí)能夠方便快捷的適用各類能耗設(shè)備,最終形成一種為打造智慧城市而具備的領(lǐng)先理念、豐富場(chǎng)景和清潔能源的節(jié)能方案服務(wù)能力。

圖1 微能量采集和管理系統(tǒng)工作原理圖

我國社會(huì)已步入智慧城市高速建設(shè)階段,得益于一些沿海地區(qū)供應(yīng)鏈規(guī)模化生產(chǎn)的低成本優(yōu)勢(shì),我國的智慧城市發(fā)展步伐已走在世界前列。近些年有成千上萬的工程師在將物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用做得越來越豐富,從公共汽車站的標(biāo)牌到聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng),物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)大幅增長(zhǎng)的階段。但是,各類終端需要電池或市電的電力支持,往往局限了應(yīng)用場(chǎng)景,尤其在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧樓宇等一些大型智慧城市項(xiàng)目中,那些由電池驅(qū)動(dòng)的終端十分受電池的耐久度的影響,更換電池的成本往往比物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的自身成本更高。

環(huán)境中有一些經(jīng)常被忽視的閑散且清潔的能源,目前也存在一些將它們轉(zhuǎn)化成電能的基礎(chǔ)技術(shù),并且應(yīng)用到了一些諸如電燈等基礎(chǔ)電力設(shè)施上了,但由于其功率低和穩(wěn)定性不足等因素,幾乎還沒有將它們用來為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)供電。

如果通過研究對(duì)這些能量增大采集、合理存儲(chǔ)、有效釋放,能實(shí)現(xiàn)一些低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能量自給,或者是延長(zhǎng)電池耐久周期,那么不但可以節(jié)約能源開支,還能拓展更多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景,讓整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈更有生命力和可持續(xù)發(fā)展。

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智慧城市的智能終端供電現(xiàn)狀

市電和電池是目前兩種主流的供電模式。市電能提供持續(xù)穩(wěn)定的電能,但依賴建設(shè)規(guī)劃布局和存在額外的建設(shè)成本,適合持續(xù)大功率的終端。電池是一次性投入,可預(yù)測(cè)持續(xù)周期,定期更換和維護(hù),存在后期大額的人工成本,適合低功耗、數(shù)量大、有便攜和拆卸需求的終端。對(duì)環(huán)境能源的利用目前最多的是在光伏產(chǎn)業(yè),被應(yīng)用于陽光充足和少雨水氣候的地區(qū)的室外場(chǎng)景,而對(duì)不滿足或不完全滿足這些條件的場(chǎng)景,太陽能就不能發(fā)揮作用,還是只能采用電池+人工維護(hù)定期更換的方式。

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微能量采集技術(shù)

微能量也稱環(huán)境能量,意指通過能量轉(zhuǎn)化技術(shù)從環(huán)境中獲取到取之不盡用之不竭的電能,可被電器作為電源使用。微能量的定義并不限于能量的大小,高至10W的光伏、低至uW的人體熱能,都可稱之為微能量。

本文嘗試對(duì)幾種常用的能量轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行分析,探討其在智慧城市應(yīng)用的可行性和實(shí)用性。

2.1 溫差能

半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊(制冷片)是溫差能轉(zhuǎn)化電能的關(guān)鍵元器件。利用其內(nèi)部熱交換的物理性質(zhì),通過冷熱兩面溫差產(chǎn)生電流。一般溫差在10℃以上即會(huì)產(chǎn)生微弱電能(10mW以上),50℃以上會(huì)有穩(wěn)定的1W以上電能。

半導(dǎo)體發(fā)電模塊體積小,重量輕,便于攜帶,隨著現(xiàn)代社會(huì)保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源的呼聲越來越高,人們更多地在考慮如何有效地將太陽熱、海洋熱、地?zé)?、工業(yè)廢熱和燃燒垃圾的發(fā)熱等地球上各種熱源產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為電能。獲得的電量比較可觀,還可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)成需要的形狀,成本也較低,可產(chǎn)業(yè)化,但受限于需有溫差環(huán)境的場(chǎng)景。

溫差發(fā)電優(yōu)勢(shì)是無噪音、無污染、安裝簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)和性能穩(wěn)定。

2.2 機(jī)械能

機(jī)械能轉(zhuǎn)化電能是利用電磁感應(yīng)原理,將磁感線圈繞永磁鐵軸心機(jī)械運(yùn)動(dòng)可產(chǎn)生高效的電能,是目前為止被發(fā)現(xiàn)最早用于發(fā)電的原理技術(shù),風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電都是利用的該類技術(shù)原理。故其應(yīng)用最為廣泛,市面上已經(jīng)成熟的產(chǎn)品包括有按壓發(fā)電模塊、振動(dòng)發(fā)電模塊和軸轉(zhuǎn)發(fā)電模塊等,作為微能量采集模塊在工作狀態(tài)下通常可獲得100mW級(jí)別的電量。

優(yōu)勢(shì)是成本低、應(yīng)用場(chǎng)景廣和性能穩(wěn)定。

2.3 光能

室外傳統(tǒng)的光伏太陽能技術(shù)已被廣泛應(yīng)用,而本文討論的微能量發(fā)電技術(shù)是指新一代有機(jī)太陽能材料石墨烯OPV。石墨烯OPV即石墨烯有機(jī)太陽能電池,即便是微弱的光線或室內(nèi)光都可發(fā)電,可用于智能建筑、公共設(shè)施及航天等領(lǐng)域,適用場(chǎng)景非常廣泛。

國內(nèi)還沒有達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)技術(shù),且成本高昂,離大規(guī)模商用還要很久。

2.4 電磁波

從電磁波獲取能量的概念并不新鮮,原理與目前市面上的無線充電技術(shù)相同。來自手機(jī)信號(hào)基站、行動(dòng)裝置、Wi-Fi、藍(lán)牙與5G等產(chǎn)生越來越多的微波充斥全世界,從環(huán)境中已經(jīng)存在的無線電波中獲取能量是能量收集的豐富來源,盡管它確實(shí)需要接近發(fā)射天線。國際上有幾種無線充電標(biāo)準(zhǔn)(Qi、PMA/AirFuel-Alliance、WPC等),每種都有各種充電方法和最大充電距離。中國移動(dòng)研究院正在測(cè)試一項(xiàng)有效距離為10m的遠(yuǎn)程充電技術(shù)。

電磁波能量采集技術(shù)尚處在萌芽期,但對(duì)于微能量領(lǐng)域卻是最具潛力的技術(shù)之一。

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微能量采集和管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

微能源的采集往往大小不穩(wěn)定且不連續(xù),這就增加了利用的難度,本次研究設(shè)計(jì)了一套可行的方案:將物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備集成能量采集裝置,并按需對(duì)其進(jìn)行放電管理。如果設(shè)備功耗較低,而能量采集裝置可獲取較多能量,則設(shè)備可實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行甚至無限期運(yùn)行。

3.1技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

微能量采集和管理系統(tǒng)工作原理如圖1所示,該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)將環(huán)境里的能量轉(zhuǎn)化成電能,并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和有效釋放,為下游端的傳感器和通信模塊供電。系統(tǒng)應(yīng)具備方便集成的特點(diǎn),在對(duì)接下游應(yīng)用時(shí)能夠方便快捷的適用各類能耗設(shè)備,最終形成一種為打造智慧城市而具備的領(lǐng)先理念、豐富場(chǎng)景和清潔能源的節(jié)能方案服務(wù)能力。

表 1:M5312模組耗流

M5312在工作狀態(tài)下,能耗為100~500mW,主要取決于網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度,平均能耗約為200mW,如果是熱啟動(dòng),一次通信的工作時(shí)長(zhǎng)從喚醒、注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)、完成傳輸?shù)皆俅芜M(jìn)入休眠態(tài),時(shí)長(zhǎng)平均15~30s。

如果采用LORA通信模組,一般發(fā)射功率為10dBm,約10mW的功耗。

3.2行業(yè)應(yīng)用研究

目前各微能量采集方式提供的電量和與之對(duì)應(yīng)的通信方式,如圖2所示,可以幫助我們結(jié)合實(shí)際需求設(shè)計(jì)切實(shí)可行的微能量采集技術(shù)供電解決方案。

圖2 微能量采集方式與對(duì)應(yīng)能耗的通信方式

本文結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)為一系列智慧城市垂直行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)計(jì)了低能耗自供電終端解決方案,如熱力管道檢測(cè)系統(tǒng)的自供電智能疏水閥、自供電智能水表和無源車載定位裝置等。解決了某些場(chǎng)景下溫度過低和過高導(dǎo)致電池?zé)o法工作的問題,還替代了需定期更換電池的環(huán)節(jié),為應(yīng)用企業(yè)節(jié)省了人工成本。

3.3系統(tǒng)改進(jìn)研究

目前的微能量采集和管理系統(tǒng)還存在許多不足,我們還從“開源”和“節(jié)流”兩個(gè)方向加以改進(jìn)。

3.3.1 采用5G通信技術(shù)提升能源效率

2019年是我國的5G通信建設(shè)元年,其中5G典型應(yīng)用場(chǎng)景之一mMTC是特地為海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備應(yīng)用而設(shè)計(jì)?,F(xiàn)有基于LTE作為物理信道的NB-IoT通信受NPDCCH周期約束導(dǎo)致通信連接時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng),當(dāng)設(shè)備部署密集時(shí),NB-IoT終端設(shè)備為了完成通信任務(wù),往往需要在IDLE(空閑態(tài))排隊(duì)等候較長(zhǎng)時(shí)間。而5G的mMTC的標(biāo)準(zhǔn)確保了無線通信網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延,真正實(shí)現(xiàn)了海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的高并發(fā),當(dāng)終端通信模塊被喚醒后即可迅速注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)完成通信任務(wù),隨后進(jìn)入PSM(休眠態(tài)),通過降低了系統(tǒng)的信令開銷提升整體效率。本文將系統(tǒng)的通信技術(shù)升級(jí)到5G之后有效地為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“節(jié)流”。

3.3.2 挖缺新的微能量采集技術(shù)

本文通過研究一類叫希瓦氏菌屬的產(chǎn)電菌,設(shè)計(jì)了一套植物和微生物共生發(fā)電的實(shí)驗(yàn)?zāi)P?,用于采集生物發(fā)電。通過對(duì)產(chǎn)電菌種群培育和繁殖對(duì)濕地進(jìn)行改造,已能夠利用該裝置獲取約1W/m2的電能,未來有望達(dá)到3W/m2?;谠撋镫娔懿杉绞桨l(fā)明了一種自供電環(huán)境監(jiān)測(cè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),如圖3所示,該發(fā)明可應(yīng)用于污水處理和濕地環(huán)境監(jiān)測(cè)等應(yīng)用場(chǎng)景,為智慧城市系統(tǒng)提供了新的供能方式和新的應(yīng)用方案,為微能量采集和管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“開源”。”

圖3基于生物能的環(huán)境檢測(cè)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

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微能量采集技術(shù)應(yīng)用和研究的意義

4.1 為智慧城市可持續(xù)發(fā)展提供可再生的清潔能源

目前電池回收行業(yè)規(guī)范還處于起始階段,未來隨著電池市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,報(bào)廢電池量也會(huì)快速增加。中國移動(dòng)OneNet物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)統(tǒng)計(jì)的應(yīng)用電池供電的物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù),如圖4所示,物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)電池應(yīng)用增長(zhǎng)速度可見一斑。

圖4 中國移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端電池新增數(shù)

而廢舊電池被遺棄后如果不幸進(jìn)入了大自然生態(tài)系統(tǒng),電池的外殼會(huì)慢慢腐蝕,其中的重金屬物質(zhì)會(huì)逐漸滲入水體和土壤,造成污染。重金屬污染的最大特點(diǎn)是它在自然界是不能降解,只能通過凈化作用,將污染消除。據(jù)估算,一粒紐扣電池棄入大自然后可污染60萬升水,相當(dāng)于一個(gè)人一生的飲水量。

國際上通行的廢舊電池處理方式大致有3種:固化深埋、存放于廢礦井和回收利用。但不管哪一種都需要耗費(fèi)很大的成本。我國鋰電池回收市場(chǎng)2018年已達(dá)到50億元,業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)2020年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)156億元,社會(huì)整體支出引人注目,社會(huì)成本和環(huán)境成本驟然升高。人們一直在尋求技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上可取的科學(xué)處理方法,解決廢舊電池的問題對(duì)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源意義重大,是功在當(dāng)代、利在千秋的壯舉。

采用微能量采集技術(shù)替代電池恰好可以減輕智慧城市對(duì)處理廢舊電池的負(fù)擔(dān)。雖然微能量采集裝置也存在回收的問題,如果回收不當(dāng)也會(huì)造成新的污染,但是微能量采集裝置遠(yuǎn)不及電池的危害,且回收周期要遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于電池。有些工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目整體包含有成千上萬的點(diǎn)位,更換設(shè)備的人工成本單價(jià)一般在200~500元,這個(gè)價(jià)格甚至比設(shè)備本身的價(jià)格還高,延長(zhǎng)了使用周期就是在有效節(jié)省成本。一般電池的平均使用周期不超過3年,最長(zhǎng)的也不過是6年,但微能量采集裝置的壽命一般要求達(dá)到20年以上,所以只要在設(shè)備的回收路徑和其商業(yè)模式上達(dá)成行業(yè)共識(shí),從整個(gè)系統(tǒng)的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)角度來看是優(yōu)于使用電池的方案。

4.2 引導(dǎo)我國新材料、半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展

微能量采集技術(shù)的應(yīng)用對(duì)新材料技術(shù)、半導(dǎo)體工藝技術(shù)提出了較高的要求。前文提到的通過光能發(fā)電和采集生物電能,其發(fā)電效率都直接同材料技術(shù)相關(guān);而為降低單個(gè)模組的功耗,目前來看,主要的舉措就是采用更高工藝制程的芯片。這些技術(shù)我國尚且同世界先進(jìn)水平存在較大的差距。

2019年的中美貿(mào)易戰(zhàn),美國曾發(fā)起針對(duì)中興、華為等企業(yè)的斷芯事件給我國的半導(dǎo)體行業(yè)敲響了一記警鐘,對(duì)于關(guān)鍵技術(shù)不能再被西方國家拆脖子。

微能量采集技術(shù)在智慧城市建設(shè)的應(yīng)用將產(chǎn)生極大的市場(chǎng)需求,而很多進(jìn)口部件造價(jià)昂貴,供給得不到保障,強(qiáng)大的市場(chǎng)需求將引導(dǎo)國內(nèi)企業(yè)對(duì)于新材料、半導(dǎo)體核心技術(shù)的研發(fā)和發(fā)展。

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結(jié)束語

發(fā)展清潔能源對(duì)于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有重大意義。由于成本和適用性的限制,目前微能量采集技術(shù)還不適合大范圍普及和應(yīng)用,微能量采集技術(shù)在智慧城市的應(yīng)用是一項(xiàng)前瞻性的研究,對(duì)于推動(dòng)5G通信技術(shù)應(yīng)用和智慧城市可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。

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