能量採集──終究，我們獲得了什麼？

能量採集──擷取並使用從多種物理現象所產生的‘免費’能源，聽來似乎是一個‘永遠值得期待’好主意。但是，讓我們稍稍把目光拉回，回顧一下去年底舉辦的「Energy Harvesting & Storage Conference」大會。

去年底，我參加了這個會議，據我粗估，現在大約有30個規模不算太大，但卻充滿活力的廠商攤位──這些廠商包含名不見經傳的業者，以及大型的晶片和系統供應商。另外，據主辦單位估計，大約有400人參與了此次會議。這次大會深入探討了多項技術、系統安裝應用等議題，並揭露了許多工程方面的細節。

為什麼是能量採集技術？又為何是現在？針對第一個問題，對於那些以充電電池作為主要能源的應用而言，傳統電源不僅不適用，甚至有點不切實際，而能量採集在此就成為了理想解決方案；我相信，關於這一點，已經毋須再向《電子工程專輯》的讀者們多加解釋了。至於第二個問題“為何是現在？”──目前，實現成功系統設計和安裝所需的關鍵條件，幾乎都已經具足了。

無疑地，基本的換能器(transducers)性能已有所提升，不過並沒有太大的改變，因為它們仍然受制於物理定律；換能器的主要作用是將光、振動、熱差、環境射頻和流體轉換為電能。但現在，要實現一個切實可行的系統，你仍然需要其他關鍵要素，以及更具競爭力的價格。這些要素包含：1. 可以擷取到極微小可用能量的有效元件；2. 可管理已儲存和所使用能源晶片；3. 使用超級電容和低漏電的傳統電容進行儲存；4. 更低功耗的應用IC和設計方案──能夠使用僅10~100微安的微小電流，完成令人印象深刻且有意義的設計專案。

舉例來說，我已經看到了能透過擷取射頻訊號進行操作的無線建築物能源管理資料記錄鏈路，以及包含多行LCD顯示器和串列鏈路的壓電驅動機械監控裝置。另外，還有一些廠商提供了關鍵的建構模組，如在封裝、外形尺寸和電氣規格容差方面，都能滿足儲能容量、充電/放電率、工作週期等具體要求的能源儲存元件。

毫無疑問，能量採集領域正呈現出愈來愈長足的進展。所以，它已經到達了起飛的轉折點嗎？我並不喜歡做出一些長程的像是‘水晶球’般的算命式預測，在這個時刻，這似有過度炒作和太過樂觀的嫌疑。然而，只要回頭看看過去幾年來該領域的發展，我們或許能更加確定能量採集的最終發展結果。
 
電子工程專輯 2011/02/08 施維柏 Micrel Semiconductor