利用自然:引导光线储存能量

2015年12月2日

能量转换使我们能够利用能源进行有用的工作。无论是将储存的化学能(化石燃料)转换成热能，还是将光子(阳光)转换成电能，能源工业都依赖于能源的有效存储和转换。

在自然界中，整个生态系统是围绕可变结构和有限的能源，迫使生物体进行优化能量转换和存储，以确保他们的生存。因此，本质上已经演变通过今天的企业几乎没有探讨了很多的能源战略。

选择策略

分布的转换

生态系统受到容易获得的，分布式的和可再生能源来驱动。单个生物体利用太阳能，化工，风和重力势能 - 所有uncentralized来源 - 移动，某种意义上说，迁移和否则完成任务。枫叶树种子使用风驱散;植物的根利用重力定位，引导根尖向下;生物利用它们周围的能量流。许多企业都采取了类似的策略，依靠分布式可再生能源为其运营提供动力，从而降低了长期成本。受现成能量流启发的产品包括生物能源系统公司的波浪和潮汐发电机。

化学品储存

生物体依赖于短暂的、分散的能量来源，这迫使它们以持久的化学燃料的形式储存捕捉到的能量。不像我们目前的电网产生的能量是立即消耗的，生物体捕捉能量，将其储存在化学键中，并在需要时消耗这些燃料。随着我们过渡到使用瞬态、可再生能源，我们的能源基础设施将需要类似的存储策略。在今天的发展中，由人工光合作用产生的太阳能燃料可以集成到我们目前的基础设施中，并具有生物燃料同样有益的特性。

燃料多样化

我们的大部分汽车，发动机和发电厂的在一个狭窄的范围内化石燃料的运行。相反，动物代谢的各种燃料源，例如脂肪，蛋白质和碳水化合物。一些微生物消耗“燃料，”代谢纤维素，铁，硫化合物和氨的甚至更大的范围。利用微生物的机制，研究人员正试图修改引擎和其他发电设备要消耗更多种类一应俱全，可再生燃料。一个例子是菌毛细胞，它利用专门的细菌的代谢活性来分解有机化合物的废水中，从而产生电力，有价值的化学品和清洁水。

现有产品

生物波电源

海浪携带大量能量，但由于当前一代海浪能量捕捉设备面临的电力传输和寿命挑战，这一资源在很大程度上仍未得到开发。生物能源系统澳大利亚可再生能源技术公司，通过观察水生植物和藻类如何在海洋膨胀中摇摆而不受太大损害来解决这些问题。

他们开发了bioWAVE系统，该系统的特点是一个独特的“叶状”结构，由三个充满空气的桨组成，固定在一个水下杠杆上，随着波浪前后转动，产生电力。基座上的自动调节O-Drive是一个液压动力转换器，尽管波浪强度有波动，但仍能提供稳定的动力。当波浪强度过高时，桨叶会自动填满液体，使结构下沉到海底的“安全”位置。一个耗资1500万美元的示范项目正在澳大利亚的仙女港进行，以测试250千瓦的bioWAVE，为未来1兆瓦的商业安装和海浪能源农场铺平道路。

μMist技术

利兹大学和康奈尔大学的研究人员开发了μMist平台技术，这是一种喷雾系统，灵感来自于放屁甲虫的防御机制。这种长2厘米/0.78英寸的甲虫使用一种独特的阀门系统，能够喷射出煮沸的液体脉冲，喷射距离可达身体长度的10倍。该团队通过研究该阀门开发出了μMist，它可以在比其他系统更低的注入压力下喷射小的蒸汽滴。

可靠地均匀输送小液滴燃料的能力使内燃机更有效地将化学能转化为热能，从而实现更有效的燃烧循环，并减少温室气体排放。μMist的唯一授权方瑞典仿真学3000公司已经与英国的Lotus和Cosworth汽车公司合作，开发新的燃油喷射系统。该技术还可应用于个人护理、药物输送和消防。