科學(xué)家研制出高性能的混合太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器

美國(guó)杜蘭大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)出一款能高效、低成本產(chǎn)生電能和蒸汽的混合太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器。該研究由杜蘭大學(xué)工程物理學(xué)副教授馬修·埃斯卡拉和美國(guó)圣地亞哥大學(xué)機(jī)械工程學(xué)副教授丹尼爾·科德領(lǐng)導(dǎo)，是美國(guó)能源部DoE 2014年啟動(dòng)的ARPA-E項(xiàng)目的重大突破。為幫助杜蘭大學(xué)原型研制和圣地亞哥大學(xué)的實(shí)地測(cè)試，DoE提供了330萬(wàn)美元的資金。

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

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

在路易斯安那州董事會(huì)和當(dāng)?shù)厣虡I(yè)合作伙伴的后續(xù)資助下，該團(tuán)隊(duì)正繼續(xù)改進(jìn)該技術(shù)，朝著規(guī)?；较蚯斑M(jìn)。

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(jī)加劇了極端高溫事件、停電頻率、持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度的影響，并改變了消費(fèi)者的日常能源體驗(yàn)和實(shí)踐。當(dāng)我們受到能源缺口或天氣危機(jī)的挑戰(zhàn)時(shí)，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(lái)越多的消費(fèi)者投資節(jié)能型住宅，以作為緩解危機(jī)的一種機(jī)制。

生活習(xí)慣使我們可以保持日常工作和休閑模式，而這些習(xí)慣帶來(lái)了對(duì)舒適、方便和清潔的期望。但由于氣候危機(jī)，極端天氣事件變得越來(lái)越頻繁和嚴(yán)重，我們發(fā)現(xiàn)自己面臨維持家庭、生計(jì)和家園安全問(wèn)題，而建筑環(huán)境是關(guān)鍵問(wèn)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(qiáng)，對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)很有吸引力的家庭系統(tǒng)管理方式，因?yàn)樵S多人決心限制能源成本以應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)，加強(qiáng)能源的獨(dú)立性。除提高能源效率外，建筑專業(yè)人士還會(huì)考慮影響家庭能源使用的所有變量、細(xì)節(jié)及相互作用，如居住者行為、現(xiàn)場(chǎng)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(mén)和天窗

節(jié)能型住宅不只節(jié)約公用事業(yè)費(fèi)，一棟隔熱良好、不受天氣影響的房子比隔熱性和通風(fēng)條件差的房子保溫時(shí)間更長(zhǎng)，即使沒(méi)有空調(diào)，也能在熱浪中保持涼爽，因此可降低患熱病的風(fēng)險(xiǎn)。美國(guó)國(guó)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(fēng)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(fēng)暴、熱浪和其他極端天氣事件越來(lái)越普遍，優(yōu)先考慮能源效率有助于社區(qū)保護(hù)人民的安全。

建筑商可以建造出抵御風(fēng)雪等的彈性房屋，使在沒(méi)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?！斑@叫被動(dòng)生存能力，”佛蒙特州布拉特博羅彈性設(shè)計(jì)研究院院長(zhǎng)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(jìn)的節(jié)能建筑、電器、照明與可再生能源結(jié)合起來(lái)，如利用太陽(yáng)能熱水和太陽(yáng)能發(fā)電。此外，利用當(dāng)?shù)貧夂蚝蛨?chǎng)地條件，設(shè)計(jì)師還可采用被動(dòng)式太陽(yáng)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(fù)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(yáng)光明媚的日子里穿淺色衣服一樣，涼爽的屋頂材料比標(biāo)準(zhǔn)屋頂能反射更多的陽(yáng)光，從而吸收更少的熱量。在夏季的陽(yáng)光下，標(biāo)準(zhǔn)或深色屋頂?shù)臏囟瓤蛇_(dá)150℉或更高，而一個(gè)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(fèi)用。

氣候條件取決于當(dāng)前和未來(lái)溫室氣體排放、社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(duì)健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，且越來(lái)越頻繁的極端高溫指數(shù)日對(duì)人類構(gòu)成的威脅也越來(lái)越大，人口的增長(zhǎng)也加劇了暴露效應(yīng)。

如果我們認(rèn)為空間是通過(guò)社會(huì)和物質(zhì)關(guān)系及對(duì)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?；A(chǔ)設(shè)施的中斷和故障也在提醒我們，它們?cè)诓粩嘧兓遣环€(wěn)定的。據(jù)預(yù)測(cè)，在多種排放情況下，熱指數(shù)超過(guò)100℉（37.8℃）和105℉（40.6℃）的天數(shù)將比1971-2000年的基準(zhǔn)值增加一倍和三倍，這將進(jìn)一步促進(jìn)能源網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)的能力。

哈佛大學(xué)研究表明，在氣候變暖的情況下，能源效率和對(duì)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(qiáng)度的增加及更加極端的未來(lái)，建筑環(huán)境對(duì)熱量的抵御已成為規(guī)劃者和決策者的主要關(guān)注點(diǎn)。

勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室2020年的一項(xiàng)研究表明，評(píng)估節(jié)能技術(shù)不僅要看其節(jié)能性，還要看其對(duì)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(shí)，可使用儲(chǔ)存的能量向客戶供電，不久的將來(lái)，儲(chǔ)能系統(tǒng)能分析強(qiáng)風(fēng)的發(fā)生率和其他氣象參數(shù)，以確定充電的最佳時(shí)機(jī)，制訂當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)的運(yùn)行條件，及估計(jì)停電的概率。

李人茜編譯自https://cleantechnica.com/