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概括 Summary

本文介绍了利用木材燃烧产生USB电源的创新方法,作为“蓝色经济”100项创新之一,旨在激发创业、竞争力和就业。全球USB设备市场预计到2015年将达到100亿台,创造240亿美元收入。Jonathan Cedar通过设计一种新型炉具,将木材燃烧的热能转化为电能,为风扇供电以提高燃烧效率,同时为手机、LED灯、GPS等设备充电。这种炉具不仅减少了90%的烟雾排放,还降低了木材消耗,潜在减少全球7%的温室气体排放。Jonathan创立了BioLite公司,推出了面向发展中国家的HomeStove和面向户外运动爱好者的CampStove。通过将高端市场与低端市场结合,BioLite实现了交叉补贴,降低了单位成本,为全球用户提供了清洁、安全的能源解决方案。这一创新展示了如何将热能转化为电能,推动能源独立和可持续发展。

This article introduces an innovative approach to generating USB power from wood combustion as one of the 100 innovations shaping "The Blue Economy," aiming to stimulate entrepreneurship, competitiveness, and employment. The global USB device market is projected to reach 10 billion units by 2015, generating $24 billion in revenue. Jonathan Cedar designed a stove that converts thermal energy from wood combustion into electricity, powering a fan to improve efficiency and charging devices like phones, LED lights, and GPS via USB. This stove reduces smoke emissions by over 90% and cuts wood consumption, potentially lowering global greenhouse gas emissions by 7%. Jonathan founded BioLite, launching the HomeStove for developing countries and the CampStove for outdoor enthusiasts. By combining high-end and low-end markets, BioLite achieves cross-subsidization, reducing unit costs and providing clean, safe energy solutions globally. This innovation demonstrates how thermal energy can be harnessed to promote energy independence and sustainability.

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市场

预计到2015年,按数量计算,全球通用串行总线(USB)驱动器的年度市场规模将达到100亿台,预计产生240亿美元的收入。

USB是一种标准,允许设备在不需要独立电源的情况下交换数据并同时从主机获取电力。虽然最初它配有电池,但这已经(幸运地)被淘汰了。512Mbit容量的USB驱动器价格不到1美元,32GB设备价格为40美元,而顶级产品金士顿的256GB数据旅行者售价略低于1,000美元,能够存储50,000张图片或365张CD。USB比更快的FireWire便宜,因为不需要专用芯片。

USB是1994年由七家公司发起的一项合作努力的结果。康柏(Compaq)、数字设备公司(DEC)、IBM、英特尔(Intel)、微软(Microsoft)、日本电气(NEC)和北电网络(Nortel)希望使外部设备更容易连接到计算机上。英特尔于1995年推出了第一款USB。没有任何一家公司拥有其专利权。最新的超高速USB于2010年发布,每秒传输速度可达5GB,同时降低了功耗。数据传输和电源供应(5V直流)的结合提供了双重功能,这与蓝色经济提案类似,该提案通过引入多重收益来引导社会走向可持续发展。意识到可以超越标准USB预见的有限供电范围,IBM、NCR和FCI/Berg开发了一种改良接口,可为广泛的外围设备提供高达6A的5V、12V或24V直流电流。

拥有65亿美元收入的私人控股公司金士顿科技有限公司(Kingston Technology Co. Inc.)是全球第一大存储模块制造商,市场份额达40.3%,高于2007年的27.5%。也许最大(也可能是唯一的)欧洲竞争对手是由菲利普·斯普鲁奇(Phillippe Spruch)控制的巴黎设计存储制造商LaCie,其员工数量是金士顿的十分之一,营业额是金士顿的二十分之一。中国是全球最大的USB制造国,这并不令人意外。

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创新

人们一直在竞相将更多信息塞进越来越小的USB设备中。同时,我们也不遗余力地降低能耗并增加USB连接工具的电源多功能性。另一个驱动因素是提高安全性,保护数据安全。

一项重大创新是引入了CurrentWerks提供的无线USB和便携式USB电源组。然而,核心挑战仍然是所有电力最初都是从以高压(110或220V)交流电(AC)运行的电网转换而来,而且转换需要额外的设备投资,导致热量损失和效率降低。像Power Gorilla这样的公司提供了太阳能解决方案,但这通常非常昂贵,全套太阳能电池板和备用电池很快就要花费几百美元。

乔纳森·雪松(Jonathan Cedar)于2003年获得达特茅斯学院(Vermont州)的工程与环境科学文学学士学位。之后,他在一艘研究船上周游世界,教授机械和电气系统。作为一名船舶工程师,他学会了如何在海上和岸上在需要能源但无法连接电网时发挥创造力。他加入了纽约的Smart Design公司,为Pyrex、OXO、Staples、Pepsi、Johnson & Johnson和Hewlett-Packard等客户工作。乔注册了数十项专利,将创意推向市场的成功率达90%。然而,他在公海上的经历提醒他需要在任何地方寻找能源的方法。

乔意识到开放式木柴火堆在海滩上可能很浪漫,但效率低下,浪费了大量潜在能源,并且由于燃烧不完全而产生有毒烟雾。他知道将空气吹入火中的炉子可以改善燃烧。这需要能源来为风扇供电,而大多数用木柴做饭的人无法使用电网或电池。他想起了物理课上学到的知识,设计了一个发电装置,将火的一小部分热能转化为电能,为风扇提供动力,从而改善燃烧。当他意识到固态热交换器可以提供的能量时,他重新设计了热能供应系统,为手机、LED灯、GPS和任何其他移动设备供电,这些设备都基于USB 5V直流标准。

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第一笔资金流

乔意识到全世界有30亿人在明火上烹饪食物。这个数字相当于世界人口的40%。

由于明火消耗更多的木材,并且室内烹饪会导致有毒气体污染空气质量,乔和他的团队设计了一种炉子,它使用了明火一半的木材,并且减少了90%以上的烟雾排放。如果在全球范围内应用,这种提高的效率可能会使全球变暖减少7%,减少因收集木材而造成的森林砍伐,并消除每年造成约160万人伤亡的烟雾。这些炉灶在印度、加纳、乌干达和肯尼亚进行了试验。以HomeStove为品牌的产品将于2012年年中推出。这一成功促使乔和他的团队在纽约创建了BioLite初创公司。产品已经在互联网上开始预售。

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机遇

虽然发展中国家迫切需要这一解决方案,但初创公司BioLite需要现金流来为这一创新的推广提供资金。因此,乔和他的团队设计了CampStove,它只需使用旅途中收集的树枝就能烹饪食物,无需任何石油气。

这满足了户外运动爱好者的需求。这款炉子与一夸脱容量的水瓶大小相同,重量轻,点火快,烧开和烹饪速度快。除了火、光和热之外,多余的温度还被转换成电能,使用与HomeStove相同的热交换装置为手机、LED灯、GPS、电脑、相机等充电。乔有趣的商业模式是将这种第一世界应用与第三世界模式并行提供,以增加对核心固态热交换器的需求,有机会以更高的价格销售,有效地交叉补贴社会产品,同时增加需求,从而降低单位成本,为发展中国家和工业化世界提供清洁、安全的能源使用机会,而不必等待学习曲线。这是蓝色经济提出的整合现金流的商业模式设计。

随着互联网上以溢价进行的预售积累,它确实为电力生成集成设定了一个标准,无论在北方还是南方,只要使用木柴或木颗粒作为燃料,无论是出于必要还是作为舒适提供者。北方或南方的每一场明火都将受益于标准USB供电,这意味着当家人聚集在明火前时,所有电力都被提供给房屋中的LED照明系统,所有手机都可以充电,并且由于GPS完全正常工作,没有人会迷失方向。奥地利、瑞典和挪威开发的明火技术已经与水和空气的加热相连接,现在可以迅速扩展到发电领域。

同样的逻辑可以扩展到所有太阳能、电或燃气热水器。水箱中或流经管道的热水不应该只是坐在那里等待与冷水混合以提供理想的淋浴温度,而应该为节能灯供电并为各种设备充电。这允许消除交流/直流转换器,并确保多种能源来源,使南北方的住宅和建筑能够独立于电网,通过使用通用USB标准提供稳定的直流基本负载电力供应。

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