蒸发是可再生能源的一个重要来源吗?

技术,它使用吸水的土壤细菌的孢子枯草芽孢杆菌来产生能源,仍在开发的早期阶段。但领域,生物科学和物理学副教授哥伦比亚和2016名年轻调查员奖的获奖者来自美国海军研究办公室,说它比其他形式的可再生能源具有重要的优势。“风能和太阳能是间歇性的来源,”他说。“在蒸发的情况下,你不波动。你甚至能指望拥有非常重要的蒸发在晚上。”

采访中360年耶鲁大学环境,领域谈论这种新的发电是如何工作的,它的局限性,需要广泛的科学合作测试这项技术是否能轻松成为在美国和全球范围内的重要来源。

360年耶鲁大学环境:在工作在2015年出版,你和他的同事们发明的机器,使用蒸发产生机械力的过程。你做这利用无害的细菌孢子,作出舒张和收缩反应的湿度的变化。你所说的“蒸发设备之一引擎。“描述特定的机器是如何工作的。

领域:蒸发引擎spore-coated塑料条。孢子扩张和收缩在湿度变化,他们这样做有很多力量。所以当这种情况发生时,这些条伸长和缩短响应。他们基本上工作像肌肉,你可以转换成电能。

湿度环境中本身通常不会改变如此之快——它改变每日时间表——但是当你有一个开放的水面,蒸发和你可以利用这一设备。我们这样做的方法是我们把下面的带百叶窗。当他们打开时,他们可以让水分穿过,当这些百叶窗关闭他们阻止水分。你可以连接(设备)发电机或将运动和机械能转化成电能,从而你可以发电。这是我们的设备背后的一般概念。

e360:第二你设计了被称为“湿磨机。“你可以设置一个玩具车在运动。它看起来像一个车轮和工作原理是一样的。告诉我一些。

领域:第二个设备主要有一个塑料圈和spore-coated塑料条放置在循环。我们中途插入圆一个室,室内潮湿是因为有湿纸衬室的墙壁,和湿度引起的孢子,圈子扩大的一半。外,剩下的一半的圆,空气干燥,所以带这边更大,因为孢子处于收缩状态。

当这种情况发生时,圆的重心变得有点抵消从圆的旋转轴。(后续)旋转带来的孢子在干燥的一半,在潮湿的地区,和需要一些潮湿的孢子在潮湿的部分,进入干燥部分。它继续旋转,只要室里面的纸是湿的。我们一起把一个简单的,用乐高玩具系统部分开始辊表面上。这不是最快的车,但它可能是第一个运行的水。

e360:在这个最新论文,您探索潜在的自然蒸发作为可再生能源的188最新下载地址来源。你预想开放水源,例如湖泊和水库由evaporation-driven能源矿车。这看起来像什么?根本会大版本的设备的开启和关闭百叶窗上的这些开放水源?

领域:一些基本概念可能被使用,但是你没有必要相同快门机制,这将是一个大规模的复杂的系统。你必须想出一些函数,这将减少移动组件,使它更容易实现大规模。

e360:你设想使用细菌孢子,还是有其他方法来利用蒸发能力吗?

领域:一个目标是让像一张孢子的材料,所以这些表可以在表面区域扩张和收缩,这本身可能的基础设备。最后的材料可以生产大量的权力。也许不是在我们预测的理论极限,但它仍然可能是迷人当你考虑成本和其他因素。

e360:你计算蒸发在美国高达325千瓦的电力可能是可用的,,你写,接近70%的电能产生率在2015年在美国。你是怎么得出这个数字的呢?

领域:我们包含在这个数字是我们现有的水库和湖泊。我们忽略了水库太小,也忽视了大湖。我们所做的,因为它更容易模式开放的水域时,不是那么大——“没有这么大”的意思是如果他们小于100公里。

我们首先假定该设备可以工作在热力学的限制范围内。我们想找出,环境条件采取进一步限制?所以,天气会影响蒸发率、温度、风速、有多少阳光可用特定位置,空气的湿度。我们把所有这些参数到一个模型中,我们实际上由使用先前的模型开发的水文学家…从那里我们计算在给定位置的天气数据,是什么力量可以从特定区域——比如说,一平方米?基本上给了我们一个国家的地图,你可以说,如果有水体在这个位置,你可以期待这么多权力从水体。

e360:你惊讶这个总数吗?

领域:本身数量大,但如果这项技术被建立,它肯定会更小。但这仍然可以做出贡献的可再生能源,因为现有的可再生能源规模不发达,在数万千瓦的顺序。甚至一小部分可用的潜力,如果意识到,仍将是巨大的。

e360:的优点或缺点是什么能源相比,太阳能或者风能蒸发吗?

领域:风能和太阳能是间歇性的来源。你需要能量存储技术来解决,因为消费者需要在一天的不同时间和不同的时间。在蒸发的情况下,你基本上不波动。例如,你能指望拥有非常重要的蒸发甚至在晚上。的主要原因是水本身可以储存热量。所以,热量来自阳光白天存储在水里,和它呆在晚上,可以直接蒸发。所以,创建一个平滑的蒸发率。然后,如果你有设备,你获得额外的控制蒸发率。以便控制和存储能力的水,是一个潜在的方法匹配电力需求电源没有依赖电池或其他储能机制。

另一个好处是直接关系到水资源。从蒸发一定收获能量减少了蒸发率。如果你有人工水库——例如,创建用于灌溉或水电,减少水损失可能是另一个重要的好处。水可以由农民或其他下游的栖息地。

在缺点方面,许多这些水体有娱乐和其他用途,比如钓鱼。可能会有一个妥协,如果涉及到。这可能也是可行的,想象的材料是灵活的像表做的一些生物材料,这些事情可以更轻松地删除和放置比刚性结构像太阳能农场和风力涡轮机。当然,这必须是开发和测试,但在我看来,这可以在和谐的环境和其他潜在用户的这些资源。

e360:当然,可能还有其他的负面环境影响。

领域:绝对的。作为研究人员,我们希望的是得到更多的人的关注和其他领域的专家可以考虑潜在的问题,或者解决这些潜在的问题。能源项目本身是非常复杂的,他们有许多不同的方面,从经济环境。很难进行这样一个项目在一个研究实验室,所以我们试图实现对这个刊物是目前的一个难题:有巨大的潜力。现在值得调查这些其他方面可能会使这种可能性或挑战它的实现。但即使有挑战,周围可能存在的方式,因为它似乎是一个相对灵活的技术。

e360:你有任何问题关于陷阱,前面的发展这种技术吗?

领域:可能是我没有预料到的事情,我认为现在我们应该做的是基本上让示威和超越概念验证设备,看看技术看起来和它可能会导致什么。能告诉未来的讨论。

e360:你的论文有一个表,你给各州的发电潜力。犹他州,加州和德州进入前三名。除了可用的开放水域面积,是更大的潜在的环境条件,使发电从蒸发?

领域:一个位置被阳光越多,更多的权力你可以期望从一个给定的区域。如果面积干燥,这是提高蒸发率。这也增加了权力从一个给定的区域,和这两个组件往往是更大的在美国西南部。

e360:你的研究仅限于美国,但你想象蒸发能量可能离网的地区发展中国家的适用性?

领域:我们研究美国有限,主要是因为我们对数据的访问,进入我们的模型。但总的来说我们期望这是适用于许多世界其他地区。如果一个农民有一个池的水用于灌溉,可以利用的能源。

e360:为你的实验室有哪些步骤?

领域:我们主要专注于从这些个人孢子大材料组装孢子成表。使用,我们将试图建立更大的设备,不一定在大小的试验测试,但也许更大的桌面设备,也许一个小池,我们可以组装和测试表面的水。这可能会通知我们的材料是否准备好了一个更大的考验。但仍有很多需要回答的基本问题。