求む:波エネルギーを利用する柔軟なエネルギー変換技術

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求む:波エネルギーを利用するフレキシブルなエネルギー変換技術-南国の海で肩から左に向かって砕ける左向きのピッチング波の画像米国エネルギー省の水力発電技術局[i](DOE-WPTO)は、国立再生可能エネルギー研究所(National Renewable Energy Laboratory)と並んで、次のような活動を行っている。[ii] (NREL)、分散型組込みエネルギー・コンバータ技術を求める[iii] (DEEC-Tec)は、非集光材料を活用してエネルギーを電気に変換し、それを海洋の波に応用することができる。初期の開発段階にあるソリューションや、海洋波エネルギー変換に応用できるあらゆる産業からのアプリケーションを対象としている。

背景

世界が実行可能な再生可能エネルギー源を求め続ける中、エネルギー回復力の課題を解決するための創造的なアプローチが重要になる。ユーティリティ・グリッドに安定した電力を供給するためには、さまざまな技術を組み合わせた補完的なアプローチが必要となる。

そのひとつである海洋波力発電は、持続可能性への有望な道筋を示している。[iv]しかし、まだ開発の初期段階にあり、技術の収束には至っていない。波力エネルギー技術の既存のアプローチの多くは、ヒンジやジョイントに依存する剛体システムに基づいており、荒れた海洋環境での耐久性に課題があります。DEEC-Tecは、非剛性、非集束力技術によって海洋波エネルギーを収穫し、変換する可能性を持つ新たな研究分野である。この技術は、多数の小型エネルギー・コンバータ(変換器)を単一の柔軟な構造体に組み合わせることを中心としており、剛性のある技術よりもあらゆる動きから幅広いエネルギーを採取できる可能性がある。DEEC-Tec構造体のネットワークが組み合わされて1つのデバイスを形成する場合、伸縮、ねじれ、曲げ、膨張、またはその他の構造的変形によって柔軟なエネルギー・コンバータを作り出し、トランスデューサーが動きからエネルギーを生成することを可能にする(以下の例を参照)。個々のトランスデューサーは、動的な構造変形を入力として使用し、電気を出力として生成する。

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制約条件

最終的な最終製品は以下の基準をすべて満たす必要があるが、現在、部分的に基準を満たす素材がこのプロジェクトの対象になっている:

  • 柔軟/非剛性(負荷が大きく、応力やひずみが集中し、剛性の高いエネルギー変換コンポーネントを欠く)
  • 海/海洋環境との適合性
  • 発電
  • 有害物質の排出を避ける

 

可能な解決策

  • 分散型組込みエネルギー・コンバータ技術
  • ソフト・ロボティクス
  • 電気活性ポリマー
  • 印刷された柔軟な物体
  • 分散型ポンプ / アクチュエーター
  • 分散ベルト
  • バイオにインスパイアされたデザイン
  • 圧電
  • 折り紙力学
  • メタ材料
  • マイクロマニュファクチャリング
  • ゴム/タイヤ
  • 金属ナノ層を介したエネルギー変換
  • マイクロエレクトロメカニカル(MEMs)
  • インフレータブル
  • 適合機械式マニピュレーター
  • ポリマー
  • エラストマー

 

ソリューションの望ましい結果

海洋環境に適用可能な非剛体波エネルギー変換のイノベーターと潜在的なソリューション・プロバイダーの状況を理解すること。

 

研究された畝状波エネルギー・コンバーター技術には以下が含まれる:

  • 振動する水柱
  • オーバートップ装置
  • ヒービング・ポイント・アブソーバー
  • その他[v][vi]

[i]WPTOのウェブサイトはwater.energy.govにある。

[ii]
https://www.nrel.gov/water/marine-energy.html

[iii]
https://www.nrel.gov/water/distributed-embedded-energy-converter-technologies.html

[iv]
https://www.energy.gov/eere/water/advantages-marine-energy

[v]https://openei.org/wiki/PRIMRE/MRE_Basics/Wave_Energy

[vi]
https://openei.org/wiki/PRIMRE/Databases/Projects_Database/Technologies

 

関連技術ニーズ

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Photo Credit:KanenorifromPixabay

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