第 561 期文章

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設計與能源的拉鋸(上) 風風火火的未來

炎熱夏季即將到來,供電問題又成關注焦點。在石化能源逐漸枯竭,核能前景不明的狀態下,愈來愈多設計也走向擁抱「清潔能源」,除使用太陽能、風電、水力,運用生質能的巧思也不斷湧現;而改以電力驅動或以智慧裝置節能的創意,更在食、衣、住、行、育、樂等面向不斷改寫人類生活經驗。

 

未來世界,朝向清潔能源發展的趨勢已勢無可擋。過往在水力、風電、光能等領域的技術侷限如今被一一打破,尤其近年「電動」蔚為顯學,電池技術突破後,以往只能憑空想像的場景,如今紛紛成真,劇烈改變人類的生活。
舉「飛行」來說,打從飛機問世以來,石化燃料始終是發動機主要推進來源。但靠日光或是電能飛行,現在再也不是天方夜譚。


首先,太陽能光電的觸角,已經伸向航空界,瑞士探險家博爾施柏格(André Borschberg)與皮卡德(Bertrand Piccard)共同打造的「陽光動力號」(Solar Impulse),就完全採取太陽能為動力,創下新紀錄,不但曾經橫跨4萬公里,還完成環繞世界一周壯舉,將人類科技推向另一全新境界。


未來的飛機,不只可靠光電推進,有了太陽能實驗機大獲全勝後,民航也朝向「電動」發展,歐洲最大廉航業者之一英國易捷航空(easyJet)便宣布與美國新創公司Wright Electric合作,預計十年內開發出完全使用太陽能動力的百座電動客機,用於航程兩小時內的英國與歐陸航班,實現無碳排與低噪音的環保理想。屆時諸如倫敦至巴黎、阿姆斯特丹等都會的航班,可望採用此型環保客機。


大型航空器向來為人詬病之處,就是身為排碳量龐大的汙染源。雖然全球民航龍頭—空中巴士與波音研發的新一代客機號稱可減少15%以上油耗,起飛與降落噪音也可降低一半,但終究無法脫離石化燃料,排放大量二氧化碳難以避免。所幸目前太陽能電池技術在逐漸成熟的狀況下,新研發的電動飛機預估將比傳統客機再靜音一半,造價也再便宜一成,形成研發這項新技術的誘因。

 

廢棄物變黃金 回收兼發電

除了太陽能,生質能源(Biomass Energy)近期也備受矚目,逐漸運用在新型態的交通工具設計。像是英國GENeco便領先全球,推出以廚餘和人類排泄物為動力的Bio-Bus生質能源巴士,行駛於布里斯托(Bristol)等城市。根據估算,儲存在公車車頂的生質燃料,每加滿一次可行駛三百公里;這也就是說,五名成人在一年內所製造的廚餘和排泄物,可讓公車跑上這個距離,讓人不得不讚嘆廢棄物變黃金的強大潛力。


根據國際能源總署統計,生質能早已躍身全球第四大能源,僅次於石油、煤及天然氣,除了供應全球約14%的初級能源需求,也提供開發中國家35%能源,是目前最廣泛使用的再生能源。


所謂生質能源,泛指由生物產生的有機物質,舉凡林木業所衍生的木屑,或是稻殼、蔗渣、玉米梗、豆莢、咖啡渣、酒糟等廢棄物,乃至都市廢水、垃圾掩埋、牲畜養殖所產生的沼氣,通通可重新利用,藉由細菌將廢棄物內的有機物質分解以得到可燃性氣體,製成生質甲烷,用以發電、產生熱能。


跟柴油比起來,生質能源可減少97%的有害懸浮顆粒排放,這些有害物質很容易經肺部吸進人體血流,對健康產生很大危害。除此之外,使用生質能源也能顯著減少二氧化氮以及二氧化碳,避免酸雨、霧霾產生,可以說是好處多多。


由於人類的排泄物會產生「沼氣」,透過發酵、轉酯等生物轉換技術,便能提煉出交通工具燃料,適合於燃燒或引擎使用。因此除了英國,丹麥等地亦陸續推出生質能源巴士,朝向低碳排的環保理想邁進。相較於即將枯竭的石化燃料,廚餘與排泄物雖碳排量減少得還不夠,但「取之不盡,用之不竭」的特性,為人類的能源未來帶來新曙光。

電動重機 酷炫拉風

不只大型交通工具設計成為關注焦點,最為攸關民生的短程載具,也有愈來愈多新概念發想。


像是兩輪的重機,也開始有了新氣象。中歐奧地利的工程師,研發新型電動摩托車,不但外型酷炫,而且兼顧功能性,單次充電就能夠行駛300公里,三萬美元的售價,讓它受到不少矚目。


跟傳統引擎相比,純電力驅動的摩托車Johammer J1極度靜音,最高時速可達120公里,單次充電只需3.5個小時。它最「聰明」之處,就在於馬達也能成為發電機,下坡或踩煞車時,電力可回充至鋰電池。而且仔細一瞧,流線車身不似一般傳統摩托車載有儀表板,舉凡速度與電量等資訊,都改顯示於圓形後照鏡;傳統的腳控踏板也不復見,只有前後兩個腳踏墊,提供騎士兩種不同駕馭姿勢。

輕型載具 未來都會新寵

再來,對於地處熱帶的人們來說,全罩式交通工具諸如汽車,雖有遮風避雨之利,但卻帶來大量汙染;半罩式的交通工具如「嘟嘟車」,儘管移動靈活、價格廉宜,卻逐漸被大城市淘汰。
南非發明家Neil du Preez在深入研究後發現,都會區短程交通,通常高達八成不超過4公里,使用傳統耗能的計程車接駁,十分不環保,他設計出一款既環保、又能為消費者看緊荷包的另類交通工具Mellowcabs,結合了汽車與嘟嘟車的雙重優點。


這款三輪計程車由鋰電池驅動,除煞車系統可自動回充電力,車頂活動式太陽能板亦可提供高達35%動力來源。除了車身輕盈、通風,座椅下還有儲物空間,成為因應都會交通擁塞與環保低碳風潮而問世的產品,可結合手機app、網站或叫車中心形成服務網。


一天最高可跑120公里的Mellowcabs,除配備有防撞感應警告器,以增加安全性,它回收PET製成的車身,也可充當廣告空間,並作為觀光導覽用途,特別適合在開發中國家都市使用。它在推廣上最大的誘因,是車資便宜不少,在3至4公里的車程距離內,與捷運、火車接駁,費用大多低於2美元,創造平價、高效、無碳排的另類交通方案。


若從數據推想,每輛Mellowcab每日可減少12公斤二氧化碳排放,一年就可減少高達4.3噸廢氣。也因為這創意既能兼顧環保節能,又能創造在地就業機會,因此從88國的八百多件作品中勝出,獲得西門子Siemens Stiftung Empowering People Award獎項肯定。

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