2020年8月13日

从GravityLight到NowLight:一家创业公司的技术进步

贡献:克里斯Skilton

编者按:从GravityLight到NowLight，一家初创公司对其网络上著名的重力灯进行了彻底改造。其结果是，在不断变化的技术和用户研究的推动下，设计和商业模式发生了转变。NowLight是为了响应市场需求和太阳能和移动技术的改进而进行的几轮迭代原型开发。

2009年，一个新兴产业兴起，制造和分发小型太阳能灯，为撒哈拉以南非洲地区三分之二没有电的人提供服务。问题是，为产品提供动力的光伏板和电池占其成本的60%以上。这两项技术的成本降低了这些产品在新兴市场的功效，使它们的价格超出了许多需要它们的人的承受范围。

当时，就像现在一样，离网照明和能源产品的大多数潜在客户每天的收入不到3美元。在没有电的情况下，许多家庭只能依靠煤油灯照明，而购买煤油灯可能要花掉家庭收入的20%。此外，煤油烟雾可引起呼吸道疾病、烧伤和火灾，每盏煤油灯每年排放370公斤二氧化碳。

面对这一现实，英国慈善机构SolarAid找到了两位产品设计师马丁·里迪福德(Martin Riddiford)和吉姆·里夫斯(Jim Reeves)，让他们考虑可持续的低成本煤油灯替代品。

马丁和吉姆决定超越太阳能和电池供电设备，考虑一种更普遍的能源:人力。这导致了重力灯的发明，这是一种独特的离网灯，由重物的升力提供动力。

它是如何工作的

一个包，用绳子悬挂在重力灯上，装满重量，然后提起来。当它逐渐下降时，它会转动一个齿轮传动装置，驱动一个为led供电的电机。

重力灯只需几秒钟就能举起为重力灯提供动力的重量，但它在下降过程中会产生20分钟的光。用户可以根据需要再次举起重量以获得持续的光照，而不依赖于阳光或电池。

参见E4C的解决方案库中的Gravity开云体育官方Light

GravityLight安装在距离地面约6英尺(1.8米)的地方。袋子里装满了12公斤重的石头或沙子，然后用滑轮系统将袋子抬起，将所需的拉力降低到3公斤。重量逐渐下降(大约每秒1mm)，以高扭矩(力)和低速转动驱动链轮。重力灯产生不到1分瓦(0.1瓦)的电力，为led照明空间提供动力。

Crowd-powered

到2012年11月，一个工作原型已经生产出来。通过众筹活动，我们筹集了399,590美元，用于为非洲和亚洲的离网家庭投资重力灯的加工、制造和试用。基于这些试验的反馈，我们花了两年时间来改进重力光，使它更容易使用，更健壮，能够提供更明亮的光线。第二次众筹活动又筹集了40万美元，使我们能够在肯尼亚试用GravityLight ' GL02 '。这包括建立一个国内团队和合作伙伴关系，以大规模测试重力之光的商业可行性，以及进入市场的最佳路线，收集各地“早期采用者”的反馈。

技术进步迫使企业转向

在重力光的开发和试验过程中，离网太阳能行业发生了重大变化。开云体育体育赛事锂电池和光伏技术的进步，加上成本的大幅降低，为离网家庭以可承受的价格提供太阳能系统创造了新的机会。与此同时，手机的普及程度直线上升。今天，移动电话在肯尼亚的普及率达到87%，而肯尼亚只有65%的人口用上了电。考虑到这一点，绝大多数GravityLight用户想要一款既能充电又能照明的设备也就不足为奇了。

虽然太阳能和移动技术的这些巨大进步给GravityLight的潜在客户带来了福音，但它们可能会使我们的产品过时。重力光无法产生足够的能量为一部手机有效充电。为了达到必要的功率输出，我们需要大幅增加重力灯下悬挂的重量(这对用户来说很难举起，可能存在安全隐患)和/或提高重量下落的速度(这是非常不切实际的，因为重力灯只会产生一两分钟的功率，然后你就需要再次举起重量)。

最终，我们做出了艰难的判断，即从长期来看，GravityLight在价格或性能上无法与离网太阳能竞争。然而，我们利用人力的方法提供了比太阳能产品更重要的优势:阳光独立性。太阳能产品不能在晚上充电，因为太阳能电池板在充电时必须在户外，在某些地区可能容易被盗。

在“创新英国”能源催化剂项目的支持下，我们开始研究利用人力资源的不同方法。我们的目标是打造一款产品，既能提供重力光的天气独立性，又能提供用户所需的更高功率输出。

许多现有的设备利用人力作为能源，但总的来说，这些设备效率低下且不切实际。例如，想象一个典型的上发条手电筒，用户一手拿着设备，另一只手握着曲柄;只用一只手臂的肌肉来发电。通常情况下，一个用户可以产生大约3-5瓦的输入电源与发条手电筒。然而，摇臂运动严重依赖前臂的小肌肉，这意味着用户很难长时间为设备充电。简而言之:上发条的手电筒不会产生太多的能量，而且使用起来不舒服。

更好的生物力学带来更大的动力

我们的新产品“NowLight”被设计成固定在适当的位置，用户可以用手对手的动作拉下塑料绳环。这种方法允许用户产生高达20瓦的输入功率;四倍于普通上发条火炬。只要拉动NowLight的电源线一分钟，就可以产生长达两个小时的光，或者足够手机通话15分钟的电量。此外，在为NowLight充电时，用户会使用上臂和肩膀上更大的肌肉群。这种改进的生物力学设计意味着用户可以舒适地为NowLight充电更长的时间。

NowLight本身可以提供高达160流明的光，是GravityLight光输出的十倍以上。主NowLight单元还可以为额外的“卫星灯”供电，峰值系统输出超过500流明。NowLight还包括一个USB输出，允许用户为手机充电。与GravityLight不同，NowLight将用户产生的能量储存在电池中，而不是通过提升悬浮的重量。我们选择使用磷酸铁锂电池，因为它们的稳定性和长寿命。在典型情况下，电池应该持续1500 - 2000次循环。

如果你不能打败他们……

考虑到大多数离网家庭都在阳光充足的撒哈拉以南非洲和南亚，以及数百万“上网”经历了长时间的断电，NowLight设计了3种充电选项，以实现最大的灵活性。NowLight提供一个3W太阳能电池板和一个电源适配器。这使我们的用户能够充分利用阳光和电网供电，但关键是，他们不必依赖它们。

与GravityLight的开发一样，NowLight的研发过程也经过了广泛的用户测试。我们使用早期的原型在内罗毕的一个城市社区Korogocho进行了试验。我们还与红十字会合作，在卢旺达和乌干达的难民营测试了预制作样品。

由于NowLight具有比GravityLight更强大的功能和功率输出，我们也相信该产品在高收入国家将有巨大的市场。2018年，我们在Indiegogo上为NowLight发起了一场活动，向超过35个不同国家的客户出售了1500盏NowLight。我们在2月份完成了这项活动，我们的支持者还向红十字会捐赠了500多盏NowLights，红十字会将在难民定居点分发这些灯。

我们期待着NowLight更广泛的商业发布，并已开始通过我们的网站接受产品预订。此外，我们正准备在巴基斯坦和刚果民主共和国开始市场试验。

基于重力的能量是个错误吗?

从《重力之光》到《现在之光》，我们可以吸取很多经验教训，但我们最常被问到的问题是《重力之光》是否被误导了。在解决这个问题时，我们可以将业务的过去和未来紧密联系起来。鉴于我们不再使用重力作为储存能量的手段，我们有时会被问到，我们是否认为采用基于重力的方法，而不是从一开始就建立一个包含电池的解决方案是一个错误。

当然，基于重力的电力存储在国内环境中并不能很好地扩展。即使提供足够的能量给手机充电，也需要大量的重量以相当快的速度下落，这是不吸引人的，因为同样的能量可以储存在一个可以轻松装在你手掌里的化学电池中。

然而，尽管基于重力的能量存储的应用可能仅限于家庭环境中的任务照明，但在工业规模上，基于重力的能量存储具有真正的可能性。gravity等公司(https://gravitricity.com)正在建造巨大的重力电池，储能可达10兆瓦时，峰值输出可达20兆瓦。这些电池可以提供一种非常有效的储存可再生能源产生的多余能量的方法，而不会受到化学电池所带来的循环限制、退化或可持续性问题的影响。

此外，虽然我们的重力灯不能满足家庭使用手机的能源需求，但它一直比太阳能灯有真正的优势。在炎热和尘土飞扬的环境中，户外充电的必要性意味着，在撒哈拉以南非洲地区，太阳能灯的寿命有时只有几个月。相比之下，我们知道许多重力灯在分发多年后仍在肯尼亚日常使用。不受阳光照射也是一个真正的好处，特别是在日照时间很少的地区或太阳能电池板特别容易被盗的地区。

毫无疑问，离网太阳能产品带来了巨大的好处，为数百万人提供了电力。这就是NowLight配备太阳能电池板并使用电池储能的原因。然而，通过结合一种独特有效的方法来利用人类的努力，我们提供了一种解决方案，既能提供离网太阳能的所有好处，又能避免其最明显的弱点。

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克里斯·斯基尔顿是Deciwatt公司的首席执行官，这家总部位于英国伦敦的初创公司生产NowLight。

标签:商业模式，照明，太阳能家用系统，太阳能灯