科學家研制出高性能的混合太陽能轉(zhuǎn)換器

美國杜蘭大學研究人員開發(fā)出一款能高效、低成本產(chǎn)生電能和蒸汽的混合太陽能轉(zhuǎn)換器。該研究由杜蘭大學工程物理學副教授馬修·埃斯卡拉和美國圣地亞哥大學機械工程學副教授丹尼爾·科德領(lǐng)導(dǎo)，是美國能源部DoE 2014年啟動的ARPA-E項目的重大突破。為幫助杜蘭大學原型研制和圣地亞哥大學的實地測試，DoE提供了330萬美元的資金。

該研究的詳細內(nèi)容發(fā)表在科學雜志《Cell Reports Physical Science》上。圣地亞哥州立大學、波音光譜實驗室和其他實驗室研究人員也參與了此項目。熱能消耗是全球能源經(jīng)濟的巨大組成部分，遠大于電力的使用。人們對太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)越來越感興趣，這款混合太陽能轉(zhuǎn)換器可以為零能耗和無溫室氣體的發(fā)展提供電能和熱量處理。

混合太陽能轉(zhuǎn)換器利用一種更充分捕捉整個太陽光光譜的方法，然后通過高效、多節(jié)的太陽能電池來發(fā)電。此外，太陽能電池還可將太陽光的紅外線重新定向到一個熱接收器上，熱接收器再將這些光線轉(zhuǎn)換成可儲存起來、廣泛用于工業(yè)和商業(yè)的熱能。該研究團隊報告稱，混合太陽能轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率可達85.1%，并可提供高達248℃的蒸汽，預(yù)計平均成本將低至3美分/kWh。

在路易斯安那州董事會和當?shù)厣虡I(yè)合作伙伴的后續(xù)資助下，該團隊正繼續(xù)改進該技術(shù)，朝著規(guī)模化方向前進。

李忠東編譯自https//www.techxplore.com/

停電？酷暑？節(jié)能型家庭有人幫忙

氣候危機加劇了極端高溫事件、停電頻率、持續(xù)時間和強度的影響，并改變了消費者的日常能源體驗和實踐。當我們受到能源缺口或天氣危機的挑戰(zhàn)時，我們發(fā)現(xiàn)自己需要迅速適應(yīng)。能源突發(fā)事件導(dǎo)致越來越多的消費者投資節(jié)能型住宅，以作為緩解危機的一種機制。

生活習慣使我們可以保持日常工作和休閑模式，而這些習慣帶來了對舒適、方便和清潔的期望。但由于氣候危機，極端天氣事件變得越來越頻繁和嚴重，我們發(fā)現(xiàn)自己面臨維持家庭、生計和家園安全問題，而建筑環(huán)境是關(guān)鍵問題之一。

一棟節(jié)能高效的房子在結(jié)構(gòu)、供暖、制冷和熱水系統(tǒng)等方面都得到了加強，對消費者來說，這是一個很有吸引力的家庭系統(tǒng)管理方式，因為許多人決心限制能源成本以應(yīng)對氣候危機，加強能源的獨立性。除提高能源效率外，建筑專業(yè)人士還會考慮影響家庭能源使用的所有變量、細節(jié)及相互作用，如居住者行為、現(xiàn)場條件和氣候，此外還包括：

● 家用器械和家用電器

● 絕緣和空氣密封

● 照明和采光

● 空間供暖和制冷

● 水加熱系統(tǒng)

● 窗戶、門和天窗

節(jié)能型住宅不只節(jié)約公用事業(yè)費，一棟隔熱良好、不受天氣影響的房子比隔熱性和通風條件差的房子保溫時間更長，即使沒有空調(diào)，也能在熱浪中保持涼爽，因此可降低患熱病的風險。美國國家和社區(qū)抗災(zāi)聯(lián)盟執(zhí)行董事Ryan Colker指出，如果你在冬季暴風雪中斷電，你的節(jié)能投資可幫助你留在家里。他表示，隨著破壞性風暴、熱浪和其他極端天氣事件越來越普遍，優(yōu)先考慮能源效率有助于社區(qū)保護人民的安全。

建筑商可以建造出抵御風雪等的彈性房屋，使在沒有電力或極端炎熱、寒冷的情況下也能維持居住者7天的舒適度。“這叫被動生存能力，”佛蒙特州布拉特博羅彈性設(shè)計研究院院長Alex Wilson指出，“這是在建造失去電力的情況下仍然可居住的房屋”。

利用可再生能源的家庭能源管理可減輕能源緊急情況的影響，提高建筑物的抗熱性。超高效的住宅是將最先進的節(jié)能建筑、電器、照明與可再生能源結(jié)合起來，如利用太陽能熱水和太陽能發(fā)電。此外，利用當?shù)貧夂蚝蛨龅貤l件，設(shè)計師還可采用被動式太陽能取暖、制冷及節(jié)能的綠化策略，目的是盡可能降低家庭能源使用成本，減少可再生能源的負荷。

節(jié)能建筑涼爽的屋頂可由高反射型油漆、薄板覆蓋物、瓷磚或木瓦制成，就像在陽光明媚的日子里穿淺色衣服一樣，涼爽的屋頂材料比標準屋頂能反射更多的陽光，從而吸收更少的熱量。在夏季的陽光下，標準或深色屋頂?shù)臏囟瓤蛇_150℉或更高，而一個涼爽的屋頂，在相同條件下，溫度可降50多℉，因此，可使用更少的空調(diào)，節(jié)省能源和費用。

氣候條件取決于當前和未來溫室氣體排放、社會經(jīng)濟發(fā)展和氣候政策。極端高溫是人類最致命的自然災(zāi)害之一，對健康構(gòu)成了嚴重威脅，且越來越頻繁的極端高溫指數(shù)日對人類構(gòu)成的威脅也越來越大，人口的增長也加劇了暴露效應(yīng)。

如果我們認為空間是通過社會和物質(zhì)關(guān)系及對權(quán)力、資源和資本的解釋而構(gòu)成的，那么我們就應(yīng)思考能源網(wǎng)絡(luò)為什么需要和如何變得穩(wěn)定，及在緊急情況下如何瓦解。基礎(chǔ)設(shè)施的中斷和故障也在提醒我們，它們在不斷變化，是不穩(wěn)定的。據(jù)預(yù)測，在多種排放情況下，熱指數(shù)超過100℉（37.8℃）和105℉（40.6℃）的天數(shù)將比1971-2000年的基準值增加一倍和三倍，這將進一步促進能源網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)的能力。

哈佛大學研究表明，在氣候變暖的情況下，能源效率和對熱量的抵御存在協(xié)同作用。隨著全球城市高溫天氣事件頻率和強度的增加及更加極端的未來，建筑環(huán)境對熱量的抵御已成為規(guī)劃者和決策者的主要關(guān)注點。

勞倫斯伯克利國家實驗室2020年的一項研究表明，評估節(jié)能技術(shù)不僅要看其節(jié)能性，還要看其對抵御極端天氣事件的能力。

在發(fā)生導(dǎo)致停電的惡劣天氣事件時，可使用儲存的能量向客戶供電，不久的將來，儲能系統(tǒng)能分析強風的發(fā)生率和其他氣象參數(shù)，以確定充電的最佳時機，制訂當?shù)嘏潆娋W(wǎng)的運行條件，及估計停電的概率。

李人茜編譯自https://cleantechnica.com/