Представьте себе: одежду, которая заряжает ваши смарт-часы во время ходьбы, здания, которые вибрируют на ветру и питают ваши фонари, дорогу, извлекающую энергию из трения, создаваемого движущимися автомобилями, и гибкие конструкции, меняющие форму в океанских волнах для выработки чистого электричества. для сообществ по всему миру.

Это не научная фантастика. Когда- нибудь мы сможем использовать эти естественные источники энергии благодаря новой технологической области, которая только что получила свой первый патент: технологии распределенных встроенных преобразователей энергии (или сокращенно DEEC-Tec, произносится как палубная технология).

Первый патент на изобретение предназначен специально для применения в морских возобновляемых источниках энергии — чистой энергии, вырабатываемой океанскими и речными волнами, течениями и приливами. Но DEEC-Tec может в конечном итоге преобразовать источники повседневной энергии, включая почти все физические движения или динамические изменения формы, в электричество или другие формы полезной энергии.

«У области DEEC-Tec есть основания, и она растет», — сказал Блейк Борен, старший инженер Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) и ведущий изобретатель патента вместе с Йохемом Вебером, главным инженером программы гидроэнергетики NREL. У DEEC-Tec вполне могут быть ноги, чтобы двигаться в зданиях, одежде и дорогах, но она начинается в океане. «Патент показывает, что мы набираем обороты в плодотворной области исследований», — сказал Борен.

Так как же на самом деле работает этот многообещающий домен DEEC-Tec?

Представьте морскую змею. Эта змея умеет плавать благодаря сложному взаимодействию многочисленных гибких мышечных клеток. В области DEEC-Tec отдельные преобразователи энергии работают вместе, как мышечные клетки, для создания более крупной структуры, очень похожей на морскую змею. Большинство устройств используют один генератор для преобразования энергии океана в полезные, чистые и возобновляемые источники энергии, включая электричество. Но DEEC-Tec собирает множество крошечных преобразователей, чтобы сформировать один более крупный, часто гибкий преобразователь энергии.

«DEEC-Tec дает исследователям и разработчикам совершенно новый взгляд на то, как преобразовывать морскую энергию океанских волн , приливов и течений в более полезные формы энергии, такие как электричество», — сказал Борен.

В совокупности эти крошечные преобразователи энергии могут образовывать основу для тканей, переборок, опорных конструкций и многого другого, создавая ряд конструкций для преобразования энергии на основе DEEC-Tec. Например, преобразователи энергии волн на базе DEEC-Tec могут выглядеть как воздушные шары, которые сжимаются и расширяются, змеи, которые изгибаются, или весла, которые изгибаются и изгибаются, чтобы использовать энергию океанских волн.

Эти адаптируемые воздушные шары, змеи и весла также могут принести большую пользу. Гибкие преобразователи энергии волн, также известные как flexWEC, могут использовать и преобразовывать волны в полезную энергию по всей своей конструкции. Таким образом, независимо от того, где и как волновая энергия взаимодействует со структурой устройства, преобразователи энергии будут трансформировать эту волну в мощность.

Поскольку flexWEC не концентрируют энергию океанских волн в отдельном преобразователе энергии (например, в одиночном роторном генераторе или гидравлическом поршневом цилиндре) или в одной системе передачи энергии (например, в приводном валу или редукторе), они избегают накопления сил океанских волн, которые потенциально могут отключить или повредить машину. Действительно, другие преобразователи волновой энергии часто используют большие стальные рамы для защиты своих твердых тел от океанских сил, но эти рамы могут быть дорогими и тяжелыми. Вместо этого flexWEC могут плыть по течению.

Рамы FlexWEC также могут позволить им использовать энергию из гораздо более широкого диапазона местоположений океана и частот волновой энергии. «Однажды у берегов Калифорнии, Орегона или Вашингтона могут появиться морские фермы возобновляемой энергии на базе DEEC-Tec, с преобразователями волновой энергии такого типа, которые потенциально могут питать прибрежные сообщества или коммунальную сеть в целом», — сказал Борен.

Высокие затраты являются одним из последних серьезных препятствий, которые должна преодолеть процветающая индустрия морской энергетики, чтобы начать снабжать энергией эти сообщества. А гибкие архетипы DEEC-Tec могут предложить особенно экономичный способ использования волновой энергии. Поскольку на flexWEC установлено гораздо больше одного преобразователя энергии, им может потребоваться меньше выездов на техническое обслуживание; если только небольшая группа крошечных преобразователей требует ремонта, все остальные могут продолжать работать.

FlexWEC также могут быть изготовлены из более устойчивых и экономичных материалов, что упрощает их установку и управление после выхода в океан. Более строгий контроль может означать увеличение производства энергии, позволяя операторам адаптироваться к изменяющимся условиям океана , чтобы использовать максимальное количество потенциальной энергии.

Поскольку область DEEC-Tec все еще является относительно новой, Борен и его команда усердно работают над тем, чтобы точно изучить, как эти технологии могут создать новое поколение морских энергетических устройств или других материалов, генерирующих энергию. А недавний патент Борена стал большим толчком к будущему DEEC-Tec.

«Патент еще больше подтверждает то, чем может стать DEEC-Tec, — сказал Борен. «Теперь у нас есть запатентованная основа для дальнейшего развития и продвижения DEEC-Tec как внутри NREL, так и с нашими внешними сотрудниками и промышленностью».