伴随着德国政府发布的 《德国2020高技术战略》，“工业4.0”概念走进了大众视线。这一次的工业革命冲破了以往的技术边界，革新了长久以来的技术和生产链条。

新工业革命以技术融合，以及打破数字、生产和生物领域边界为特征。要想实现工业4.0愿景，少不了科技创新的穿针引线。

那么在能源领域，

各国又有哪些奇思妙想的技术融合？    

脑

洞

大

开

- 人造太阳 -

电影放映聚光灯也能制造氢能

关键词

强光 高温 光能制氢

技术介绍：德国科学家希望利用改进版聚光灯收集高热强光，用来提取水中的氢，作为飞机、汽车的燃料来源。

德国科学家正在制造“世界上最大的人造太阳，”希望强烈的光源可以产生气候友好型的燃料。Synlight实验室位于德国科隆以西大约19英里处，由149个改进版电影放映聚光灯组成，产生的光的强度大约是地球自然光的10000倍。当所有的灯亮起来把光集中在一点，仪器可产生大约3500摄氏度的高温，相当于鼓风炉产生温度的2~3倍。“在仪器呈工作状态时，如果你走进房间，那么你会直接燃烧起来。”BernardHoffschmidt说。他是德国航空航天中心的研究室主任，该项目研究室被安排在一个防辐射罩之中。

实验的目的是找出一个最佳的位置以便集中自然阳光，进而为制氢设备供应能量。太阳能光热电站的相关技术已经很完善了，其原理是利用大规模镜面收集太阳光热能，通过换热装置提供蒸汽，驱动传统涡轮机转动从而达到发电的目的。

目前，实验耗能相当巨大——仪器操作4小时所耗的电量相当于一个4人家庭1年所用电量。但是科学家们希望，未来可以利用自然光以碳中立的方式产生氢燃料。“如果我们想让飞机和汽车以无碳方式运行，那么至少需要数十亿吨的氢燃料。”Hoffschmidt说。

- 火箭技术 -

比传统方式快10倍获取地热能

关键词

速度 地热钻探

技术介绍：美国Hypersciences公司正尝试使用火箭技术快速捕捉地热能。目前该技术已经用于为航天器供电。

近日，美国Hypersciences公司宣布筹集到69万美元资金（本轮筹资目标为100万美元），用于研究将火箭技术应用于地热钻探项目。

据悉，项目原理大致为：使用类似火箭的装置（飞弹）钻入地下3英里左右处获取地热，因为在这个深度的岩石足够热且没有放射性，然后通过热电发电机将热能带回地表。

创始人Mark Russell表示，类似的技术已经被用于为航天器供电，如旅行者号探测器、好奇号火星探测器。这家总部位于美国斯波坎的公司正试图通过火箭技术在地球上任何地方钻井，以获取地热能。现在，地热发电相对来说不经济的原因是钻井成本昂贵，这激发了Russell使用火箭的想法。“我认为这可以解决巨大的能源问题，我们的钻井速度比传统方式要快10倍，比子弹还要快，这意味着通过我们的技术可以快速获取到地热能。”他说。

据了解，Russell曾经为波音公司及美国宇航局工作过，积累了丰富经验。

- 公交分析模型 -

无线充电巴士的好伴侣

关键词

城市工具 充电器规划

技术介绍：今年年初，瑞典推出了首辆无线充电巴士。为了更好地使用无线充电巴士，瑞典还开发了“配套伴侣”作为城市工具，可以量化电气化巴士的环境及财政效益。

在瑞典首都斯德哥尔摩举办的无线充电巴士首次亮相仪式上，同时展出了公交系统分析模型——这在整个斯堪的纳维亚半岛都是首次。根据瑞典皇家理工学院的报道，该模型可以在整个城市公交网络中，准确提供最佳充电点。如果为94条巴士路线安装150个充电器，可有效减少交通业二氧化碳排放量并降低34%的能耗。

模型开发者Xylia说，节省的燃料成本可以平衡基础设施建设投入，如充电器安装成本、电网连接费用等。模型不仅优化了能源使用，还为用户提供了成本优化选择。以斯德哥尔摩为例，成本优化方案意味着更少的电动巴士线路、更低的能源耗费，预计可减少40%的排放量。

“这个模型可兼容多种汽车充电技术，甚至考虑到了电力成本上升的可能性。只要电价保持在这个范围内，基础设施建设成本与节约的燃料成本就是相平衡的。”据悉，该模型可以用于任何一个城市交通规划决策。“只要你有一个详细的公交总路线图和可靠的时间表，那么模型可适用于任何城市。”Xylia说，“譬如比斯德哥尔摩规模大得多的伦敦，如果他们提供这些数据，那么我们就可以利用模型为伦敦生成优化的能源成本方案。”

该项研究是瑞典能源局资助的“无线巴士停车充电”项目的一部分，目标是测试和评估城市交通中无线充电公交车减排、提高能效、减少化石燃料依赖的潜力。

- 电池程序 -

从卫星到电动汽车均可使用

关键词

计算机规划 精确监测

技术介绍：重量只有几千克的地球轨道纳米卫星的日常运转由微型计算机控制，其能量来源是太阳能电池。计算机科学家现在开发了一个新型程序，可以更好地规划太阳能电池的运行。

该程序能够预测在卫星执行任务过程中实际使用的电池能量，提升供给效率，达到传统供电系统的5倍。该技术还可广泛用于电动汽车中。

开发此程序的萨尔兰大学计算机科学系教授Holger Hermanns说：“这种新型程序可以更准确地预测纳米卫星在太空中进行特定动作时所需的电池能量。到目前为止，空间科研人员倾向于使用大而重的电池，充分保障能量的供给，但电池占用了其他设备和实验所需的宝贵空间。

新程序控制下的电池可以精确地监测当前可用电量，并据此确定以化学结合的形式存在能量的多少，即剩余可提供电量。这让计算机科学家可以计算出在任何给定的时刻电池可行的放电量。”

新型程序所带来的电池工作新模型也可以应用于地球的大街小巷。“电池是普遍存在的，一个很好的电池模型有助于很多方面。”Holger Hermanns说，“例如，考虑一辆电动汽车的能源需求。

到目前为止，我们只能回答以下问题：在理想的条件下，这款电动汽车充满电能够跑到法兰克福机场吗？现在我们可以做出更具体的答复，在当前电量下，无论空调系统是否运行，您始终有超过99％的概率按时到达机场。”

- 旋转风帆 -

百年老技术让航运更环保

关键词

油轮 节能 旋转帆

技术介绍：一艘远洋油轮将配备“旋转风帆”，尽管该技术是一个世纪以前发明的，但这种搭配可以让全球的油轮更环保节能。这种不同寻常的帆固定在甲板的旋转柱上，与风的相互作用提供了向前的推力。

该试验由世界最大的航运公司之一——马士基公司及壳牌运输部共同赞助。国际航运能耗量极大，作为应对气候变化的一部分，这个行业正承受着越来越大的压力。为了减少排放，相关部门正积极进行技术探索：包括使用风筝、电池或生物燃料。

旋转风帆技术是德国工程师AntonFlettner于1926年发明的，当风经过旋转帆时，空气流动在一面加速、另一面则减速，创造了一个垂直于风向的推力，进而驱使船只前行。目前，旋转风帆被安装在一艘长达240米的马士基油轮上，是第一艘应用此技术的油轮。据悉，该油轮是芬兰Norsepower公司制造的现代轻量级船只，转子高达30米、直径5米，是目前使用旋转帆最大转子。

“在顺风条件下，每个旋转帆可产生3兆瓦的等效功率，比实际所需5千瓦的电力高得多。”Norsepower首席执行官TuomasRiski介绍说，“如果风向反转，那么船帆也随之旋转。”

Riski说，预计旋转帆可节约7%~10%的整体燃料，相当于一年减少使用1000吨燃料。“我们确信这个范围是可以实现的。”他说。该公司已经在滚装船码头安装了旋转帆进行试验，得到的结果是节约6%燃料。Riski介绍说，技术的进步和环保法的崛起意味着旋转帆可以投入使用了，在一个世纪前，这项技术被柴油发电所打败，但现在情况不一样了。“在海洋中，风是唯一可以规模使用的可再生能源。”新的旋转帆将在2018年上半年安装，然后在海上进行试验分析，直至2019年年底。

英国能源技术研究所科研人员安德鲁·斯科特说：“这是为数不多的可提供两位数改进的节油技术之一。”该所是政府工业合作伙伴，正在对这项试验进行资助。

世界上大部分商品通过航运运送，但这是空气污染和碳排放的重要来源。联合国国际海事组织（IMO）于2016年达成协议，从2020年起减少硫的排放，但该协议对任何减少温室气体排放的措施都采取了延期政策，此举遭到舆论批评。不过，一些航运公司已经在探索清洁能源系统，例如海达路德公司订购了两艘混合动力船只，将使用电池系统获得电力；另外一种方法是利用船载柴油机的余热发电。

此前，德国公司Sky Sails曾尝试采用“大风筝”捕捉风能来产生电力，以达到节能减排目的。另一家公司Enercon则在2010年就尝试在船上安装4个小型旋转帆，但Norsepower公司的旋转帆规模比前者要大得多。

Riski说：“Flettner发明的旋转帆在一个世纪前就成功横渡大西洋，证明了其实用性。现在，世界已经真正准备好接受这项古老的技术了。我认为，作出这个决定根本不需要考虑。”

　　(转载来源：中国电力报 ID：zgdlb_CEPN)

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