展望秋季系列/追日計畫─文明的危機與夢想無限/鄭榮和
鄭榮和老頑童會造飛機   記者楊正敏/台北報導


台灣大學機械系教授鄭榮和多年前在台大開了一門「造飛機」的課,與學生造出一台輕航機,在大漢溪畔試飛成功。
他認為,國內教育體制明顯偏重學科成就,學生少有動手實作的經驗,於是他開始訓練學生從零到有,把產品製造出來,培養工程能力與工程師倫理。


鄭榮和從清華大學畢業後,到美國密西根大學深造,1984年獲得博士學位後,進入美國奇異公司研發部門工作,1990年回台灣到台大機械系任教至今。
他自認個性內向害羞,但在學校卻與學生打成一片,還有「老頑童」的暱稱。


鄭榮和說,非常感謝在美國修博士學位時指導教授的魔鬼訓練,讓他在面對任何質疑時,都能充滿自信,覺得沒有事可以難倒自己,更能勇於克服困難。

鄭榮和說,出國讀書有太多的機緣,協助他克服自己的弱點。他常跟學生說,「如果我可以成功,你們每個人都可以成功。」
他在1998年帶著學生造出第一架滑翔機,2000年學生自製螺旋槳輕航機,在大漢溪畔試飛成功。造完飛機,鄭榮和帶著學生回到陸地,開始造太陽能車。
造太陽能車要錢,比賽也要錢,為了完成太陽能車之夢,鄭榮和要到處演講募款,四處找錢,他說,「終於了解為什麼有企業家會被錢逼到自殺」。或許就是當時在美國接受的嚴苛訓練,帶給鄭榮和自信、毅力,讓他能帶著學生一起追求夢想。

【2007-10-16/聯合報/C4版/展望秋季系列】 
 

專題報導
《展望秋季》追日計畫─文明的危機與夢想無限/鄭榮和:太陽能車 石油危機的轉機   96/10/16
台大教授鄭榮和以「追日計畫」為題發表演講,會場幾乎座無虛席。

台大教授鄭榮和以「追日計畫」為題發表演講,會場幾乎座無虛席。
石油在可見的未來一定會枯竭,人類該如何找出路?一群大學生又是如何以腳踏實地的精神,追求夢想,尋找人類面臨能源危機時的出路。
由國科會與聯合報、公共電視、科學人雜誌、News98合辦,台灣大學物理系及天文物理研究所承辦的「2007展望秋季系列演講:科學─永恆的追尋」,第二場「追日計畫─文明的危機與夢想無限」昨天舉行,由台灣大學機械系教授鄭榮和主講,吸引爆滿的聽眾。

鄭榮和說,現代文明是建築在不虞匱乏的能源之上。「石油是地球跟太陽合作,費了好長的時間,才為現代人類準備好的能源。」

每年耗油量 超支很嚴重

他指出,1920年開始大量使用石油,到現在就用了一半。現在每秒全世界要用掉1000桶石油,16萬公升,滴答就燒掉了。世界一年用掉260億桶,但新發現的石油少於100億桶。

石油用完了以後,人類文明會不會不見了?

面對這樣的危機,要想辦法使用再生能源,包括風力、水力、太陽能等。太陽能車就是利用太陽的光來發電,車殼上貼的是由太陽能電池「封裝」而成的太陽能板,吸收陽光發電來驅動馬達,不使用引擎,不用汽油。

太陽能電池 主成分是矽

太陽能電池主要成分是矽,矽原子外層有四顆電子,八顆電子才能達到穩定狀態。結晶狀態下,矽原子互相補足彼此缺乏的電子,形成穩定狀。

混入外層有五個電子的砷或磷雜質,形成自由價電子,是N型半導體;混入外層只有三個電子的硼,就會形成電洞,是P型半導體。

太陽能電池就是將P型與N型半導體接合,交界區的電子電洞會中和,形成一道屏障,電子與電洞無法跨越界面,電路呈斷路。

照光時,入射的光子提供電子額外動能,激發電子跨越障礙形成通路。將太陽能電池兩極分別接到電路上,給予充足的光源即可驅動電器運作。

第二代車 不到兩匹馬力

鄭榮和說,一般車可達一、兩百匹馬力,高級車可達三百匹馬力;但台大機械系的第二代車,系統電壓100伏特,最大電流15安培,最大輸出功率是1500瓦,不到二匹馬力,大概跟家用吹風機差不多。這樣要讓車跑很快,提供極大的挑戰和想像空間。

台大的太陽能車名為Formosun,有雙重意義,一是for more sun,二是the sun of Formosa。

他說,第一代車完全是憑空想像出來,2000年2月開始研發設計,2002年8月才完成,沒有人檢視車子這樣行不行,就急著出門去環島了。

鄭榮和珍惜第一代車的那種感覺,一年只有62萬的經費,太陽能電池都是工研院要來,再去士林電機學封裝,東拼西湊就上路。

第一代車 沒多久就爆胎

鄭榮和解釋,急著出門是為了闖出名號來募款,才能達成到澳洲比賽的目標,環島,經關渡大橋走八里,沒多久就爆胎。一代車的經費,只夠買「最貴的腳踏車胎」,當然會爆胎。

2003年二代車到澳洲的賽車場試跑,台灣第一次就拿第二名,但最後全程跑完只拿了第十三名。

決勝關鍵 太陽能板效率

鄭榮和說,太陽能板的效率是重要的決勝關鍵,當時二代車用的是矽晶,比不上用砷化鎵的隊伍。

三代車改用砷化鎵,花了300多萬,但只有晶圓,不包括封裝,德國的廠商開價500多萬,遠超過所能募得的經費,只好學生自己研發封裝方法,24小時拚命趕工。

2005年三代車到澳洲比賽,時速最高可達140公里,平均時速93公里,在22個參賽隊伍中獲得第五名。

當年第一名荷蘭隊,光太陽能板就有100萬歐元,第三名密西根大學有150萬美金的經費,第五名台灣只有700萬台幣。

經費不足 只好技術創新

鄭榮和說,很諷刺的是明明太陽能車競賽,除了太陽能車外,很多車隊要用電時,還是要用汽油引擎發電。他們在租的拖車上舖太陽能板,底下裝了二代車回收的鋰電池,支援車輛的警示燈、通訊和電腦的用電,這樣又替台灣拿了一個技術創新獎。

太陽能車是個起步,永續的遠景是太陽、風力發電,供鋰電池車充電或更換電池;電解水產氫供燃料電池複合動力機車進站加氫。

他說,很多人說台灣不適合,關鍵只是大家「要不要設計,要不要想像」。台灣電超便宜,比大陸還便宜,是德國的一半,一度電只要二元多,太陽能一度要10元以上。

鄭榮和說,石油用完只是早晚的問題,活在石油快沒有的時代很不幸也很幸運。他強調,危機其實是機會,沒有石油的日子鐵定不好過,但只要找到出路,未來的文明將會更好。

【2007-10-16/聯合報/C4版/展望秋季系列】

 

 

 

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