Zamislite ovo: odjeća koja puni vaš pametni sat dok hodate, zgrade koje vibriraju na vjetru i napajaju vaša svjetla, cesta koja izvlači energiju iz trenja koje stvaraju automobili u pokretu te fleksibilne strukture koje mijenjaju oblik u oceanskim valovima kako bi proizvele čistu električnu energiju za zajednice širom svijeta.

Nije to znanstvena fantastika. Jednog bismo dana mogli iskoristiti ove prirodne izvore energije zahvaljujući novonastaloj tehnološkoj domeni koja je upravo dobila svoj prvi patent: tehnologije distribuiranih ugrađenih pretvarača energije (distributed embedded energy converter technologies ili, skraćeno, DEEC-Tec).

Prvi patent izuma posebno je namijenjen primjeni u obnovljivoj energiji mora – čistoj energiji generiranoj iz oceanskih i riječnih valova, struja i plime. Međutim, DEEC-Tec bi s vremenom mogao pretvarati izvore svakodnevne energije, uključujući gotovo sve fizičke pokrete ili dinamičke promjene oblika, u električnu energiju ili druge oblike upotrebljive energije.

„Domena DEEC-Tec raste”, tvrdi Blake Boren, viši inženjer u Nacionalnom laboratoriju za obnovljivu energiju (NREL) u SAD-u i glavni izumitelj na patentu zajedno s Jochemom Weberom, glavnim inženjerom za NREL-ov program napajanja vodom. DEEC-Tec bi mogao imati dovoljno potencijala da se preseli na zgrade, odjeću i ceste, ali sve počinje u oceanu. „Patent pokazuje da dobivamo zamah u plodnom području istraživanja”, kaže Boren.

Kako obećavajuća DEEC-Tec domena zapravo radi?

Zamislite morsku zmiju. Ta zmija može plivati ​​zahvaljujući zamršenom partnerstvu među svojim brojnim savitljivim mišićnim stanicama. U domeni DEEC-Tec, pojedinačni pretvarači energije surađuju, poput mišićnih stanica, kako bi stvorili veću strukturu, baš kao što je morska zmija. Većina uređaja koristi jedan generator za pretvaranje energije oceana u korisne, čiste i obnovljive izvore energije, uključujući električnu energiju. No DEEC-Tec gomila svoje brojne sićušne pretvarače u jedan veći, obično fleksibilni pretvarač energije.

U kombinaciji, ovi sićušni pretvarači energije mogu činiti temelj tkanina, pregrada, potpornih struktura i još mnogo toga, gradeći niz struktura za pretvorbu energije temeljenih na DEEC-Tecu. Primjerice, pretvarači valne energije temeljeni na DEEC-Tecu mogli bi izgledati kao baloni koji se skupljaju i šire, zmije koje se uvijaju ili vesla koja se okreću i savijaju kako bi iskoristila energiju oceanskih valova.

Takvi fleksibilni pretvarači energije valova, poznati i kao flexWEC, mogu iskoristiti i pretvoriti valove u upotrebljivu energiju kroz cijelu svoju strukturu. Dakle, bez obzira na to gdje ili kako energija vala stupa u interakciju sa strukturom uređaja, pretvarači energije bit će tu da pretvore taj val u energiju.

Budući da flexWEC ne koncentrira energiju oceanskih valova u jedinstveni pretvarač energije (poput usamljenog rotacijskog generatora ili hidrauličkog klipnog cilindra) ili jedan sustav prijenosa energije (poput pogonske osovine ili mjenjača), on izbjegava nakupljanje sila oceanskih valova koje bi potencijalno mogle isključiti ili oštetiti stroj. Drugi pretvarači energije valova često koriste velike čelične okvire za zaštitu svojih krutih tijela od oceanskih sila, no ti okviri mogu biti skupi i teški. Umjesto toga, flexWEC-ovi mogu slijediti struju.

Okviri flexWEC-a također bi im mogli omogućiti da iskoriste energiju iz daleko šireg raspona oceanskih lokacija i frekvencija energije valova. „Jednog dana bi uz obalu Kalifornije, Oregona ili Washingtona mogle postojati morske farme obnovljive energije temeljene na DEEC-Tecu, s ovim vrstama pretvarača energije valova koji bi potencijalno mogli napajati obalne zajednice ili opću komunalnu mrežu”, rekao je Boren.

Visoki troškovi jedna su od posljednjih velikih prepreka koje cvjetajuća industrija energije mora treba prevladati kako bi počela opskrbljivati zajednice. A fleksibilni arhetipovi tvrtke DEEC-Tec mogli bi ponuditi posebno ekonomičan način za iskorištavanje energije valova. Budući da flexWEC-ovi sadrže mnogo više od jednog pretvarača energije, mogli bi zahtijevati manje putovanja radi održavanja; ako je nužno popraviti samo malu skupinu sićušnih pretvarača, svi ostali mogu nastaviti s radom.

FlexWEC-ovi se također mogu graditi od održivijih, isplativijih materijala, što ih čini lakšim za instalaciju i kontrolu nakon što izađu u ocean. Veća kontrola mogla bi značiti povećanu proizvodnju energije, omogućujući operatorima da se prilagode promjenjivim morskim uvjetima da bi iskoristili najveću količinu potencijalne energije.

Budući da je DEEC-Tec domena još uvijek relativno nova, Boren i njegov tim naporno rade na istraživanju kako bi te tehnologije točno mogle stvoriti novu generaciju pomorskih energetskih uređaja ili drugih materijala za proizvodnju energije. Borenov nedavni patent svakako je velik poticaj prema budućnosti DEEC-Teca.

Patent dodatno potvrđuje što bi DEEC-Tec mogao postati. Sada imamo patentirani temelj za daljnji razvoj i promicanje DEEC-Tec-a unutar NREL-a i s našim vanjskim suradnicima i industrijom.

Blake Boren, NREL