Stelt u zich eens voor:kleding die uw smartwatch oplaadt terwijl u loopt, gebouwen die trillen in de wind en uw lichten van stroom voorzien, een weg die energie haalt uit de wrijving die wordt veroorzaakt door bewegende auto's en flexibele structuren die van vorm veranderen in oceaangolven om schone elektriciteit op te wekken voor gemeenschappen over de hele wereld.

Het is geen sciencefiction. Op een dag zouden we deze natuurlijk voorkomende energiebronnen kunnen benutten dankzij een nieuw technologiedomein dat net zijn eerste patent heeft verdiend:gedistribueerde ingebedde energieconversietechnologieën (of DEEC-Tec, afgekort tot deck-tech).

Het eerste patent van de uitvinding is specifiek voor toepassingen in mariene hernieuwbare energie:schone stroom opgewekt uit oceaan- en riviergolven, stromingen en getijden. Maar DEEC-Tec zou uiteindelijk bronnen van alledaagse energie, inclusief bijna alle fysieke bewegingen of dynamische vormveranderingen, kunnen omzetten in elektriciteit of andere vormen van bruikbare energie.

"Het DEEC-Tec-domein heeft poten en groeit", zegt Blake Boren, senior engineer bij het National Renewable Energy Laboratory (NREL) en de hoofduitvinder van het patent, samen met Jochem Weber, hoofdingenieur voor het waterkrachtprogramma van NREL. DEEC-Tec heeft misschien de benen om gebouwen, kleding en wegen in te trekken, maar het begint in de oceaan. "Het patent laat zien dat we momentum winnen op een vruchtbaar onderzoeksgebied", zei Boren.

Dus hoe werkt dit veelbelovende DEEC-Tec-domein eigenlijk?

Stel je een zeeslang voor. Die slang kan zwemmen dankzij een ingewikkelde samenwerking tussen zijn vele buigzame spiercellen. In het DEEC-Tec domein werken individuele energieomzetters samen, zoals spiercellen, om een ​​grotere structuur te creëren, net als de zeeslang. De meeste apparaten gebruiken één generator om oceaanenergie om te zetten in bruikbare, schone en hernieuwbare energiebronnen, waaronder elektriciteit. Maar DEEC-Tec verzamelt zijn vele kleine omvormers om één grotere, vaak flexibele energieomvormer te vormen.

"DEEC-Tec geeft onderzoekers en ontwikkelaars een geheel nieuwe manier van denken over het omzetten van mariene energie van oceaangolven, getijden en stromingen in meer bruikbare vormen van energie, zoals elektriciteit," zei Boren.

Gecombineerd kunnen deze kleine energieomzetters de basis vormen van stoffen, schotten, ondersteunende structuren en meer, en een reeks op DEEC-Tec gebaseerde energieconversiestructuren bouwen. Op DEEC-Tec gebaseerde golfenergieconverters kunnen er bijvoorbeeld uitzien als ballonnen die samentrekken en uitzetten, slangen die golven of peddels die draaien en buigen om oceaangolfenergie te benutten.

Deze aanpasbare ballonnen, slangen en peddels kunnen ook grote voordelen hebben. Flexibele golfenergieconverters, ook wel flexWEC's genoemd, kunnen golven in hun hele structuur benutten en omzetten in bruikbare energie. Dus ongeacht waar of hoe golfenergie interageert met de structuur van een apparaat, er zullen energieomzetters zijn om die golf om te zetten in kracht.

Omdat flexWEC's geen oceaangolfenergie concentreren in een enkelvoudige energieomzetter (zoals een eenzame roterende generator of hydraulische zuigercilinder) of een krachtoverbrengingssysteem (zoals een aandrijfas of versnellingsbak), vermijden ze ophoping van oceaangolfkrachten die mogelijk zouden kunnen uitschakelen of de machine beschadigen. Andere golfenergieomzetters gebruiken inderdaad vaak grote stalen frames om hun stijve lichamen te beschermen tegen oceanische krachten, maar die frames kunnen duur en zwaar zijn. In plaats daarvan kunnen flexWEC's met de stroom meegaan.

De frames van FlexWEC's kunnen hen ook in staat stellen om energie te benutten van een veel groter aantal oceaanlocaties en golfenergiefrequenties. "Op een dag zouden er op DEEC-Tec gebaseerde mariene hernieuwbare energieboerderijen voor de kust van Californië, Oregon of Washington kunnen zijn, met dit soort golfenergieconverters die mogelijk kustgemeenschappen of het elektriciteitsnet in het algemeen van stroom voorzien," zei Boren.

Hoge kosten zijn een van de laatste grote hindernissen die de bloeiende mariene energie-industrie moet overwinnen om deze gemeenschappen van stroom te voorzien. En de flexibele archetypen van DEEC-Tec zouden een bijzonder kosteneffectieve manier kunnen zijn om golfenergie te benutten. Omdat flexWEC's veel meer dan één energieomzetter hosten, zouden ze minder onderhoudsritten nodig hebben; als slechts een kleine groep kleine converters gerepareerd moet worden, zouden alle andere kunnen blijven werken.

FlexWEC's kunnen ook worden gebouwd met duurzamere, kosteneffectievere materialen, waardoor ze gemakkelijker te installeren en te bedienen zijn als ze eenmaal in de oceaan zijn. Meer controle kan leiden tot een verhoogde energieproductie, waardoor operators zich kunnen aanpassen aan veranderende oceaanomstandigheden om de grootste hoeveelheid potentiële energie te benutten.

Omdat het DEEC-Tec-domein nog relatief nieuw is, werken Boren en zijn team er hard aan om te onderzoeken hoe deze technologieën precies een nieuwe generatie mariene energie-apparaten of andere energieopwekkende materialen kunnen creëren. En het recente patent van Boren was een grote duw in de richting van een toekomst van DEEC-Tec.

"Het patent geeft meer zekerheid over wat DEEC-Tec zou kunnen worden," zei Boren. "Nu hebben we een gepatenteerde basis om DEEC-Tec verder te ontwikkelen en te promoten, zowel binnen NREL als met onze externe medewerkers en de industrie." + Verder verkennen

Bijgewerkte mariene energieatlas kan gemeenschappen meer energie-autonomie geven