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 　　美國“陸軍技術(shù)”網(wǎng)站2013年11月25日發(fā)表了格蘭特•特恩布爾的文章：Wearable solar cells for soldiers: Running out of energy？。文章指出，雖然世界各國都在大力發(fā)展可穿戴式太陽能技術(shù)，但是由于缺乏國際合作機(jī)制，該項目進(jìn)展緩慢。目前美國、英國和澳大利亞在這一領(lǐng)域居于世界領(lǐng)先地位，并分別取得了一定的突破。但作者認(rèn)為，這一技術(shù)要想得到廣泛應(yīng)用至少還需要10年時間。文章編譯如下：

　　世界各地的防務(wù)組織為了開發(fā)可穿戴式太陽能技術(shù)已經(jīng)耗資數(shù)百萬美元，這一技術(shù)將為戰(zhàn)地士兵的充電電池提供持續(xù)的能量之源，而且士兵們將不再需要攜帶大量沉重的備件。但是戰(zhàn)地士兵什么時候才能真正受惠于穿戴式太陽能技術(shù)呢？

　　氣候變化的影響以及有限的天然資源是我們這個時代面臨的最大挑戰(zhàn)。能源的大量消耗不僅耗費(fèi)了巨額資金，而且還會對環(huán)境造成破壞，這些問題已經(jīng)引起了各國政府、企業(yè)和民眾的關(guān)注。

　　世界各國的軍隊都在試圖減少能源消耗并且更加專注于發(fā)展可再生能源技術(shù)。據(jù)美國國防部提供的資料，美軍在2012年消耗的液體燃料估計價值164億美元。預(yù)計今年的液體燃料消耗價值將增加至170億美元。

　　美國軍方超過一半的液體燃料依靠進(jìn)口。成本的限制和自然資源的稀缺性交織在一起，不但令許多美國規(guī)劃人員深感憂慮，其他擁有大規(guī)模國防力量的國家，例如英國和澳大利亞也同樣如此。

　　為了解決美軍的能源消費(fèi)問題，美國國防部在2011年發(fā)布了《作戰(zhàn)能源戰(zhàn)略》（Operational Energy Strategy）。美軍希望通過使用可再生能源，使軍隊具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性。

　　這項技術(shù)的最新進(jìn)展是將光伏太陽能電池集成到士兵的單兵裝備和制服上。電池集成到經(jīng)常使用的背包和頭盔上，可以在戰(zhàn)地不斷地為士兵補(bǔ)充能量。盡管軍方在這一領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步，但挑戰(zhàn)依然存在。

　　穿戴式太陽能技術(shù)的優(yōu)勢

　　專家稱，通過太陽能為電池充電，可以顯著地減輕士兵的載荷重量，因為他們不需要攜帶大量的備用電池。

　　“現(xiàn)代步兵越來越依賴于電力，然而，電池和其他能源存儲系統(tǒng)只能提供有限的能量，”澳大利亞國立大學(xué)可持續(xù)能源系統(tǒng)中心（Centre for Sustainable Energy Systems，CSES）業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理伊戈爾•斯克里亞賓（Igor Skryabin）解釋說，“從環(huán)境中獲取能量是一種可行的選項，并且沒有任何其他形式的能量可以與太陽能相匹敵。”

　　可持續(xù)能源系統(tǒng)中心已與澳大利亞國防科學(xué)與技術(shù)組織（DSTO）合作，開發(fā)出軍用薄片太陽能電池（SLIVER solar cell）模塊。這些太陽能電池非常薄且非常柔軟，具有極高的功率重量比，能夠根據(jù)各種復(fù)雜的形狀而重塑，例如頭盔。2014年初，澳大利亞國防部將對改進(jìn)的模塊進(jìn)行驗證。

　　斯克里亞賓認(rèn)為，目前可穿戴式太陽能技術(shù)的發(fā)展缺乏國際合作。“不同國家的獨(dú)立研發(fā)會導(dǎo)致閉門造車的現(xiàn)象，自然，其進(jìn)度也無法與匯集國際精英的合作項目相比。更多的合作必將加快可穿戴太陽能電池技術(shù)的進(jìn)展，”他補(bǔ)充道。

　　發(fā)展可穿戴技術(shù)沒有什么科學(xué)依據(jù)嗎？

　　2011年，英國的國防科學(xué)與技術(shù)實驗室（DSTL）公布了自己的名為“太陽能士兵”（Solar Soldier）的可穿戴式太陽能項目。通過與一些英國大學(xué)的合作，該項目將可穿戴式太陽能光伏電池與熱電裝置相結(jié)合，為士兵提供“二十四小時”電能。

　　2011年12月，“太陽能士兵”項目完成，此后英國國防部在這一領(lǐng)域再無任何動作。國防科學(xué)與技術(shù)實驗室發(fā)言人在接受陸軍技術(shù)網(wǎng)站采訪時說，該項目的主要目標(biāo)之一是評估太陽能帶來的好處，同時也發(fā)現(xiàn)存在的弊端。

　　“在一些情況下，太陽能電池板的好處可能會被電纜或者能夠為電池補(bǔ)充能量的充電器所抵消，特別是如果士兵正在執(zhí)行一個短期任務(wù)，幾乎沒有時間去利用更多能量的情況下，”國防科學(xué)與技術(shù)實驗室發(fā)言人解釋說。

　　“對于一些能夠在陽光充足的條件下執(zhí)行的長期任務(wù)，這一技術(shù)對非關(guān)鍵設(shè)備的好處就會體現(xiàn)出來，”他繼續(xù)說。“但是，目前的穿戴式太陽能電池的性能水平還不足以減少任務(wù)關(guān)鍵裝備所需的備用電池數(shù)量。這項技術(shù)在未來得到改進(jìn)后將很有可能在‘未來士兵系統(tǒng)’發(fā)揮更大的效用。”

　　海軍陸戰(zhàn)隊簡易巡邏系統(tǒng)：一個以美國為首的可穿戴式太陽能計劃

　　這種在陽光充足條件下執(zhí)行長期任務(wù)時獲取能量的能力，對于步兵部隊，例如，美國的海軍陸戰(zhàn)隊可能用處很大。海軍陸戰(zhàn)隊的士兵們的巡邏任務(wù)經(jīng)常持續(xù)數(shù)周，而不是數(shù)天，沒有辦法為無線電臺和其他裝備充電。這意味著他們必須攜帶大量的個人載荷，有時甚至重達(dá)70千克。

　　之所以需要這么多裝備，是因為指揮官們都必須確保他們的士兵在緊急情況下或變更任務(wù)時有足夠的冗余裝備，即所謂的“安全系數(shù)”。

　　“當(dāng)你沒有辦法以任何方式獲取能量時，你最終將使用計劃中的安全系數(shù)，”美國海軍陸戰(zhàn)隊上尉弗蘭克•弗曼說，“當(dāng)需要4節(jié)電池的時候，我將攜帶6節(jié)或者8節(jié)電池，因為這將給我?guī)硭枰陌踩小?rdquo;

　　弗曼上尉現(xiàn)在是海軍研究局遠(yuǎn)征機(jī)動作戰(zhàn)和抗擊恐怖主義處（Naval Research's Expeditionary Maneuver Warfare and Combating Terrorism Department）后勤項目主管，該機(jī)構(gòu)總部設(shè)在弗吉尼亞州阿靈頓。作為一名海軍陸戰(zhàn)隊軍官，他有著淵博的知識和敏銳的洞察力，再加上接受過應(yīng)用物理學(xué)研究生教育，所以他成為了研發(fā)新一代穿戴式太陽能設(shè)備——即所謂的海軍陸戰(zhàn)隊簡易巡邏系統(tǒng)（Marine Austere Patrolling System，MAPS）——的最佳人選。

　　海上簡易巡邏系統(tǒng)包括一張堅固耐用且柔軟的太陽能面板，能提供大約30％的效能，并且只有一張紙大小。在10月份，第5海軍陸戰(zhàn)團(tuán)第1營在加利福尼亞州山地作戰(zhàn)訓(xùn)練中心現(xiàn)場測試過程中使用了海上簡易巡邏系統(tǒng)。

　　克服可穿戴式太陽能在財政緊縮時代的挑戰(zhàn)

　　“海軍陸戰(zhàn)隊員們很快就適應(yīng)了新技術(shù)。”弗曼說，“得到的反饋信息總體上非常積極，太陽能電池板性能良好，并減少了他們的電池需求。”

　　海軍陸戰(zhàn)隊的官員承認(rèn)，可穿戴式太陽能的發(fā)展環(huán)境充滿挑戰(zhàn)，這意味著該項目將經(jīng)歷一種漸進(jìn)式的，而不是革命性的發(fā)展過程。國防預(yù)算削減，特別是研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)的削減，意味著更多的軍隊專注于研發(fā)軍隊需要的關(guān)鍵技術(shù)。

　　“軍隊對于投資這一領(lǐng)域沒有太多的興趣，原因主要有兩個：第一，民營企業(yè)正在年復(fù)一年的改進(jìn)太陽能技術(shù)；第二，我們在阿富汗的作戰(zhàn)行動已經(jīng)接近尾聲，下一次軍事行動在什么地方展開還存在著很大的不確定性。”

　　那么，會不會有一天，美軍將訂購成千上萬套可穿戴式太陽能裝備呢？“我們相信這一天肯定會到來，但不是現(xiàn)在，”弗曼說。“我懷疑你會看到一些特殊應(yīng)用，比方說，未來幾年特種部隊將應(yīng)用這一技術(shù)，事實上，特種部隊已經(jīng)在某種程度上應(yīng)用了這一技術(shù)。但要廣泛的采用穿戴式太陽能技術(shù)，我覺得我們可能還要再等10年時間。”

　　克隆商業(yè)性的太陽能創(chuàng)新技術(shù)

　　隨著軍方的關(guān)注點從非關(guān)鍵技術(shù)轉(zhuǎn)移，我們可能會進(jìn)入一個由越來越多的商業(yè)部門和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)主導(dǎo)的可穿戴式太陽能技術(shù)創(chuàng)新的時代。大型的靜態(tài)設(shè)施太陽能技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)卓有成效。

　　荷蘭的“可穿戴式太陽能”項目就是商業(yè)驅(qū)動的范例，這一項目由Gelderland Valoriseert公司的克里斯蒂安•霍蘭德（Christiaan Holland）主導(dǎo)，并得到奈梅亨大應(yīng)用科學(xué)系學(xué)生的協(xié)助。2013年6月荷蘭推出了一款適合日常穿著的太陽能充電連衣裙和外套。這些衣服是由寶琳•范東恩（ Pauline van Dongen）設(shè)計，太陽能電池板是專業(yè)軍士格特•楊•約恩格丹（Gert Jan Jongerdan）博士設(shè)計。

　　外套設(shè)計時在衣服口袋蓋上嵌入了柔性太陽能電池，當(dāng)陽光照耀時，口袋蓋可以展開。

　　“這些原型設(shè)備運(yùn)作良好，”可穿戴太陽能及能量存儲專家楊•約恩格丹說。“我們的主要目標(biāo)是制定一種解決方案，使這種太陽能充電服在一個小時之內(nèi)為你手機(jī)充滿電。當(dāng)然，我們希望在經(jīng)濟(jì)可承受性、舒適度、耐穿性以及輸出性能之間達(dá)到一種平衡。”

　　該項目涉及兩種剛性晶圓技術(shù)的測試，這通常應(yīng)用于較大的太陽能電池板和柔軟的薄膜電池。楊•約恩格丹說，目前這兩種技術(shù)發(fā)展良好，非晶硅在舒適度方面較為理想，但缺乏輸出功率。

　　可穿戴式太陽能技術(shù)是走向繁榮還是走向蕭條？

　　至于在商業(yè)領(lǐng)域?qū)τ诳纱┐魇教柲艿男枨?，?bull;約恩格丹持謹(jǐn)慎樂觀態(tài)度。“軍方以外的市場仍然疲弱。根據(jù)我的經(jīng)驗，軍隊仍然是最重要的部門，他們大多是針對特定士兵的要求開發(fā)專用項目。”

　　盡管進(jìn)展緩慢，但在商業(yè)和軍事機(jī)構(gòu)都對穿戴式太陽能技術(shù)保持著濃厚的興趣。

　　對于軍方來說，技術(shù)的可靠性必須是第一位的，因為它將為無線電和導(dǎo)航設(shè)備之類的裝備供電，這些裝備對于士兵的生存至關(guān)重要。一個標(biāo)準(zhǔn)的可穿戴式太陽能單兵裝備，應(yīng)該是低成本、高需求和高輸出功率的完美結(jié)合，但目前所有這些都還沒有實現(xiàn)。