Looking through glass to a more sustainable world with specialty glass

玻璃:引领可持续发展的多面手

气候变化是当今时代最重大的挑战之一。无论是个人还是公司都在尝试低碳理念,以更可持续的方式生活和发展。特种玻璃也在贡献自己的一份力量:智能窗、高性能电磁炉、下一代电池……,可见玻璃是未来众多发展背后的驱动力。

Christine Fuhr, PR & Communications Manager at SCHOTT Jan Geissler, Editor at campra GmbH

作者:Christine Fuhr, Jan Geissler

13 分钟

玻璃成为实现可持续发展的重要资源。

  • 特种玻璃日益成为一种有用的工具,使人们能够过上更可持续的生活方式并减少资源浪费。
  • 从超市的节能制冷、电动汽车的更多续航里程、玻璃陶瓷的节能烹饪表面、到太阳能卫星以及建筑中的智能窗户,特种玻璃驱动着各个领域中的未来技术。
  • 凭借其多样化的应用,特种玻璃可谓是可持续发展冠军。
     

德国的《明镜》周刊于2023年5月4日刊登了一篇以“德国2023年的预算资源已经耗尽”为标题的文章,提及了德国地球生态超载日。根据国际民间组织 全球生态足迹网络(GFN) ”的计算,德国地球生态超载日指的是当这个星球上的每个人都像德国人那样生活,地球自然资源耗尽的那一天。换而言之:如果所有的国家都像德国一样消耗如此之多的自然资源,每一个居民产生大量碳排放,那么人类恐怕需要约三个地球来维系生存。去年的地球生态超载日是7月28日,它向世人敲响了警钟,提醒社会各界以可持续的方式使用自然资源。

在这种情况下,特种玻璃正扮演着越来越重要的角色。它可以帮助人们以更可持续的方式生活,减少资源浪费。例如,特种玻璃可以用于锁住超市冷柜内的冷气,提升制冷效果。用于制造节能的微晶玻璃灶台。还可以用于生产现代电池所需的玻璃粉,提高电动汽车的续航里程。虽然目前玻璃制造仍然是一个能源密集型行业,但研究人员一直都在致力于利用绿色电力和氢能发展更加节能的玻璃生产工艺流程。

以下五个实例可以让我们进一步了解玻璃如何从多方面帮助人类创造生态友好的未来,让可持续发展的生活成为新常态。

购物:超市省下更多电力

很少有人知道,超市是真正的用电大户。一家超市的电耗通常是一个家庭的十倍。冰柜的用电量占了很大一部分,例如在德国,超市冰柜的用电量几乎占到总用电量50%。为什么超市食品的冷冻冷藏耗电量如此之大?主要原因是大多数超市里的冰柜是开放式的。这种设计的优点是,购物者能够轻松地选购,但缺点也很明显,为了维持低温保存,冰箱长时间都处于运行状态。

玻璃门可以起到节约能源的作用。市场调研显示,带门的冰柜比不带门的同类设备平均节能54%。因此,近年来越来越多的超市完成了设备现代化升级改造,启用带玻璃门的冷藏柜。例如,零售超市连锁奥乐齐(Aldi)在2021年已经宣布,公司将为英国所有新开和升级门店中的冷藏柜安装玻璃门。这项举措将为每家门店节省20%的电能。今年这家折扣超市还在德国推进这项举措,其他连锁超市如历德(Lidl)、雷弗(Rewe)、艾德卡(Edeka)和家乐福也纷纷效仿,把这项举措纳入欧洲各地的门店改造升级。

超市耗能的图表

冰柜门系统助力节能省电

Termofrost® 玻璃完美结合了强度、耐用性和优化商品视觉陈列等特点,适用于各种新装和改装冷柜。无框式设计可以清晰完整地展现商品,优化商品视觉陈列,在短时间内实现商店的现代化升级换代,与传统的开放式冷冻柜相比,可以节能65%。

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采用肖特玻璃的超市冷藏柜

出行:电动车续航里程增加

设想你刚刚采购了一些食品,想尽快把它们带回家放入冰箱。除了步行或骑自行车之外,电动汽车(EV)就是最佳的绿色交通工具。电动汽车不断普及,预计到2040年,电动汽车将占全球汽车总销售量的72%。有人认为,只要研发出更高性能的汽车电池,每次充电后续航里程增加,那么电动汽车将会更快得到普及。全世界有许多机构和团队都在研究提高电动汽车续航能力的新技术,特种玻璃在其中发挥着重要作用。

目前,锂离子电池因其性能成为许多电动汽车的标准配置。但其它竞争产品正在迎头赶上:固态电池能提供更强大的续航力,钠离子电池更具成本效益。这一切跟玻璃有着密切关系。玻璃粉可以作为固态电池中的电解质。电解质是所有电池的重要组成部分,在正、负极之间起着输送离子传导电流的作用。它可以延长锂离子电池寿命并提高其能效。

电动汽车及其不同电池使用情况的图表

特种玻璃提高汽车电池性能

肖特研发出了延长锂离子电池寿命的产品。特殊的玻璃粉能吸收锂离子电池中的氢氟酸,该有害物质会导致电池容量大大降低。这种特殊玻璃粉可与氟结合,保护电极材料免受酸的侵蚀。

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充电站的电动汽车

厨房和家庭:烹饪更加节能

回到家,你可以马上用冰箱里的食品做一顿快手饭。玻璃对“可持续烹饪”起到了重要作用。例如,微晶玻璃电磁炉在全世界越来越受欢迎。时尚的电磁炉不仅加热速度快,而且比市场上其他类型的炉灶都更高效、更安全

有关不同炉灶技术优势的图表:电磁炉、燃气炉或电炉

微晶玻璃助力“可持续烹饪”

50多年来,肖特赛兰®灶具面板一直引领着全球厨房的潮流。这款产品耐用、坚固且具备良好的抗热震性,适合燃气灶、电力灶和高效电磁炉等各种灶具。自烹饪用的黑色微晶玻璃问世以来,已经售出超过2亿台灶具。2021年,肖特赛兰®发布50周年纪念时还公布了新一代 Luminoir®。这款肖特创新型微晶玻璃兼顾纯黑和高透光性能。新产品外观看似不变,却为家电制造商的产品和照明解决方案开启了无限的设计可能。同时,灶具的用户界面也更直观、更动态。

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Woman swivels pan with nuts on CERAN® glass ceramic cooking surface

通讯:为卫星提供太阳能

面对满厨房的食材却无从下手,这时我们可以上网观看烹饪节目或在线浏览菜谱寻找灵感。首先必须将手机通过天上的卫星接入互联网。随着人类对数据的需求越来越大,近年来地球轨道上的卫星数量迅速增加。2020年,卫星数量已达到3,256颗。2022年,这个数字翻了一番。根据预测,到2040年,太空中将有15200颗卫星。由此可见,卫星是全球通信网络的重要支柱,特种玻璃则可以确保每颗卫星正常运行。

简而言之,经过特殊设计的光伏模块向卫星供电。在玻璃的保护下,光伏模块将阳光转化为电能。卫星轻量化是设计的关键点之一。通过降低卫星重量和资源需求,提高发射与运行的成本效益。这提升了卫星发射的灵活性,也通过增加机动性能降低了碰撞风险。因此,轻薄的玻璃不仅能降低卫星的整体重量,而且还能保护太阳能电池免受外部影响。这种保护措施是卫星设计的重要环节,保障卫星在最具挑战性的环境中运行。少了玻璃的保护,太阳能电池将无法经受住太空中极端条件的考验,无法正常运行。

在轨卫星数量增加图

太空中的玻璃

特种玻璃所需之处都能找到肖特的身影,即使是在遥远的外太空。肖特的太阳能电池盖板玻璃设计多样,兼顾在苛刻环境下卫星运行所需的特殊技术。此外,肖特还参与优化卫星其他组件的性能,例如卫星摄像头或卫星用反射镜基板。

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Photovoltaic modules for satellites made of ultra-thin glass from SCHOTT

生活:太阳能发电门窗

坐在一个玻璃房子里是当下的时尚潮流。建筑师们都很高兴,因为玻璃这种透明的材料为设计工作带来很多可能性,能最大限度地利用自然光。而特种玻璃的作用不止于此: 人们越来越多地利用光伏系统把照射到屋顶或外墙的太阳光转化为电能,其实照射到窗玻璃的太阳光也能被转化为电能,只是该技术基本还未应用于家居和建筑设计。

事实上,现代化的窗户系统有很多方法可以提高建筑的能效。有带有隐私保护功能的窗,窗玻璃可以在透明和半透明之间切换,建筑内无需再另外安装传统的百叶窗。有智能变色窗,提供遮阳以降低能源成本,还有利用太阳光发电的节能发电窗。美国的UbiQD公司为节能发电窗研发了令人兴奋的解决方案——把太阳能电池模块嵌入窗框。把所谓的“量子点”涂层置于特种玻璃制成的两层窗玻璃中间,将入射光线引至窗框内的光伏电池并转化为电能。

哪里有建筑哪里就有窗户,这将成为太阳能发电的新赛道,为可持续建筑的发展打开了新思路

关于在建筑中利用太阳进行光伏发电的图表

特种玻璃成就智能窗户

智能窗系统要求玻璃板具有良好的透明度、轻质性、坚固性和耐化学性。肖特的BOROFLOAT®系列就是这样一款集上述特点于一身的产品。凭借其在紫外线、可见光和近红外范围内出众的透光性以及轻巧、良好的耐热性和耐化学性,无疑是制造节能型窗户的完美材料。

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采用 UbiQD 智能窗户和肖特特种玻璃的建筑

上述实例证明玻璃可以应用于社会的方方面面,帮助人类以更可持续的方式生活。特种玻璃早已成为一款多功能、前瞻性的材料,特种玻璃的广泛应用可以成为减少生态足迹的关键所在。毫无疑问,在应对气候变化和全球可持续发展的挑战中,玻璃将发挥重要作用。不言而喻:玻璃不仅是一种多用途材料,也是引领可持续发展的多面手。

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