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未来20年的50个技术预测

李鑫 全球光伏 2022-05-20

关于未来,每个人都有自己的想象和预测。可能是美好的,激动人心的;也可能有一丝灰暗的色彩,里面包含着更深层次的反思。


奇点大学创始人彼得•戴曼迪斯通过研究,并结合其他咨询意见,也提出了关于未来20年的50项预测。



在他的预测中,我们可以看到:更清洁的能源、更便捷的交通、更精准的医疗、更长的寿命,以及无处不在的机器人、无人驾驶汽车……总的来看,在未来,人工智能、自动驾驶、机器人、量子计算、虚拟现实、清洁能源等新技术将彻底改变我们的日常生活方式。

而技术无论怎样进步,要解决的还是那些最基础,而又最重大的问题。


2018


  • 量子霸权:无法用经典超级计算机模拟的量子计算宣布首次演示。


  • 情感AI将嵌入到会话界面:对亚马逊人工智能Alexa怒吼时,Alexa可能会回答“请不要对我大喊大叫,这会伤害我的感情。



2020


  • 5G网络为全球移动电话提供10-100G的连接速度。


  • 基于AI的医疗诊断和治疗建议被用于美国大多数医疗保健领域。


  • 飞行汽车在全球的几个城市中起飞。


  • 实用量子电路:量子门模型处理器发现第一个新的催化剂,标志着传统化学的终结。


2022


  • 3D打印机可以打印衣服,并可以打印出将房屋或建筑物拼接在一起的建筑模块。


  • 人们可以在美国各地合法地乘坐自动驾驶汽车。


  • 所有儿童玩具都将实现“智能化”,玩具中内置机器学习技术。


  • 家庭机器人将在大多数中等收入家庭中普及,机器人能够准确地读懂语言并识别面部、嘴唇和手势动作。


  • 机器人很好地理解语音,能与接待员、零售店员互动。


2024


  • 第一次私人人类太空任务实现登陆火星表面。


  • 每天1000万架次无人机航班(目前每天约有10万架航班)。


  • 无人机会将包裹送到公寓楼的屋顶,而地面机器人将包裹从屋顶送到整个建筑物的门口。


  • 第一个“每千瓦时一美分”的太阳能和风能交易签署,这是今天最便宜的煤炭或天然气发电交易价格的五分之一。


  • 在世界上90%的地方新建太阳能和风能发电厂比新建煤炭或天然气发电厂更便宜


  • 电动汽车占新车销量的一半。


  • 中国和印度宣布将关闭数百座已建成的燃煤电厂。


  • 全球碳排放达到顶峰。


  • 人工智能将成为辅助大多数专业工作的必要条件。


2026


  • 汽车所有权已经消失,自动驾驶汽车占据道路。


  • 在洛杉矶、东京、圣保罗和伦敦,每天有10万人乘坐垂直起降的无人机通勤。


  • 在主要特大城市中,垂直农业的粮食生产变得可行。


  • 在宏观层面上,证明原子精确制造的可行性。


  • 80亿人将以500Mbps的网速实现全球互联。在世界上最贫困地区,平板电脑实现免费供应,以换取数据和电子商务权利。


  • VR已经无处不在。随着VR技术成熟,已实现虚拟旅游,实地旅行开始下降。


2028


  • 在世界一半以上的地区,新建设的太阳能和风能电厂比煤和天然气便宜。


  • 太阳能和风能几乎占新发电量的100%。


  • 全球石油需求已达到顶峰,并且可能会下降。


  • 在大城市中,自动驾驶汽车占所有汽车行驶里程数的一半。


  • 机器人将与人们建立起真正的关系,能辅助老龄化、个人卫生和食物制作。性机器人变得流行。


2030


  • AI通过了图灵测试,意味着可以媲美(并超越)各领域的人类智能。


  • 最富有的部分人已经可以实现长寿。


  • 情报机构确认,1990-2029年之间已存储的,安全的,已发送的互联网消息已被密码学量子处理器解密,暴露出前所未有的私人通信缓存。


  • 每年的碳排放量比上一年大幅下降,全球签署2050年零碳排放计划。


  • 多家超级石油公司破产。


  • 从2017年开始,能源贫困下降了一半以上。普遍能源获取已经可以实现。


  • 多样化的人工智能系统不会成为我们的计算机霸主,在人类的每个领域都协作解决问题,并提供创造性的解决方案。


2032


  • 医学纳米机器人应用于人类免疫系统。


  • 大多数人类专业人员进行脑植入改进,包括协作处理器和实时网络通信。


  • 阿凡达机器人变得流行,让每个人都能够将他们的意识“传送”到世界各地的偏远地区。


  • 机器人在每个工作场所都很常见,消除了所有体力劳动和重复劳动(如接待员、导游、司机、飞行员、建筑工人等)。


2034


  • 像Kernel这样的公司已经在人类大脑皮层和云端之间建立了重要、可靠的联系。


  • AI可以实现全新的科学问题解决方案。


  • 重大挑战问题(例如癌症和贫困)得到解决。


  • 机器人充当佣人、管家、护士和保姆,并成为完美的伙伴,提升家庭老年人的独立性。


2036


  • 通过治疗实现长寿,并获得人寿保险政策支持,人类平均寿命将延长30-40年。


  • 智慧城市在全球范围内形成规模;在太阳能利用,食物生产和分配,提供安全有效的人员运输方面非常高效,并且具有无处不在的人工智能增强服务。


2038


  • 现实的日常生活将变得无法辨识,超级虚拟现实和人工智能增强了世界各地人们日常生活的方方面面。


附:你能想到的光伏行业未来十年


一、空间太阳能电站或成标配


早在1986年,人类就已经有空间太阳能电站的构想,将无比巨大的太阳能光伏电池阵放置在地球轨道上,组成太阳能光伏发电站,将高能量的太阳能转化成数千兆瓦级的电能,将电能转化成微波能,并利用微波或无线技术传输到地球。


有资料称,理论上在阳光充足的地球静止轨道上,每平方米太阳能能产生1336瓦热量,在地球静止轨道上部署一条宽度为1000米的太阳能光伏电池阵环带,假设转换效率为100%,那么,一年接收到的太阳辐射通量约等于目前地球上已知可开采石油储量所包含的能量总和。



但是就目前而言,空间太阳能电站存在许多技术难题。


一、空间太阳能电站较为巨大,以现有的航天器技术难以实现质量达到万吨以上空间太阳能电站(比卫星高出4个数量级),新材料的应用和运载技术的提升至关重要,特殊的结构的设计、空间组装和姿态控制技术;


二是寿命长(30年以上),比传统卫星高出一倍,在轨维护技术需要很大提升;


三是效率高发电量大,现有微波转化传输技术难以实现;


四是成本问题,有机构预测,建设一个空间太阳能电站需要耗资3000亿至10000亿美元;

五是空间和环境问题,空间环境相对复杂,空间碎片极易对空间太阳能电站造成伤害,空间太阳能电站也有可能成为空间垃圾。


未来十年,随着太阳能电池技术的提升,加之中国领先的航空航天技术,大型结构的空间组装技术、无线能量传输技术的成熟和空间太阳能电站运行维护技术的成熟,中国极有可能成为空间太阳能电站的领军强国。美国1979 SPS基准系统、NASA集成对称聚光系统、日本分布式绳系卫星系统、欧洲太阳帆塔等空间太阳能电站的设计方案或许真的将成为现实。


二、智能微电网走入寻常百姓家


太阳能光伏行业的未来必然不会是传统型晶硅太阳能电池太阳能电池的天下,鉴于传统晶硅太阳能电池28.8%的理论效率极限,晶硅太阳能电池叠加其他技术太阳能电池必定将取代目前现有的太阳能电池,而叠加的太阳能电池的转换效率也必定打破这一理论极限。


随着效率和可靠度的提升以及成本的下降户用太阳能发电系统也必将成为现代家庭的标配,就像家庭中的电器一样,各大厂商会真相优化自己的光伏发电系统,太阳能发电也会因此披上高科技的外衣,智能微电网便是其中最重要的一部分。


简单来讲,就是对户用光伏发电进行智能化管控,匹配相应的软件系统,连接以智能家居,手机端APP能够实时监控光伏电站安全和各项性能指标,光伏发电控制中心的电脑能够智能调配用电器使用,何时使用,当太阳能电站处于高发电量时,启动用电器工作,如为热水器加热、驱动扫地机器人和空气净化器工作,以减少电能储存过程中的损失和对储能设施的伤害并提高储能设施的寿命。


智能控制中心也可以控制家据在人走时关闭空调和室内灯,人们下班回家又能第一时间启动他们,太阳能发电系统控制中心也能够对每一块太阳能电站组件的状态进行监控,对于异常组件(如被遮挡)进行自动短路;同时组件上方的传感器可以监控组件表面灰尘,自动寻找高发电量时期驱动机械臂进行清理。到那时光伏追踪系统价格也必将大幅下降,带有追踪系统的户用光伏发电电站每天的发电量足够满足一栋小型住宅楼的用电需求。这些设想以目前技术来看,十年绰绰有余。


三、光伏衍生产品遍地开花


太阳能光伏发电因为其具有的不受空间地域限制、相对于传统能源对环境和人员较低的要求、稳定的使用寿命等先天优势,使得太阳能光伏发电成为最适合发展便携式能源的能源形式,但是就目前而言,便携式光伏行业处在一个极其尴尬的位置,首先是太阳能电池发电效率相对较差、单位发电功率较低、市面上多数为晶硅太阳能电池,直接导致了厂商没有钱途去开发这样的产品。


基于目前二十一世纪电子产品飞速发展,微型变压器、高能效电池、优秀的电源管理芯片,为我们创造出优秀的便携式光伏系统提供了无限的可能。大规模非晶硅太阳能电池的量产,薄膜太阳能电池效率的不断提升,都为光伏延伸产品的发展提供了可靠的发挥空间。


便携式光伏电源、具有三防功能的军用光伏通讯设备、可以卷曲放进口袋的太阳能充电宝等等成熟的产品都将在市面上出现,而不是停留在某宝阶段。



四、光伏建筑一体化将成明日之星


光伏建筑一体化一直是光伏行业内不温不火的一个板块,深究其原因,不是光伏建筑一体化没有市场,而是目前的光伏技术水平还没能够达到实施光伏建筑一体化要求的范畴,市场目前依然以晶硅太阳能电池为主,而恰恰晶硅类太阳能电池并不太适合于光伏建筑一体化。


晶硅类太阳能电池对于光线入射角极为敏感,当太阳光入射角低于一定值时发电量变会急剧下降,而光伏建筑一体化中,对于太阳能电池板的设计倾角和方位都是有相当大的限制;由于晶硅太阳能电池组件的性质,不能够承受太多形状的变化,对于各类千奇百怪结构复杂的建筑简直就是束手无策;成本原因,目前的光伏建筑一体化大都是建立在光伏发电的成本之上,根据建筑再次进行量身定做,受限于目前的电池片技术,成本再次增加。


如何通过 “光伏+建筑” 的协同创新,实现光伏建筑一体化的完美融合,一直是BIPV行业关注的热点和焦点。在此背景下,由上海市太阳能学会、光伏领跑者创新论坛主办的“☞☞光伏建筑一体化工程设计与设备选型高峰论坛”将于12月26-28日在江苏常州召开。



非晶硅类太阳能电池可能是光伏建筑一体化的最好伙伴,如CIGS,其比较大的一个特点是发电量和光线入射角没太大关系,在一定的角度范围之内,发电量影响比晶硅类太阳能电池相对低得多;可塑造性抢,薄膜太阳能电池的最重要的特点之一,其可以通过制膜工艺沉积在表面不是平整的基底上,甚至柔性基底上;同时,薄膜太阳能电池的理论效率极限高,发展前景大,势必成为光伏建筑一体化的救命稻草,而目前日益提升的光伏电站土地使用成本,光伏建筑一体化必定将有一片新的天地。

来源:资本实验室、光伏盒子

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