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陈启鑫 30岁
提高电力需求预测
从而实现节能减排
现在,很多的发电厂在并网发电的时候处于一种远低于满负荷运转的状态,这样会浪费很多的燃料。我们如果没有适当的办法来大量储存电能,或者能够可靠地预测电力需求,那么只能通过维护闲置产能这一种办法,快速地应对电力需求的激增。
中国拥有一个巨大的电力消费市场,以上问题尤其重要。可再生能源产业的发展,推动着成千上万的风力涡轮机竖立起来,然而,风能的间歇性供应让我们很难预测其电力输出,这就更加难以有效地来平衡供需关系。
毕业于清华大学电机系,现为清华大学电机系教授、助理研究员的陈启鑫开发了一款可以准确预测电力需求并帮助公用事业单位来协调发电厂的软件。
该软件已经应用到全中国10个省份近200个城市中。陈启鑫表示,这款软件可以平均为每个省1年节省3000万美元和24万吨煤。
陈启鑫从两方面改进了现有的电力需求预测软件。首先,根据当地需求和天气模式的差异,对特定地区选择最正确的预测方法,软件可以根据地点的不同,对系统进行一些技术上调整。其次,软件可以对先前的预测错误进行分析,并调整公示,从而最大限度地避免同样的错误再次出现。
利用新软件得到的需求预测可以提前1个月得到可靠的数据,相比之下,其他的预测系统只能提前1到2天,且准确性不高。
为了帮助公用事业单位更有效地输送电力,陈启鑫正在调整预测软件用来预测风力涡轮机的输出功率。他考虑收集涡轮机方圆数英里的风力数据,用图谱来表示在未来几小时内风力可能会产生的变化。这意味着我们可以通过软件预知何时增加风力涡轮机的功率,为电网输送更多的清洁电力。
Shannon Miller 33岁
让引擎在极高压环境下
获得高效运行
尽管科技的发展日新月异,但现如今,人们很难从根本上来提高内燃机的工作效率。Shannon Miller最初设计了用于家庭或公司发电使用的内燃机,相比于传统的内燃机而言,这种引擎节省了大约25%的燃料。同时,在极限压力和膨胀系数的工作环境下,引擎获得了更高效的运转能力。
我们都知道,引擎在极限压力和膨胀系数的工作环境运转的效率会更高。但实际上,要想处于极高压的状态需要极端温度,这会浪费大量的能量。此外,高压也会增加活塞和气缸之间的摩擦力。
新引擎使用了“自由活塞”的设计方法,让每个活塞都独立于任何的连接杆或曲轴,可以上下弹跳。Miller表示:“为了达到效果,不能仅仅改变1个或2个地方。我们需要改变整个引擎的结构体系。”
作为EtaGen公司的联合创始人和首席执行官,Miller将目光投向了未来的引擎市场。该公司目前已经建成一个原型机,可以保持几个小时的运转都达到目标性能水平。
研究结果表明,未来的新引擎应该具有发电厂一样的高效大功率。新的产品将替代传统的柴油和天然气发电机,可以帮助建筑物离网运转,或是安然度过停电事故。当然,同样的引擎设计也可以用来当做电动汽车的车载发电机,使用普通化石燃料来运转。
Mircea Dinc 32岁
使用海绵改进和储存
可替代燃料
清洁能源虽然环保,但往往都存在各自的缺点。氢,密度低很难压缩到实用的容器中;天然气,运输费用昂贵。美国麻省理工学院的化学教授Mircea Dinc提出利用海绵来解决这些问题。
使用有机物和金属材料形成类似海绵的结构,在某些情况下,1克该物质的表面面积展开后将覆盖1个足球场,通过混合和匹配结构中的构建块,可以控制结构内的尺寸。不同的配置下还会拥有不同化学和电气性能。
如果在海绵整体内壁上涂抹一种催化剂,可以通过控制海绵的小孔来改变尺寸。目前,科学家正致力于开发不同的海绵,可以用于有机光电电池等新的领域。
Prashant Jain 30岁
调节纳米晶制造
更加轻薄高效的交换器
量子点是一种纳米颗粒,由少量的原子所构成,可以吸收那些释放不同波长的光,或是周期移动的电荷。美国伊利诺大学香槟分校大学化学教授Prashant Jain发现了如何创建可调的量子点,可以进行实时调整。
这项创新是光学电脑的设计关键,也可以用于超高效的太阳能电池板。
Prashant Jain使用硫化铜制造量子点,不同比例的铜原子和硫原子,在一定的比率下,随着电压的细微变化,对电荷的数量和分布点会变得敏感起来。这是为了确定这些量子点的属性,对哪些波长的光会吸收并释放。
目前,量子点仍然处于研发阶段,这些点不仅可以作为亚微观的光学开关,也可以吸收太阳光线并将其转换为电化学能源。
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