产品设计中合理使用光伏技术论文

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1方兴未艾的光伏产业

1983年，美国加州建立起了世界上最大的太阳能电厂，它的装机总容量高达1.6×107W。1994年，日本实施补助奖励的办法，大力推荐各家各户使用3000W的“市电并联型太阳光电能系统”，在使用的第一年，政府补助49%的经费，之后补助逐年递减，至此，日本成为了推广太阳能发电最积极的国家。一年以后，日本已经有9400户装置该系统，装机总容量达到了3.2×107W。在中国，太阳能发电受到了政府的高度重视，2009年，装机补贴标准为20元/W。2014-04-09，我国出台了新政策，国家和地方将对使用光伏发电的民用住宅提供长期补贴，由此可知，国内光伏市场的发展重点从“大型地面电站”转向“屋顶分布式电站”。按发电量计算，每千瓦时电国家补贴0.42元，地方（上海）补贴0.40元，合计0.82元。从理论上讲，家庭自建1个屋顶光伏电站，仅靠政府补贴的电费七八年就可以收回成本，而且光伏电站一般可以平稳运行25年，也就是说，之后十多年的发电收益都是净赚。但是，中电光伏研发公司总经理吕俊说：“屋顶发电要想获得良好的投资回报，前提是在其25年的生命周期里都能稳定工作。但从目前的情况来看，一些光伏组件会逐渐老化，在极端条件下，小部分光伏电池板在使用5年后可能就会损失2/3的发电能力。”

2琳琅满目的光伏产品

为了彰显光伏技术的优越性，最大的概念产品设计莫过于太阳能飞机，这也许是永远都不能用于商业化飞行的大手笔——从西风号、动力号到太阳驱动2号，大鸣大放之后，所有的太阳能飞机只能做侦查工作或者成为探险家冒险的工具。太阳能动力的概念汽车也不得不“瘦身”——安全、舒适截然不顾，耗资巨大，汽车质量和使用寿命不堪一击。光伏电池在面对这些“大功率”的机械设备时，简直就是杯水车薪，这也许是设计师短时间内找不出更好的载体来弘扬光伏技术“低碳、环保、绿色”特点的原因。轰轰烈烈的技术炒作正在进行，光伏技术与LED光源却悄悄联合起来。LED光源以发光效率极高的先天优势正在逐渐取代“白炽灯”“日光灯”和“卤素灯”，1个7W的LED灯的发光效率相当于1盏85W的“白炽灯”。光伏技术和LED光源的组合产品从路灯、庭院灯、信号灯、草坪灯到工艺品灯、车灯，各种产品层出不穷。近几年，新建的公路必须用“光伏加LED”照明，不然就会显得决策者跟不上时代的步伐，不太时尚。我国东部沿海城市是季风性气候，连续下几天雨，再刮一阵风，碗口粗的树都被吹得歪歪扭扭，更不用说那些顶着一两平方米太阳能板的路灯了，输电线路就在路灯的上面，为什么非要用“光伏”呢？在崎岖的山路或无人区的公路上设置一排光伏发电的路灯，那可真是一道亮丽的风景线。在淘宝网搜索“太阳能”几个字，就会出现从太阳能光伏发电系统到手机充电器等5000多条信息、10000多个产品，可谓琳琅满目。

3产品设计中的合理定位

2014-04-09出台的新政策确实让业界眼前一亮，但是，稍微思考一下就会发现，住在高楼大厦的上海人凭什么不用0.52元/kW•h的市电，而是偏要垫资去改装屋顶以换取国家和地方的补贴。在青岛召开的国际消费电子博览会上，有一家光伏企业在销售自己的产品——1块24W的太阳能板加上1个12V、12A的铅酸电池，再搭配上1个10W的节能灯而特制的灯。该公司自称这是“无电地区的照明方案”，而该产品的安装费就需要500元。不难想象，无电地区大多在偏远、贫困的地方，500元对那里的人来说可能是一亩地大半年的收入。这样发展下去，最后还是成了“想用的，买不起；有钱的，用不着”的“大闲产品”了。如果把国家对光伏产业的补助政策微调一下，让有钱人进行“爱心捐助”，这一方案或许是可行的。也就是说，只要不让贫困的消费者自己掏腰包，也许偏远、贫困地区的晚上才会不再黑暗。在众多的设计中，有一个设计方案是可行的。如果把光伏安装到农用面包车的顶部，为车上的冷藏设备提供电源，那么，农民就可以将前一天采摘下来新鲜果蔬装在车上保鲜，到第二天再开车去出售。如果遇到阴天下雨，接上市电冷藏车还是可以照常工作的。这种太阳能冷藏车提供4m3的0～4℃的保鲜环境是不成问题的，而车顶2m2的光伏电池每天可以提供2kW•h电。设想一下，在烈日下出售凉凉的西瓜，那是多么好的一件事。如何亮化景观水面呢？图1所示的设计产品“太阳能水上浮灯”是最好的选择。白天光伏电池将电能储藏在内置的磷酸铁锂电池内，太阳落山时这些灯就会亮起，十分漂亮。水面浮灯省去了埋设水线的麻烦，只要将其放在水里就能周而复始地工作。如果不想让风把它吹走，最好在底部系上重物。该产品提供了一个非常小的自动光伏照明系统，但却叙述出了抒情诗般的宁静之美。光伏产品既然能制成发电的屋顶，就可将这种屋顶安装到高山之巅的亭台楼阁上，让我们的城市更加美丽。在汽车4S店里，不乏光伏汽配装饰产品，比如比较实用的太阳能充电器、应急灯，能让人心情愉悦的绿芽起舞、招财猫等。

作者：郝恬 单位：武汉理工大学艺术与设计学院