科学家研制出高性能的混合太阳能转换器

美国杜兰大学研究人员开发出一款能高效、低成本产生电能和蒸汽的混合太阳能转换器。该研究由杜兰大学工程物理学副教授马修·埃斯卡拉和美国圣地亚哥大学机械工程学副教授丹尼尔·科德领导，是美国能源部DoE 2014年启动的ARPA-E项目的重大突破。为帮助杜兰大学原型研制和圣地亚哥大学的实地测试，DoE提供了330万美元的资金。

该研究的详细内容发表在科学杂志《Cell Reports Physical Science》上。圣地亚哥州立大学、波音光谱实验室和其他实验室研究人员也参与了此项目。热能消耗是全球能源经济的巨大组成部分，远大于电力的使用。人们对太阳能热电联产越来越感兴趣，这款混合太阳能转换器可以为零能耗和无温室气体的发展提供电能和热量处理。

混合太阳能转换器利用一种更充分捕捉整个太阳光光谱的方法，然后通过高效、多节的太阳能电池来发电。此外，太阳能电池还可将太阳光的红外线重新定向到一个热接收器上，热接收器再将这些光线转换成可储存起来、广泛用于工业和商业的热能。该研究团队报告称，混合太阳能转换器的转换效率可达85.1%，并可提供高达248℃的蒸汽，预计平均成本将低至3美分/kWh。

在路易斯安那州董事会和当地商业合作伙伴的后续资助下，该团队正继续改进该技术，朝着规模化方向前进。

李忠东编译自https//www.techxplore.com/

停电？酷暑？节能型家庭有人帮忙

气候危机加剧了极端高温事件、停电频率、持续时间和强度的影响，并改变了消费者的日常能源体验和实践。当我们受到能源缺口或天气危机的挑战时，我们发现自己需要迅速适应。能源突发事件导致越来越多的消费者投资节能型住宅，以作为缓解危机的一种机制。

生活习惯使我们可以保持日常工作和休闲模式，而这些习惯带来了对舒适、方便和清洁的期望。但由于气候危机，极端天气事件变得越来越频繁和严重，我们发现自己面临维持家庭、生计和家园安全问题，而建筑环境是关键问题之一。

一栋节能高效的房子在结构、供暖、制冷和热水系统等方面都得到了加强，对消费者来说，这是一个很有吸引力的家庭系统管理方式，因为许多人决心限制能源成本以应对气候危机，加强能源的独立性。除提高能源效率外，建筑专业人士还会考虑影响家庭能源使用的所有变量、细节及相互作用，如居住者行为、现场条件和气候，此外还包括：

● 家用器械和家用电器

● 绝缘和空气密封

● 照明和采光

● 空间供暖和制冷

● 水加热系统

● 窗户、门和天窗

节能型住宅不只节约公用事业费，一栋隔热良好、不受天气影响的房子比隔热性和通风条件差的房子保温时间更长，即使没有空调，也能在热浪中保持凉爽，因此可降低患热病的风险。美国国家和社区抗灾联盟执行董事Ryan Colker指出，如果你在冬季暴风雪中断电，你的节能投资可帮助你留在家里。他表示，随着破坏性风暴、热浪和其他极端天气事件越来越普遍，优先考虑能源效率有助于社区保护人民的安全。

建筑商可以建造出抵御风雪等的弹性房屋，使在没有电力或极端炎热、寒冷的情况下也能维持居住者7天的舒适度。“这叫被动生存能力，”佛蒙特州布拉特博罗弹性设计研究院院长Alex Wilson指出，“这是在建造失去电力的情况下仍然可居住的房屋”。

利用可再生能源的家庭能源管理可减轻能源紧急情况的影响，提高建筑物的抗热性。超高效的住宅是将最先进的节能建筑、电器、照明与可再生能源结合起来，如利用太阳能热水和太阳能发电。此外，利用当地气候和场地条件，设计师还可采用被动式太阳能取暖、制冷及节能的绿化策略，目的是尽可能降低家庭能源使用成本，减少可再生能源的负荷。

节能建筑凉爽的屋顶可由高反射型油漆、薄板覆盖物、瓷砖或木瓦制成，就像在阳光明媚的日子里穿浅色衣服一样，凉爽的屋顶材料比标准屋顶能反射更多的阳光，从而吸收更少的热量。在夏季的阳光下，标准或深色屋顶的温度可达150℉或更高，而一个凉爽的屋顶，在相同条件下，温度可降50多℉，因此，可使用更少的空调，节省能源和费用。

气候条件取决于当前和未来温室气体排放、社会经济发展和气候政策。极端高温是人类最致命的自然灾害之一，对健康构成了严重威胁，且越来越频繁的极端高温指数日对人类构成的威胁也越来越大，人口的增长也加剧了暴露效应。

如果我们认为空间是通过社会和物质关系及对权力、资源和资本的解释而构成的，那么我们就应思考能源网络为什么需要和如何变得稳定，及在紧急情况下如何瓦解。基础设施的中断和故障也在提醒我们，它们在不断变化，是不稳定的。据预测，在多种排放情况下，热指数超过100℉（37.8℃）和105℉（40.6℃）的天数将比1971-2000年的基准值增加一倍和三倍，这将进一步促进能源网络提供服务的能力。

哈佛大学研究表明，在气候变暖的情况下，能源效率和对热量的抵御存在协同作用。随着全球城市高温天气事件频率和强度的增加及更加极端的未来，建筑环境对热量的抵御已成为规划者和决策者的主要关注点。

劳伦斯伯克利国家实验室2020年的一项研究表明，评估节能技术不仅要看其节能性，还要看其对抵御极端天气事件的能力。

在发生导致停电的恶劣天气事件时，可使用储存的能量向客户供电，不久的将来，储能系统能分析强风的发生率和其他气象参数，以确定充电的最佳时机，制订当地配电网的运行条件，及估计停电的概率。

李人茜编译自https://cleantechnica.com/