【綠得開心@校園】用硬件設計編程升能量轉換效率 - 香港文匯報

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■團隊研究通過增加太陽能板收集到的陽光和控制太陽能板的輸出電壓和輸出電流，以提升太陽能板的輸出電量。作者供圖

人類對能源的需求與日俱增，而使用化石燃料會導致各種環境污染，加劇全球暖化，故各地均大力發展可再生能源以應對此危機。在眾多可再生能源如風力發電、潮汐發電、水力發電當中，以使用光伏太陽能板發電對生態環境影響最小。有見及此，我們研究如何使光伏太陽能板產生更多的能量，以紓緩人類對能源的需求與因此所致的環境問題。

我們研讀有關光伏太陽能板的原理、技術與遇到的技術困難等資料，之後決定循提高光伏太陽能板能量轉換效率和增加太陽能板所收集到的光能這兩個方向進行研究，以增加太陽能板輸出的電能。透過港燈「綠色能源夢成真」比賽獲得資助後，我們學習不同的 MPPT（Maximum power point tracking）運算原理，並應用過去學會的STEM知識與技能，焊接電路板，並利用編程指示arduino進行 MPPT 運算，使太陽能板能量轉換效率得以提升。同時，我們亦使用arduino操作追光源系統，以增加太陽能板所收集到的陽光。

我們的研究過程並非一帆風順。雖然我們設計及組裝MPPT電路時已經加入了防止電流過大的裝置以減低危險，但過程中仍然出現因電流過大而燒毀電路板的情況。經檢查後，我們找到接駁上的錯誤，並予以修正。我們在組裝真正的追光源系統前，先以LEGO積木製作一個模型以測試系統的硬件設計和編程。模型本身運作正常，但實際上50W太陽能板很重，它在運轉時很容易失去平衡而倒下。

我們在諮詢了指導我們的工程師和老師的意見後，進行多次不同的嘗試，終於找到解決方案。

在研究的過程中，校方安排我們在「校園創意機械人推廣教育計劃成果展」中，向友校師生及前來參觀的公眾人士講解我們的研究，解釋太陽能MPPT系統的運作原理及成效。在交流的過程中，公眾人士對太陽能發電如何在家居使用均感興趣，有部分人表示會考慮在家中安裝太陽能發電系統，我們亦收集了意見加以改良系統。

感謝港燈、校方和老師讓我們參與「綠色能源夢成真」比賽。透過這次活動，我們除了學會更多的機械與編程知識外，亦明白到一項研究要有成果，過程必須要嚴謹小心，因為當中只要出現一個小錯誤便會導致失敗。而且，現實環境比想像的情況複雜得多，設計考慮愈周詳，成功的機會才會愈高。

另外，產品與使用者的互動亦為重要，使用者理解系統的狀態才可安心使用該產品。往後我們會繼續改良我們的作品，並介紹與市民大眾，推廣綠色能源。

■石浩程、鄒旨峻（孔教學院大成何郭佩珍中學科學研究會）

(港燈「綠得開心計劃」「綠得開心學校」之一，2019「綠色能源夢成真」比賽優異獎)

港燈綠得開心計劃，致力教導年輕一代及公眾人士培養良好的用電習慣，目前已有四百多間全港中小學校加入「綠得開心」學校網絡。如欲了解詳情，歡迎致電3143 3727或登入www.hkelectric.com/happygreencampaign。

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