淺析發電地板的技術發展

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摘? ?要：文章介紹了電磁發電機式、PVC太陽能光伏發電式和壓電體單元式3種發電地板，比較了其工作原理和技術特點，后兩種具有結構簡單、體積小、造價低的特點，具有廣泛的應用前景。

關鍵詞：發電地板;可再生能源;

為了降低碳排放量，維持世界生態和環境的可持續發展，各國大力發展可再生能源技術。發電地板將行人的踩踏的機械能轉化為電能，應用前景被廣泛看好。

據2013年10月英國《獨立報》網站報道，英格蘭帕維根系統公司設計了一款發電地板，并完成了測試，如圖1所示。當每個行人在地板上跑跳一步，地板的發電系統會產生電能。其工作原理為：行人跑跳時，自上而下的機械能通過機械裝置形成地板中發電系統的轉動慣量，帶動發電機轉子選裝從而引起磁通量改變以產生感生電動勢，并存儲起來供用電器使用。上述每塊地板的尺寸為600×450×82 mm，重量為28.5 kg，行人每踩踏一次可以產生5 W的電能[1]。

荷蘭的一家“可持續舞蹈俱樂部”公司克斯曼等發明了一種發電地板。這種地板被安裝在跳舞俱樂部的場地中，地板上舞者的跑、跳、走的動作，表現為對地板向下的沖擊和振動，通過機械裝置把機械能形成發電裝置的轉動慣量，使電磁式發電機發電產生電能，如圖2所示[2]。

2007年日本JREAST旅客鐵道株式會社與日本KEIO大學共同研發了一種發電地板。此種地板由若干個圓形或者矩形的壓電發電系統單元組成，每個單元獨立發電，多個單元產生的電能匯集并存儲后，給用電器供電。這種發電地板設置在有大流量人群通過的鐵路檢票入口處，人流行走對地板的踩踏，通過地板中發電單元壓電材料的發電效應產生電能，給自動檢票機供電[3]。

德國的Werner Aisslinger設計工作室設計了一款住宅室內發電地板。此地板為高強度的太陽能發電板，可以支撐人們的踩踏。為了可以讓太陽光照射到地板上，住宅的頂棚和四周均為透明材料和框架構成[4]。

我國也對發電地板進行了科學研究。由中國科學院上海硅酸鹽研究所研發，共有24塊小地板組成，面積為2.1 m2，所采用的科學原理是壓電效應：利用壓電材料發生機械變形后能夠產生電場變化的特點，將人們行走、踩踏、跳躍等產生的機械能直接轉換成電能。球體上則共有432顆LED燈，接收到電能后就可以亮起來，而亮的顆數取決于市民踩踏、跳躍發出的能量。它的發電原理和上海世博會日本館展示的壓電發電地板原理相同，但材料結構不一樣。越重的人發電越大，猛跳一下，一個人最高發電量可以達到1 W。

上述發電地板按照工作原理，可以分為傳統的電磁發電機式、聚氯乙烯（Polyvinyl chloride，PVC）太陽能光伏發電式和壓電體單元式，其工作原理和技術特點如表1所示。其中后兩種發電地板由于結構簡單、體積小、成本低的優點，所以應用前景被廣泛看好。

[參考文獻]

[1]鳳凰科技.英國開發出可發電地板每踩一步產生4瓦電力[EB/OL].（2013-10-17）[2019-08-10].http：//tech.ifeng.com/it/deiail_2013—10/17/30404734_0.shtml.

[2]趙璐.跳跳舞，更來電[J].新知客，2010（7）：69.

[3]彭惠民.利用行人步行進行發電的裝置—發電地板[J].電世界，2011（5）：276.

[4]高峰.歐洲最新潮的建筑設計：地板發電[J].中國住宅設施，2010（10）：64.