“弹性体”机器人发电机开启了新奇的新能源捕捉思路

这种新技术可以从海浪、汽车和建筑物，甚至是衣服中发电。

上图：NREL 拥有几乎完全由介电弹性体组成的智能、灵活、机器人波能执行器的专利。

想象一下：走路时为智能手表充电的衣服，在风中振动并为灯光供电的建筑物，从行驶的汽车产生的摩擦中提取能量的道路，以及在海浪中改变形状的灵活结构，可以为世界各地的社区产生清洁电力。

这不是科幻小说。总有一天，我们可以充分利用这些自然产生的能源，但这要归功于一个刚刚获得了第一项专利的新兴技术领域：分布式嵌入式能源转换器技术（简称 DEEC-Tec）。

上图：新兴的弹性体发电机几乎可以从任何类型的运动中获取能量。

该发明的第一项专利专门针对海洋可再生能源的应用 —— 海洋和河流的波浪、洋流和潮汐产生的清洁能源。但 DEEC-Tec 最终可以将日常能源（包括几乎所有的物理运动或动态形状变化）转化为电能或其他形式的可用能源。

美国国家可再生能源实验室（NREL）的高级工程师布莱克·博伦（Blake Boren）说：“DEEC-Tec 领域有了发展空间，而且正在不断发展。”布莱克·博伦和 NREL 水力发电项目的总工程师切姆·韦伯（Jochem Weber）是该专利的主要发明人。DEEC-Tec 或许有足够的实力进军建筑、服装和道路领域，但它现在要从海洋开始。布莱克·博伦表示：“这项专利表明，我们在一个富有成效的研究领域获得了动力。”

那么，这个有前途的 DEEC-Tec 领域是如何工作的呢？

上图：分布式嵌入式能量转换器技术（或 DEEC-Tecs）可以构建成多种形状，例如蛇和气球，以从各种海洋环境中捕获能量。

你可以去想象一条海蛇。这种蛇可以游泳，这要归功于它的许多柔韧的肌肉细胞之间复杂的合作关系。在 DEEC-Tec 领域，各个能量转换器像肌肉细胞一样协同工作，创造出一个更大的结构，就像海蛇一样。大多数设备使用一台发电机将海洋能源转化为可用的、清洁的和可再生的能源，包括电力。但 DEEC-Tec 将其许多小型转换器聚集在一起，形成了一个更大的、通常也是灵活的能量转换器。

上图：海底的挡板式装置可以通过弯曲和扭转运动产生能量。

布莱克·博伦说：“DEEC-Tec 为研究人员和开发人员提供了一种全新的思考方式，即如何将海洋能量从海浪、潮汐和洋流转化为更可用的能量形式，如电能。”

结合起来，这些微小的能量转换器可以形成织物、舱壁、支撑结构等的基础，构建一系列基于 DEEC-Tec 的能量转换结构。例如，基于 DEEC-Tec 的波浪能量转换器，可以看起来像收缩和膨胀的气球、起伏的蛇，或扭转和弯曲的桨，以利用海浪能量。

这些适应性强的气球、蛇和桨也会带来很大的好处。柔性波能转换器，也被称为：FlexWECs，可以在其整个结构中利用和转换波为可用的能量。因此，无论波能在何处，或以何种方式与设备结构相互作用，能量转换器都会将波转化为电能。

上图：一个装有 状柔性发电机的气球形状的重物，可以收获向任何方向的惯性运动，突显了这些设计的灵活性。

由于 FlexWEC 不会将海浪能量集中到单个能量转换器（如单独的旋转发电机或液压活塞缸）或一个动力传输系统（如传动轴或变速箱），因此它们不会积聚海浪力，从而避免潜在的关闭或损坏机器。事实上，其他波能转换器经常使用大型钢框架来保护它们的刚体免受海浪的影响，但这些框架可能既昂贵又笨重。相反，FlexWEC 可以随波逐流。

FlexWEC 的框架还可以使它们利用来自更广泛的海洋位置和波浪能量频率的能量。布莱克·博伦说：“有一天，加州、俄勒冈州或华盛顿海岸可能会出现基于 DEEC-Tec 的海洋可再生能源农场，这些类型的波浪能转换器有可能为沿海社区或整个公用事业电 供电。”

目前，高昂的成本是蓬勃发展的海洋能源行业必须克服的最后几个主要障碍之一，解决了这个问题才能开始为社区提供电力。DEEC-Tec 的灵活原型可以提供一种特别经济高效的方式来利用海浪能量。由于 FlexWEC 托管的能源转换器远远不止一个，因此需要的维护次数更少；如果只有一小部分微型转换器需要修理，那其他的转换器都可以继续工作。

FlexWEC 还可以使用更可持续、更经济的材料建造，使它们在出海后更容易安装和控制。更好的控制就意味着增加能源生产，使运营商能够适应不断变化的海洋条件，以最大限度地利用潜在能源。

由于 DEEC-Tec 领域仍然相对较新，布莱克·博伦和他的团队正在努力探索这些技术如何能够创造出新一代的海洋能源设备，或其他能源产生材料。布莱克·博伦最近的专利是对 DEEC-Tec 未来的巨大推动。