淺析發(fā)電地板的技術(shù)發(fā)展

接勐

摘? ?要：文章介紹了電磁發(fā)電機(jī)式、PVC太陽能光伏發(fā)電式和壓電體單元式3種發(fā)電地板，比較了其工作原理和技術(shù)特點(diǎn)，后兩種具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、造價(jià)低的特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：發(fā)電地板;可再生能源;

為了降低碳排放量，維持世界生態(tài)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，各國大力發(fā)展可再生能源技術(shù)。發(fā)電地板將行人的踩踏的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，應(yīng)用前景被廣泛看好。

據(jù)2013年10月英國《獨(dú)立報(bào)》網(wǎng)站報(bào)道，英格蘭帕維根系統(tǒng)公司設(shè)計(jì)了一款發(fā)電地板，并完成了測(cè)試，如圖1所示。當(dāng)每個(gè)行人在地板上跑跳一步，地板的發(fā)電系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生電能。其工作原理為：行人跑跳時(shí)，自上而下的機(jī)械能通過機(jī)械裝置形成地板中發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子選裝從而引起磁通量改變以產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，并存儲(chǔ)起來供用電器使用。上述每塊地板的尺寸為600×450×82 mm，重量為28.5 kg，行人每踩踏一次可以產(chǎn)生5 W的電能[1]。

荷蘭的一家“可持續(xù)舞蹈俱樂部”公司克斯曼等發(fā)明了一種發(fā)電地板。這種地板被安裝在跳舞俱樂部的場(chǎng)地中，地板上舞者的跑、跳、走的動(dòng)作，表現(xiàn)為對(duì)地板向下的沖擊和振動(dòng)，通過機(jī)械裝置把機(jī)械能形成發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使電磁式發(fā)電機(jī)發(fā)電產(chǎn)生電能，如圖2所示[2]。

2007年日本JREAST旅客鐵道株式會(huì)社與日本KEIO大學(xué)共同研發(fā)了一種發(fā)電地板。此種地板由若干個(gè)圓形或者矩形的壓電發(fā)電系統(tǒng)單元組成，每個(gè)單元獨(dú)立發(fā)電，多個(gè)單元產(chǎn)生的電能匯集并存儲(chǔ)后，給用電器供電。這種發(fā)電地板設(shè)置在有大流量人群通過的鐵路檢票入口處，人流行走對(duì)地板的踩踏，通過地板中發(fā)電單元壓電材料的發(fā)電效應(yīng)產(chǎn)生電能，給自動(dòng)檢票機(jī)供電[3]。

德國的Werner Aisslinger設(shè)計(jì)工作室設(shè)計(jì)了一款住宅室內(nèi)發(fā)電地板。此地板為高強(qiáng)度的太陽能發(fā)電板，可以支撐人們的踩踏。為了可以讓太陽光照射到地板上，住宅的頂棚和四周均為透明材料和框架構(gòu)成[4]。

我國也對(duì)發(fā)電地板進(jìn)行了科學(xué)研究。由中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研發(fā)，共有24塊小地板組成，面積為2.1 m2，所采用的科學(xué)原理是壓電效應(yīng)：利用壓電材料發(fā)生機(jī)械變形后能夠產(chǎn)生電場(chǎng)變化的特點(diǎn)，將人們行走、踩踏、跳躍等產(chǎn)生的機(jī)械能直接轉(zhuǎn)換成電能。球體上則共有432顆LED燈，接收到電能后就可以亮起來，而亮的顆數(shù)取決于市民踩踏、跳躍發(fā)出的能量。它的發(fā)電原理和上海世博會(huì)日本館展示的壓電發(fā)電地板原理相同，但材料結(jié)構(gòu)不一樣。越重的人發(fā)電越大，猛跳一下，一個(gè)人最高發(fā)電量可以達(dá)到1 W。

上述發(fā)電地板按照工作原理，可以分為傳統(tǒng)的電磁發(fā)電機(jī)式、聚氯乙烯（Polyvinyl chloride，PVC）太陽能光伏發(fā)電式和壓電體單元式，其工作原理和技術(shù)特點(diǎn)如表1所示。其中后兩種發(fā)電地板由于結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用前景被廣泛看好。

[參考文獻(xiàn)]

[1]鳳凰科技.英國開發(fā)出可發(fā)電地板每踩一步產(chǎn)生4瓦電力[EB/OL].（2013-10-17）[2019-08-10].http：//tech.ifeng.com/it/deiail_2013—10/17/30404734_0.shtml.

[2]趙璐.跳跳舞，更來電[J].新知客，2010（7）：69.

[3]彭惠民.利用行人步行進(jìn)行發(fā)電的裝置—發(fā)電地板[J].電世界，2011（5）：276.

[4]高峰.歐洲最新潮的建筑設(shè)計(jì)：地板發(fā)電[J].中國住宅設(shè)施，2010（10）：64.