智能無線核相儀電力——將全面翻新低效能發電站和老化的電網

每年，僅因為斷電給中國造成的經濟損失就高達數千億元，而斷電的原因很多都是由于老化的電網所造成的。同時，中國2009年的用電量達到了 36430億千瓦時。

在杭州，缺電的狀況正由季節性缺電變為全年性缺電，為了讓市民了解到當天的用電緊缺情況，自覺采取措施減少電力消費，當地電力部門正在像預報天氣那樣進行“用電緊缺指數”預測。

所以，未來更聰明的智能電網肯定將會大派用場，但我們還需要更多像下面這樣的創新技術才能及時*用電缺口。

不會漏電的超導電線任務：用電荷通過能力10倍于銅電線的超導電線替代現有電線進度：廣泛應用還需要10~20年與其在全國范圍內大興土木地新建上百萬千米的供電網絡來輸送可再生能源，不如用高溫超導電對現有電網進行改造。

目前，美國橡樹嶺國家實驗室正在對這種技術進行研究。這種新型電纜主要由一層包裹在不銹鋼管外側的1微米厚的超導層構成，鋼管內填充的液氮能夠讓線路的溫度保持在零下196攝氏度。在寒冷的超導狀態下，電纜*沒有電阻，因此不會造成任何能量損失—相比之下，今天使用的銅電纜的傳輸損失大約在5%~7%。

埋設更高質量的電纜任務：用絕緣效果更佳、能夠多傳輸25%電能的電線替換數千千米埋在地下的老式電纜進度：距離大規模應用還有5~10年城市里，懸在空中的電線不但有礙觀瞻而且也是個危險的隱患，因此大城市里的電線大多鋪設在地下管道中。隨著城市用電需求的不斷增加，我們可能需要挖掘更多的深溝，來鋪設更多的管道和新電線。

但一個更簡單的方案是，我們可以在現有的管道中塞進更多的銅。這正是名為電能研究院（EPRI）的一個工業科研協會的目標，他們寄希望于一種新型的絕緣材料，這種材料中加入了含有二氧化硅顆粒的乙烯基硅烷涂層，絕緣效能可比現有電纜上包裹的絕緣層提高33%。這意味著無需增加絕緣材料的厚度，就能讓下一代電力線輸送多1/4的電流。

電纜檢查機器人任務：用靈活的機器人替代人在高架電纜上進行高空作業，并及時發現問題進度：*個商用版機器人將于2012年面世傳統的電纜檢查工作進度慢、成本高，還常常需要借助直升機的空中支援。

EPRI正在研究一種能夠每年兩次自動對長約130千米的電纜進行檢測的機器人，讓檢查的成本更低、效果更可靠。這種機器人將騎掛在電纜上，并攜帶有攝像頭、漫射掃描激光和機載圖像分析軟件，它們能夠用圖像記錄下一條線路破損、老化的情況和過程，同時還能在三維地圖上描繪出有樹枝阻擋或者其他問題的地點。

能自我療傷的地下電纜任務：為電纜涂上一層自修復藥膏進度：10~15年內實現商用另一種減少挖掘街道施工的方式是減少對地下電纜進行小修。當電纜的絕緣層出現小裂口或者較小的破損時，銅導線中的電場就會發生微小的變化。

EPRI在其開發的一種新型絕緣材料中加入了對這種變化非常敏感的納米微粒，發現問題后它們會發熱并熔化掉周圍的聚合物分子，形成一個新的保護層來封閉裂口。目前很多電纜系統都在日益老化，EPRI希望在能用帶有自修復能力的電纜替換它們。

像植物一樣產生能量任務：將陽光轉換為化學能進度：去年科學家發現了一種存量豐富的天然材料能幫助從水中分離出氧太陽能電池板不是利用陽光的惟一選擇。多年來，科學家一直在嘗試學習植物利用陽光的方式—光合作用。目前為止，大多數此類嘗試都需要依賴缺乏實用性的稀有材料—比如銥—作為促發反應過程的催化劑。

但去年，勞倫斯·伯克利國家實驗室的研究人員找到了一種利用二氧化鈷的新方法，這是一種存量zui豐富的工業催化劑。直接靠二氧化鈷利用陽光分解水分子并釋放氧的反應效率相對較低，但研究人員通過將這種催化劑涂抹在密實堆積的框架上，成功讓它的工作效率提高了1600倍。

試驗結果顯示，由二氧化鈷板所組成的陣列能夠穩定地釋放出氧、質子和電子。下一步是要再找到另一種同樣能的催化劑，將副產品轉化為類似甲醇的高能量密度燃料，使其在性價比上達到或超過汽油的水平。

電網儲能器任務：建造用旋轉的飛輪存儲電能的蓄電廠，將過剩的能量保存下來進度：一座容量2萬千瓦的飛輪蓄電廠正在興建這可能有點難以置信，但今天的電網其實是沒有任何實際的存儲能力的。

從你的插座中流出的電就是在不到1毫秒之前剛剛發出來的，因此發電廠必須連續不停地發電來滿足zui高峰的用電需要。為了適應可再生能源波動式的發電方式，我們必須有能力將過剩的電能儲存起來，以備陰天、無風時和夜晚使用。

位于美國馬薩諸賽州的Beacon電力公司提出的解決方案是將電網中過剩的電能儲存到上百個旋轉的碳纖維和玻璃纖維制成的圓筒上。每一個第四代飛輪都帶有一個重達1.1噸的轉子，它被安裝在磁性軸承上，并密封在真空的轉筒內，以實現幾乎*沒有摩擦的理想工作環境。

來自電網的能量能讓直徑0.9米的轉子加速到zui高1.6萬轉/分鐘（接近音速的兩倍），其旋轉的效率至少能達到97%。需要將能量返還給電網時，一部分旋轉的動能將被用來驅動安裝在主軸上的電動機。每個飛輪能夠儲存15分鐘、100千瓦的電力，在20年中可以反復放電15萬次。