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飞英思特微光能采集和普通光能采集有什么区别?
(2024年6月12日更新)

在众多已知的可再生能源中,光能无疑是最著名的能量之一。特别是随着3060碳峰、碳中和政策的实施,太阳能发电光伏产业已成为资本市场和新闻媒体最关注的焦点。

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数据来源:彭博新能源财经

有些人可能会好奇,发展了几十年的光伏产业一直不温不火,为什么今天突然爆发,成为最耀眼的明星产业,这必须提到双碳政策碳达峰很容易理解,即二氧化碳排放量在2030年达到历史最高值,达到峰值后逐渐下降。碳中和的核心目的是通过各种手段抵消生产过程中排放的二氧化碳,最终实现二氧化碳的零排放。具体措施之一是利用清洁能源取代石油、煤炭等传统化石能源,从源头上减少碳排放。

光能作为储备最可再生能源,光能的来源和应用非常广泛。太阳能、蜡烛、灯光等发光物体释放的能量形式属于光能的范畴。在应用方面,除了最典型的太阳能光伏发电外,生活中常见的太阳能充电器、太阳能路灯、太阳能电梯都是围绕光能收集创造的产品。但事实上,除了传统的普通光能采集外,光能还有另一种使用方法,即微光能采集。

值得注意的是,普通光能采集和微光能采集都采用光能发电,遵循光生伏特效的基本原理,通过太阳能电池将光能转化为电能。当太阳照在太阳能电池上时P-N在内部电场的作用下,半导体材料对光子本征的吸收产生光生空穴电子对,P电势差在区与N区之间形成。当两侧连接到一定的负载时,负载就会产生电流。光产生的空穴电子越多,电势差越大,电流强度越高,这是光能发电的整个过程。

太阳能光伏发电原理

然而,普通光能收集也受到了广泛的赞扬。当谈到微光能收集时,人们总是潜意识地认为它与普通光能收集没有什么不同,有些人甚至认为微光能收集是普通光能收集的缩小版本。造成这种情况的因素很复杂,但客观地说,这与普通光能收集和微光能收集的优缺点密切相关。

光照需求不同

从照明需求的角度来看,大多数普通光能收集发电都配备了单晶硅光伏板,在室外高光照下性能更好,但这需要足够的直接照明和照明时间,发电量与光强直接相关,在阳光照明强度高的情况下,发电明显高于其他时期。此外,不同的地区和季节也直接影响了普通光能收集和发电的效率。

微光能采集主要采用弱光非晶硅光伏板,可在室内光和非太阳直射光环境下实现更高效的光电转换,光照需求远低于普通光能采集发电,即使在室内50~100lux在低照度环境下,能量采集仍能实现稳定,受光强影响较小。

不同的应用场景

从应用场景来看,两种光能采集的方向也有很大的不同。由于对光强度的要求较高,普通光能采集主要用于大型并网电站、太阳能路灯、建筑集成光伏玻璃幕墙等高光照环境设备。微光能收集由于光照需求低,室内外光强足以满足能量收集,因此应用更广泛,适用于大多数可见光源环境物联网低功耗传感器,如烟雾传感器、摄像头、智能卡等设备,可利用微光能收集实现无源无线电源。

无线烟雾传感器

能源供应的稳定性不同

从能源供应的角度来看,由于季节变化、天气条件、昼夜交替、区域环境等外部因素,普通光能采集发电不能发电或发电量很小,会极大地影响电气设备的正常使用。但对于微光收集,这些因素造成的干扰极其有限,主要是因为对光照的需求较低,甚至在室内低至50lux在光照环境下,实现稳定的取能,保证后端设备的正常稳定运行。

然而,为了实现这一点,我们不得不提到微光采集的另一个巨大优势,它直接解决了光伏面临的最大缺陷,即发电不可调度的问题。由于普通光能收集发电由光能直接转化为电能,其发电原理决定了设备不能根据后端电力需求调整电能输出峰值,虽然有电力储能模块,但由于光强波动对发电的影响,普通光能收集往往面临输出功率波动,严重影响设备的正常使用。

与普通光能采集不同,微光能采集在大多数情况下发电稳定,受光强波动的影响有限。此外,当环境光照强、发电量高时,储能模块还可以储存多余的电能,以便在夜间或无光源时为后端设备供电,从而实现能源的有序管理和应用。在满足条件的前提下,微光能采集甚至可以实现设备的永久续航。

飞英思特微光能采集

说到这里,有些人可能会想,为什么微光能收集有很多优点,但人们对它知之甚少,甚至微光能收集是普通光能收集的缩小版这样的错误观点?其中一个最重要的原因是注意力迟到了。

自1954年贝尔实验室制造第一个太阳能电池以来,普通光能采集逐渐走上了发展的快车道,2021年物联网大会上国内微光能采集真正走红。业界一致认为,在数字时代的背景下,这种无源无线供电方案将削减未来数百亿终端传感器的供电需求,大力发展无源技术将是支持物联网行业未来快速增长的关键基石。

飞英思特微光能管理模块

飞英思特作为中国第一家开始研究无源技术的公司,成功开发了微光能、温差能、射频能、振动能等清洁能源,推出了一系列低功耗物联网设备供电微能管理模块,在保证设备正常运行的前提下,大大延长了物联网设备的寿命。

以光能为例,飞英思特推出的微光能管理模块REVOMINDSFEH610可以从照明、阳光等光源中收集能量。与普通光能收集相比,经过技术改进的微光能管理模块在光照度低至50lux能量收集,管理效率高达98%。结合各种储能单元的设计,即使在夜间等无光源环境下,微光能管理模块也是如此Toshiba代理可通过储备电为设备供电,保证设备不间断可靠运行。

微光能管理模块REVOMINDSFEH610

由于电池寿命没有限制,依靠物联网设备监控数据提高运行效率的企业将受益更大。例如,在工业领域的设备预测性维护中,传统的方法是使用电池为成千上万的传感器供电,并监机、管道、固定资产等重要设备。但电池寿命有限,后期更换电池的成本必然很高。其次,在数据传输的及时性方面,电池电源传感器往往不高,以尽可能延长电池寿命。随着时间的推移,这些滞后的数据很可能会给企业的生产经营带来巨大的风险。

利用飞英思特的无源无线供电方案,企业不仅可以快速实现大规模的物联网系统部署,还可以大大延长传感器的寿命,进一步提高数据传输的频率和准确性。在设备的后期维护中,企业不需要经常更换电池,节省了大量的运行成本。

另外,考虑到帮助OEM制造商更好地进行二次开发。飞英思特系的微能管理模块采用高度集成的设计。产品开发工程师只需将传感器(如光伏电池)插入能量收集模块,然后将后端电路连接到输出,即可完成无源无线产品的原型设计。整个过程不需要太多的研发,大大降低了产品开发的人力物力成本。

在应用方面,微能管理模块系列的应用空间极大,因为它解决了电池寿命的限制。如果通过收集水流动能,飞英思特无源无线电源解决方案可以使智能水表继续运行;利用室内外光能,实现温湿度计、电子价格标签等小型设备的无源运行;利用环境中的射频能量,实现工厂区域固定资产或移动设备的定位跟踪。当然,随着应用场景的进一步发展,飞英思特的无源无线供电解决方案将越来越多地应用于各个领域。

工厂叉车等移动设备设备的定位

综上所述,虽然普通光能采集和微光能采集都采用光能发电,但各自的技术优势和应用场景不同。普通光能采集发电对光照度要求高,多用于功耗大、体积大的设备。但微光能采集对光照度的需求较低,更符合低功耗物联网设备的供电需求。从长远来看,两者的发展方向是互补的。

虽然微光能收集由于行业、政策等诸多原因发展缓慢,但现在已经得到了各行各业的关注和认可。我相信,这项技术必将在未来促进物联网产业的快速发展。飞英思特作为行业领先的无源技术企业,也将依托其在微光能收集等微能收集方面的技术领先地位,为促进双碳政策和可持续的物联网生态创造巨大价值。

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