電動水翼船更安靜更節能。圖/美聯社
瑞典Candela公司推出P-12電動水翼船。圖/美聯社
太陽龐大能量吸引人類不斷探索。圖/美聯社
ChatGPT帶動AI旋風。圖/法新社
科技發展與節能環保須取得平衡。圖/美聯社
編譯/潘楠慕
從太空利用太陽能發電將電力傳輸回地球,這種聽起來像科幻電影的技術,已經不再遙不可及。歐盟、美國和中國大陸都正在發展從太空向地球無線傳輸太陽能電力,其中歐洲太空總署(ESA)爭取在2030年代中期開始從太空傳回太陽能,最終要以這種方式滿足可觀比率的歐洲能源需求。
地表的太陽能發電目前占全球供電量約5%,儘管每年太陽能裝置發電量增幅約25%,但是預期到2050年仍不足以滿足全球用電需求量的一半,一部分原因是多雲天氣和夜晚期間無法接收太陽能。要克服這些缺點,需要進行金額高得令人咋舌的投資,升級太陽能發電場、太陽能電池和電力輸送網,以利在對的時間發電並傳輸電力到需要的地點,而設置在地球軌道上的太陽能板,就能擺脫天候和晝夜的限制。
美國康乃爾大學航太與機械工程助理教授羅耶爾(Fabien Royer)說,電力儲存和輸送是推動可再生能源的真正瓶頸,「在太空收集太陽,可以不間斷地產生電力、就地傳輸,就能避開所有這些問題」。
歐洲太空總署科學家維詹德朗(Sanjay Vijendran)領導的「太陽神」(Solaris)計畫,每具收集太陽能的衛星一天有8小時能收集太陽能並將電力傳回地球,在地球軌道不同位置部署3具衛星,同時地表接收站也分散在多地,就能確保太空發電站隨時都能向地球傳輸電力。
ESA規畫2030年發射一枚展示這項技術的衛星,5年後設置一座可運作的太空太陽能發電站,之後擴大規模,目標是總發電量達到1皮瓦(petawatt),也就是1000兆瓦特,約歐洲目前能源總消耗量的7分之1。
加州理工學院也正研究太空太陽能傳輸技術,今年6月原型機首次成功在太空發電,並且將可探測的電量無線傳回地球,不過目前尚無計畫擴大部署。美國軍火公司「諾斯洛普格魯曼」(Northrop Grumman)也正在為五角大廈發展類似技術,但是主要目的是為衝突前線部隊提供電力,因此不一定需要很大的傳輸電量。
美國航太總署(NASA)在1970年代就具備從太空收集太陽能送回地球的技術、設備,但是當年考量火箭發射等相關成本高昂,而化石燃料價格低,因而放棄繼續開發。
羅耶爾說,現在民間太空公司已將商業發射火箭的單位成本降低到20多年前的10分之1,而且會愈來愈便宜,同時新材料問世和電子元件微型化,讓太陽能板更輕、更有效率,而且採模組化,具有彈性可捲曲便於載運。
這些成本上的突破,加上綠色能源需求飆升,已經帶動一場開發太空太陽能發電的全球競賽,中國、日本和英國也都有相關的研究。維詹德朗預期,「10到15年內實現太空太陽能可共同挹注綠色能源」,有朝一日從太空無線傳送能源,終將超過核能、風力和地面太陽能發電,成為最低成本、最被廣泛使用的綠色能源。
AI耗能 遠遠超過傳統搜尋引擎
滑鼠點個幾下隨即寫好一套劇本或建好一個網站,生成式人工智慧技術(AI),如OpenAI公司開發的ChatGPT,或者Google公司的Bard等,有如魔法一般,但是AI系統仰賴大型資料庫訓練,其運作消耗的大量水和電力,遠高於傳統網路搜尋引擎運作耗能量,對環境帶來負擔。
根據美國河濱加州大學發表的一份預印本研究報告,與ChatGPT進行一段對話,消耗大約500毫升的水,ChatGPT每個月將近15億人次使用,累積的能源消耗量相當可觀。
目前AI系統使用的資料庫占全球能源消耗量約1%,此比率預計會持續增加。不過,這些資料庫依其所在地所屬國家採用燃煤、天然氣或者可再生能源發電,其碳排量也有所不同。
微軟公司與「艾倫人工智慧研究所」贊助的一份研究指出,改變資料庫地點,就可能將AI運作的碳排量減少多達75%。也有一些看法提出「跟著太陽走」,即在一天當中,轉換位於不同地點的多個資料庫訓練AI,讓系統隨時都是使用太陽能。
舉例來說,由「大科學」研究專案(Big Science Project)開發的開放原始碼AI語言模型BLOOM,訓練時的碳排量約25噸;相較之下,ChatGPT使用的語言模型GPT-3碳足跡高出20倍,相當於搭飛機從巴黎到紐約來回300趟。
不過AI技術仍能有助於對抗全球暖化,因此,對開發者來說,挑戰在於透明,揭露使用AI的碳足跡,讓使用者選擇是否要拿一些簡單搜尋就有答案的基本問題,來「轟炸」ChatGPT,消耗大量能源。
瑞典電動水翼船 既快速又節能
使用綠色能源和節能的大眾交通工具是降低交通運輸碳排量的關鍵,瑞典首都斯德哥爾摩水上大眾運輸明年將導入電動水翼船,每人每公里耗能量與傳統柴油渡輪相比,大減95%,而且速度更快、更安靜,可望為綠色水上運輸立下新標準。
瑞典電動船製造商Candela公司16日宣布,旗下電動水翼船P-12明年7月展開為期9個月的試營運,往來斯德哥爾摩市中心到郊區艾克爾(Ekero)。P-12最多可搭載30名乘客,最大航速30節(時速56公里),比其他電動載客渡輪快得多;而且由於水翼在一定速度下能產生足夠浮力,抬起船體,大幅減少水面航行阻力和波浪,因此這款電動水翼船以離水面約1公尺的高度「漂浮」行駛時,幾乎無聲。
Candela公司指出,他們開發的技術利用船隻漂浮省下的能源,使其能達到原本需使用電池才有的速度和續航力,每位乘客每公里耗能量,與現行柴油載客渡輪相比大減95%,「這真的是往前躍進一大步」。
另外一點優勢是,P-12沒有一般船隻航行產生的尾流,因此不受斯德哥爾摩水上運輸最大12節的航速限制,可將市區到艾克爾交通時間從55分鐘減少到25分鐘,在交通尖峰時段會比傳統大眾運輸還快。
水翼船並非新概念,但是過去因為製造和維護成本而難以普及,現在隨著新的輕量碳纖維材質和更節能的電動馬達問世,以及傳統燃料價格高漲,推動水翼船捲土重來。斯德哥爾摩地區2022年的船隻運輸量約620萬架次,Candela公司希望,透過P-12投入服務,能帶來水上大眾運輸的新年代。
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