燃燒掉的消費(fèi)看著你的手機(jī)，你意識(shí)到電池電量不足，這意味著你必須再次長(zhǎng)途跋涉到城里付錢給設(shè)備充電。當(dāng)你回到家時(shí)，天已經(jīng)黑了。你點(diǎn)燃煤油燈，在房間里投下昏暗的光芒。你的大部分收入都會(huì)被燈燒掉，并會(huì)散發(fā)出有毒氣體。呼吸與燃燒燈相同的空氣可相當(dāng)于每天吸幾包香煙。

(太陽(yáng)能電池提供清潔的能源，但固定太陽(yáng)能系統(tǒng)的效率是有限的)

三分之一的提升

對(duì)于生活在美國(guó)的大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，這種情況似乎很陌生，但對(duì)于生活在發(fā)展中國(guó)家的許多人來(lái)說(shuō)，這是一種普遍的現(xiàn)實(shí)。一種可能的解決方案是使用太陽(yáng)能等離網(wǎng)可再生能源來(lái)為現(xiàn)場(chǎng)照明和充電發(fā)電。

在本周于波士頓舉行的2019年美國(guó)物理學(xué)會(huì)3月會(huì)議期間，貝絲公園將展示她的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的一種設(shè)計(jì)，增加太陽(yáng)能電池捕獲的太陽(yáng)光量，將其能量產(chǎn)量提高近三分之一。

“在烏干達(dá)，20%至25%的人無(wú)法獲得電力，”高露潔大學(xué)副教授帕克斯說(shuō)。“一個(gè)太陽(yáng)能電池提供足夠的能量為燈供電，為手機(jī)和收音機(jī)充電。這是一項(xiàng)巨大的生活質(zhì)量改善。”

設(shè)計(jì)原理

雖然太陽(yáng)能電池板提供了可再生能源的清潔來(lái)源，但它們通常安裝在固定的框架上，并且在一天中的特定時(shí)段內(nèi)僅朝向太陽(yáng)最佳地定向。

Parks之前曾看到一種框架設(shè)計(jì)，可以讓太陽(yáng)能電池板使用懸掛的重物跟蹤太陽(yáng)。但該設(shè)計(jì)尚未經(jīng)過(guò)測(cè)試，無(wú)法確定其實(shí)際執(zhí)行情況。它也沒(méi)有針對(duì)確保商業(yè)可行性和采用的可負(fù)擔(dān)性進(jìn)行優(yōu)化。

在烏干達(dá)富布賴特獎(jiǎng)學(xué)金的一年中，她與Mbarara科技大學(xué)的學(xué)生合作，使用金屬管設(shè)計(jì)框架，當(dāng)?shù)睾腹た梢暂p松獲得和組裝。

“我們用廉價(jià)的材料制作了一個(gè)框架，讓太陽(yáng)能電池板可以全天跟蹤太陽(yáng)弧，”帕克斯說(shuō)。“這種方法可以使太陽(yáng)能更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的家庭和小企業(yè)在發(fā)展中世界。”

在她的設(shè)計(jì)中，一桶石頭放在框架的西側(cè)，一桶水放在東側(cè)。使用來(lái)自水桶的受控泄漏，重量移動(dòng)并且面板在一天中從東向西緩慢旋轉(zhuǎn)。

小型產(chǎn)業(yè)存在的可能

Parks和她的團(tuán)隊(duì)在烏干達(dá)隨機(jī)測(cè)試了20個(gè)設(shè)計(jì)。可移動(dòng)框架上的太陽(yáng)能電池比同一位置的固定太陽(yáng)能電池捕獲的陽(yáng)光多30%。

“如果這個(gè)框架被采用，它有可能為當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)創(chuàng)造一個(gè)小型產(chǎn)業(yè)，”帕克斯說(shuō)。據(jù)Parks稱，該系統(tǒng)的成本 - 太陽(yáng)能電池，電池，充電器和框架 - 比同類屋頂太陽(yáng)能電池系統(tǒng)低約10%。這種令人驚訝的簡(jiǎn)單，廉價(jià)和巧妙的方法可以增加發(fā)展中國(guó)家以及偏離地區(qū)的偏遠(yuǎn)地區(qū)人們所獲取的太陽(yáng)能。