能源是未来的关键

若人类能掌握无限的可用和可持续能源,那么许多被视作科幻小说的场景将实际成为科学事实。但是,在等待技术发展赶超我们想象力的时间里,确保可持续未来的最佳行动方案依然是最大限度地提高能源效率。英国伦敦帝国理工学院的Nina F. Thornhill教授正在帮助培训未来的工程师,以满足重工业在提高其过程自动化程度和能源效率方面的需求。

未来的无限清洁能源

Thornhill教授自认是科学和科幻小说迷。“我在科幻小说的陪伴中长大。科幻小说的伟大之处在于,它向我们展示了能源对于人类的未来而言绝对至关重要。有了无限的能源,我们几乎可以解决世界上所有的问题,支持不断增长的人口,完成我们想做的任何事情,只要我们使用的能源不会污染地球,或者其它什么行星。”尽管这些未来愿景尚未实现,但是已朝正确的方向迈出了重要一步。可再生能源的发展为未来提供了希望。此外,随着私人投资的涌入,推动了核聚变的发展,在不远的将来可能会出现一种全新的清洁、储量丰富的核能能源。

尽管虚构的科幻未来尚未成为现实,,但是已朝正确的方向迈出了重要一步。

储存和分配挑战

“但是,即使我们发现了一种无限能源,这种能量也必须是可部署的。这意味着要克服能量储存、回收和分配方面的多项挑战,”Thornhill教授提醒道。特别是对于电能而言,寻找缓冲和存储解决方案已经是当务之急。答案很可能在于大规模电池的开发以及利用电网本身来解决分布式储能的挑战。“在某种程度上这已经成为了现实,例如电动汽车的充电站。高性价比的充电是在电力需求较低的时段内进行的,而且还能在用电高峰时段将一些电能回输到电网中。”

绿色能源不仅只是绿色电力

Thornhill教授还提醒我们,当谈论能源时,我们讨论的并不仅只是电力。在畅谈当今的燃料和天然气资源时,可持续性应是其中重点。幸运的是,在寻找化石燃料的替代品方面已经取得了许多进展。Thornhill教授对热泵、碳中和蓝色和绿色氢气等事物持非常乐观的态度。“通过电解从清水中制造绿色氢气的能力,对未来而言具有激动人心的意义。”她期待着这一天,通过科学技术的发展和新的创新,整个英国都能够将传统的燃气锅炉替换为更高效和可持续的解决方案。

节能增效是当前的解决方案

但是,由于我们还没有掌握无限清洁能源,因此我们今天面临的挑战是找到以更高的效率来消耗现有能源的方法。尽管每个人都可以在日常生活中为提高能源效率做出自己的贡献,但是真正的差异来自于工业。Thornhill教授相信,能源效率领域中真正改变游戏规则的将是变频技术。通过变频器确保电机速度的平稳可调,有可能显著提高能源效率。ABB等领先的技术提供商正纷纷推出有助于降低能耗的全新特性和功能。Thornhill教授特别提到允许过程克服干扰的穿越功能等特性,这些是有助于提高能源效率和环保性能的创新举措。“例如,通过在燃气泵送应用中使用存储的旋转能作为辅助能量,来维持过程并避免计划外停机,我们可以将停机状态的排放降至最低,并避免依靠燃烧来释放管道压力。”

能源效率领域中真正改变游戏规则的是变频技术。

行业需要创新者

伦敦帝国理工学院的过程自动化教授,Nina Thornhill强调了学术界和工业界间的合作对于携手克服当今挑战的重要意义。对于研究人员来说,看到他们的想法成为产品中的一部分是一段漫长的旅程,但这始终是最终的目标。Thornhill教授确保她的所有博士研究生都与其工业合作伙伴一起工作一段时间。大多数情况下,基于她与ABB公司的长期富有成效的关系,她的工业合作伙伴一直是ABB。“这是学生开始理解他们正在解决的现实工业难题,以及其现实意义的有效方式。我们的共识在于我们都对解决实际问题充满兴趣。正是这些问题激励着我们研究新理论、开发新方法。”为了让科幻小说变成事实,我们需要充满好奇的头脑、善于分析的思想家、脚踏实地的实干家和真正的创新者。

我们对解决实际问题充满兴趣。