Bølgeenergiteknologi kunne generere elektricitet fra havbølger, tøj, biler og bygninger

Forestil dig dette:Tøj, der oplader dit smart-ur, mens du går, bygninger, der vibrerer i vinden og driver dine lys, en vej, der udvinder energi fra den friktion, der skabes af biler i bevægelse, og fleksible strukturer, der ændrer form i havets bølger for at generere ren elektricitet for samfund over hele verden.

Det er ikke science fiction. En dag kunne vi udnytte disse naturligt forekommende energikilder takket være et nystartet teknologidomæne, der netop har opnået sit første patent:distribuerede indlejrede energikonverteringsteknologier (eller DEEC-Tec, udtales kort sagt deck-tech).

Opfindelsens første patent er specifikt til anvendelser inden for marin vedvarende energi - ren strøm genereret fra hav- og flodbølger, strømme og tidevand. Men DEEC-Tec kunne i sidste ende transformere kilder til hverdagsenergi, inklusive næsten alle fysiske bevægelser eller dynamiske formændringer, til elektricitet eller andre former for brugbar energi.

"DEEC-Tec-domænet har ben og vokser," sagde Blake Boren, en senioringeniør ved National Renewable Energy Laboratory (NREL) og den ledende opfinder af patentet sammen med Jochem Weber, chefingeniør for NRELs vandkraftprogram. DEEC-Tec kan meget vel have benene til at bevæge sig ind i bygninger, tøj og veje, men det starter i havet. "Patentet viser, at vi er ved at vinde momentum inden for et frugtbart forskningsområde," sagde Boren.

Så hvordan fungerer dette lovende DEEC-Tec-domæne egentlig?

Forestil dig en søslange. Den slange kan svømme takket være et indviklet partnerskab mellem dens mange bøjelige muskelceller. I DEEC-Tec-domænet arbejder individuelle energiomformere sammen, ligesom muskelceller, for at skabe en større struktur, meget som søslangen. De fleste enheder bruger én generator til at konvertere havenergi til brugbare, rene og vedvarende energikilder, herunder elektricitet. Men DEEC-Tec samler sine mange bittesmå omformere til én større, ofte fleksibel energikonverter.

"DEEC-Tec giver forskere og udviklere en helt ny måde at tænke på, hvordan man konverterer havenergi fra havbølger, tidevand og strømme til mere brugbare energiformer, såsom elektricitet," sagde Boren.

Kombineret kan disse bittesmå energiomformere danne grundlaget for tekstiler, skotter, støttestrukturer og mere og bygge en række DEEC-Tec-baserede energikonverterende strukturer. For eksempel kunne DEEC-Tec-baserede bølgeenergiomformere ligne balloner, der trækker sig sammen og udvider sig, slanger, der bølger, eller padler, der drejer og bøjer for at udnytte havbølgeenergien.

Disse tilpasningsdygtige balloner, slanger og pagajer kan også komme med store fordele. Fleksible bølgeenergiomformere, også kendt som flexWEC'er, kan udnytte og konvertere bølger til brugbar energi gennem hele deres struktur. Så uanset hvor eller hvordan bølgeenergi interagerer med en enheds struktur, vil energiomformere være der for at omdanne denne bølge til kraft.

Fordi flexWEC'er ikke koncentrerer havbølgeenergi i en enkelt energikonverter (som en enlig roterende generator eller hydraulisk stempelcylinder) eller et kraftoverførselssystem (som en drivaksel eller gearkasse), undgår de at akkumulere havbølgekræfter, der potentielt kan lukke af eller beskadige maskinen. Faktisk bruger andre bølgeenergiomformere ofte store stålrammer til at beskytte deres stive kroppe mod oceaniske kræfter, men disse rammer kan være dyre og tunge. I stedet kan flexWEC'er gå med strømmen.

FlexWECs' rammer kan også gøre det muligt for dem at udnytte energi fra et langt bredere udvalg af havområder og bølgeenergifrekvenser. "En dag kunne der være DEEC-Tec-baserede havfarme til vedvarende energi ud for kysten af ​​Californien, Oregon eller Washington, med disse typer bølgeenergiomformere, der potentielt kan drive kystsamfund eller forsyningsnettet som helhed," sagde Boren.

Høje omkostninger er en af ​​de sidste store forhindringer, som den blomstrende havenergiindustri skal overvinde for at begynde at drive disse samfund. Og DEEC-Tecs fleksible arketyper kunne tilbyde en særlig omkostningseffektiv måde at udnytte bølgeenergi på. Fordi flexWEC'er hoster langt mere end én energikonverter, kan de kræve færre vedligeholdelsesture; hvis kun en lille gruppe små konvertere kræver reparation, kunne alle andre fortsætte med at fungere.

FlexWEC'er kan også bygges med mere bæredygtige, omkostningseffektive materialer, hvilket gør dem nemmere at installere og kontrollere, når de er ude i havet. Større kontrol kan betyde øget energiproduktion, hvilket giver operatørerne mulighed for at tilpasse sig skiftende havforhold for at udnytte den største mængde potentiel energi.

Fordi DEEC-Tec-domænet stadig er relativt nyt, arbejder Boren og hans team hårdt på at udforske præcis, hvordan disse teknologier kunne skabe en ny generation af marineenergienheder eller andre energigenererende materialer. Og Borens nylige patent var et stort skub i retning af en DEEC-Tec-fremtid.

"Patentet giver yderligere tiltro til, hvad DEEC-Tec kunne blive til," sagde Boren. "Nu har vi et patenteret fundament til at videreudvikle og promovere DEEC-Tec både inden for NREL og med vores eksterne samarbejdspartnere og industri." + Udforsk yderligere

Opdateret havenergiatlas kunne give samfund større energiautonomi