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「家」是最有效率的發電廠!英國「產能房屋」計畫有望生產一座核電廠的電量

編譯:黃思敏

在英國尼思(Neath)的一座小鎮裡,一個不特別起眼的新屋計畫將打造能發電、儲電和供電的「產能房屋」(energy-positive)。若這項前導性的新屋計畫成功,則這項設計將有望大規模被執行,進而降低人們對於新發電廠的需求。(延伸閱讀:綠建築升級版「產能房屋」:不僅節能減碳,還可發電賺錢!

「這是我們所謂的『建築物即發電廠』。」英國斯旺西大學(Swansea University)創新中心「Specific」的執行長 Kevin Bygate 表示。Specific 成立的目的即是為了讓能源創新得以實踐,而這一系列產能房屋將由提供社會住宅服務的 Pobl Group 打造。

打造這項計畫所需的技術都已經存在於市場上,然而關鍵是將這些技術整合並符合經濟效益。計畫將包含 16 棟民宅及公寓,這些混合建築將一字排開以最大化屋頂及牆上太陽能板所能產生的電力。屋頂將由一層佈滿孔洞的鋼板覆蓋,太陽照射屋頂時所產生的熱空氣,能引入屋內作為暖氣,而建物彼此間共享的電池系統將保存多餘的電力,以備需要時取用或用來替電動車充電。

Specific 打造的第一棟產能房屋。

這樣的新屋將比傳統房屋貴上 10% 至 20%,然而研究人員預估成本將隨著科技的進步而降低。住在裡頭的低收入戶居民也能直接受惠於省下的電費,每年平均能省下至少 768 美元(約台幣 2 萬 4 千元)。待英國尼思小鎮的前導計畫完成,團隊預計在同一個區域打造 1200 個「產能」(energy-positive)房屋。

根據一項新研究,研究人員分析若英國有 1 百萬戶類似的產能房屋,將帶來莫大的效益。

「人們將能減少 3 吉瓦由發電廠滿足的電力需求,相當於一個大型核電廠的發電量。換句話說,你可以免費獲得一個核電廠的電量。從實際面談,英國原本就會打造更多建物,而蓋這批房子也需要一筆資金——若人們能用聰明的方法,直接打造能夠自行產生能源的房屋,則將減少對中央發電廠的需求,而這至少能省下 140 億美元(約台幣 4400 億元)。」Bygate 表示。

產能房屋的示意圖。

正當英國和其他國家都開始打造大型再生能源發電廠,Bygate 認為最有效率的方式還是家戶自己生產能源。(同場加映:節能還可以賺錢?「需量競價」鼓勵企業將省下的電「賣」回台電,度過限電考驗

「如果你能就地免費發電,這將是最棒、最符合經濟效益的解方,因為過程中不會有能源運輸的耗損。畢竟電網並不是免費的,電力從發電廠到達有需求的地方,就會產生傳輸成本。」Bygate 表示。

這些產能房屋仍將與電網連結,並將多餘的電力輸送回電網。一項研究中估計,住戶將能省下至少 60% 的電費,若住戶進一步將多餘電力售回電網,則可省下高達 85% 的電費。雖然產能房屋全年無休的產出額外能源,住戶偶爾仍須從電網取得電力,尤其是在需要暖氣的寒冬。然而,隨著科技的進步,研究者已開始測試一套能將夏天熱能儲存至冬天使用的系統,這將能造福冬季氣候寒冷的地區,而這些地區絕大部分的碳足跡來自暖氣,而非電力。

研究顯示若有 1 百萬家戶使用這套系統,40 年下來將能減少 8 千萬噸的二氧化碳排放量。這項計畫的團隊認為這套系統能複製到全世界,特別是氣候不像英國如此陰雨連綿的地區。

「如果我們能於英國使用這套系統,其他地區一定也可以。許多地區都擁有比英國多 2 倍以上的日照。」Bygate 表示,在開發中國家,相同的產能房屋將有望完全脫離對電網的依賴;而在污染排放量最大的國家,這樣的設計也能改善既存的房屋,大幅的減少生產能源對環境造成的污染。

「建物是能源最大的單一使用者,如果我們能讓建物生產、儲存和分享自己的能源,那遊戲規則就會改變。」Bygate 表示。

參考資料
In This New Neighborhood, All The Houses Are Their Own Power Stations

核稿編輯:金靖恩

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這款千變萬化的 LED 斑馬線,能與行人「對話」,即時回應行人與路況需求

2017.10.25

編譯:郭潔鈴

未來你站在馬路邊、等待過馬路時,斑馬線將於行人能安全過馬路的時機,憑空出現在你面前;如果有一大群人同時想要過馬路,斑馬線還會自動被加寬;若有滑手機的低頭族不小心闖進車陣中,路上還會閃爍警告圖示。(同場加映:「點亮」低頭族交通安全!荷蘭小鎮貼心設置「地上紅綠燈」

上述做法與現今塗在馬路上的標示看起來很像,但是差別在於,這些標示將由 LED 燈展現,因此可以不斷地隨環境變化。

「斑馬線在數十年前就出現了,但如今城市的景況已與數十年前不同。過去的交通系統設計主要以車輛為考量,但現在我們與周遭人們、與環境的互動關係已經不一樣了。」創造出這款新型態斑馬線的倫敦設計公司 Umbrellium 共同創辦人 Usman Haque 表示。 

斑馬線的新設計將以行人為優先。「通常我們聽到道路設計,都與車輛、自動車、紅綠燈控制系統有關,但是我們想要創造一種以行人為優先的斑馬線科技,能即時回應他們的需求。」Haque 表示。

「科技使道路與行人之間有更流暢的互動,且道路可以因應行人需求調適、改變,你幾乎可以將這套系統比擬為一種行人與道路『對話』的介面。」

新型斑馬線的運作方式,是以裝設在道路兩旁的相機監測路況,並利用數據與電腦的自動學習機制,來辨別過馬路者為行人、腳踏車騎士還是汽車駕駛,接著再計算每位道路使用者的速度和途徑,最後產生 LED 拼成的圖樣來暫停車輛行駛、標明腳踏車應停於何處,並幫助行人穿越馬路。而這些 LED 為了能夠承受汽車的重量,皆嵌在高強度的塑膠內。

當系統運作一段時間後,電腦會依經驗計算出行人過馬路的最短捷徑,並重新規劃斑馬線的位置來符合人類的自然途徑。這個點子其實是受螞蟻的行為啟發,螞蟻會在行走路線上留下費洛蒙,讓其他螞蟻順著同樣的位置移動,這個過程稱為「共識主動性」(Stigmergy),是一種不用事先規劃就能使複雜系統運作的方式。這個斑馬線系統還能算出從何處過馬路最安全,並引導行人至該處。

在不同的環境下,斑馬線也會做出調整。例如雨天時,系統會留給行人更寬敞的緩衝區;當早晨路人較少時,斑馬線則只會在有人接近時才出現。

目前這套 LED 斑馬線正暫時於倫敦某處的電視拍攝場景中做測試,因為那裡的馬路並不會有真正的民眾經過。斑馬線經測試過後,Haque 發現當路上的標示快速顯現時,使用者有可能不受標示干擾,也有可能受到驚嚇,兩者僅有一線之隔。

「另一個有趣的觀察是,我們發現行人很快地就能適應這種系統,甚至認為這種憑空變出一條斑馬線的科技就像超能力一樣。」

斑馬線系統仍處於雛型階段,在正式上路前仍需做一些安全性與材質的測試,或是增加一些新的功能,例如針對視障者設計可以聽得見的路標。(同場加映:台灣研究生研發導盲系統獲德國紅點獎,讓視障者不再迷失於千篇一律的導盲磚中

「這套系統對於必須因應環境不斷變化的路段特別有幫助,像是尖峰時段出現的人潮、上下學時段湧現的學生等狀況。」

參考資料
The Crosswalk Of The Future Moves And Changes To Prioritize Pedestrians

核稿編輯:金靖恩

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