利用自然:为能量储存引导光

2015年12月2日

能量转换使我们能够利用能源做有用的工作。无论是将储存的化学能(化石燃料)转化为热能，还是将光子(阳光)转化为电能，能源工业都取决于能源的有效储存和转换。

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;植物根系利用重力定向，它引导根尖向下;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。生物能源系统公司的波浪和潮汐发电机是利用现有的能量流来发电的。

化学品储存

生物依赖于瞬变的、分布的能源，这迫使它们以持久的化学燃料的形式储存捕获的能量。不像我们现在的电网产生能源供即时消费，生物捕获能源，以化学键储存，并在需要时消耗这些燃料。随着我们向使用瞬变、可再生能源过渡，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，利用人工光合作用生产的太阳能燃料可以集成到我们目前的基础设施中，并拥有与生物燃料相同的有益特性。

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

海浪携带着大量的能量，但由于当前的海浪能量捕获装置在电力传输和寿命方面面临的挑战，这种资源在很大程度上仍未被开发。生物能源系统这家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浪中摇摆而不受太大损害来解决这些问题。

他们开发了一种“生物ave”系统，其特点是一个独特的“frond”结构，由三个充气桨组成，固定在水下的一个杠杆上，这个杠杆随着波浪来回转动，产生电能。自调节的o驱动，一个液压功率转换器的基础，提供一致的电力，尽管波动的波强度。当海浪强度过高时，桨板会自动填充液体，使结构下沉到海底的“安全”位置。澳大利亚仙灵港正在进行一个耗资1500万美元的示范项目，测试这款250千瓦的生物韦，为未来1兆瓦的商业安装和波浪能源农场铺平道路。

μMist技术

利兹大学(University of Leeds)和康奈尔大学(Cornell University)的研究人员开发出了一种喷雾系统，这种喷雾系统的灵感来自于放屁甲虫的防御机制。通过一种独特的阀门系统，这种2厘米/0.78英寸长的甲虫能够将沸腾的液体喷射到10倍于它们身体长度的地方。该团队研究了这种阀门，以开发出与其他系统相比，使用更低的喷射压力可以喷射出小的蒸汽滴。

可靠地输送均匀的小液滴燃料的能力使内燃机能够更有效地将化学能转化为热能，从而实现更高效的燃烧循环，减少温室气体排放。瑞典仿生学3000公司(Biomimetics 3000)是该公司独家授权产品，它与英国的莲花(Lotus)和科斯沃斯(Cosworth)展开了合作以汽车公司为主，开发新型燃油喷射系统。该技术还可应用于个人护理、药物输送和消防。