文：蛋撻_1988

現如今，人類已經掌握了多種新能源發電的方式，如太陽能、風能、潮汐能、水電以及核能。不過你有想過，植物也可以發電嗎？來自荷蘭瓦赫寧根大學（WageningenUniversity & Research，WUR）環境技術系的科學家用近10年的時間，透過捕獲植物代謝過程中產生的電能來進行發電，證明了植物發電可觀的前景。

植物發電是怎麼做到的呢？它的本質其實是利用土壤中的微生物進行發電。這個過程中主要的能源物質，來源於植物光合作用產生的有機物。有機物除了很少一部分是提供給植物生長，剩下的大部分都會透過植物的根系分泌到土壤環境中。而存在於土壤中的一些“產電”微生物，就可以有效地利用這部分有機物，經過細胞內部的新陳代謝作用將其氧化，並把該過程中產生的電子透過細胞的呼吸鏈傳遞到細胞外部。如果在土壤中放入電路的陰極和陽極，那麼這些電子最終將被陽極接收，隨後透過外電路傳遞到陰極。在陰極，電子與和空氣中的氧氣結合，外加上來自於陽極的氫質子，最終生成水。整個過程，植物的光合作用為“產電”微生物發電提供了基本養料，人工的外電路負責收取電能。

瓦赫寧根大學已經出資為植物發電專案組建了一個小型創業育成公司，名叫Plant-e。如今公司已經開發出的了幾種型別的產品。比如負責教學和創意家居的小玩意兒（a）（由於體積太小它沒辦法提供電能）;可以應用於綠屋頂或建築物牆壁的可移動發電模組（b）;以及大型化、便於實際應用的管狀系統，可以為道路兩邊的LED照明燈供電（c）。

但植物發電之所以在近年來還未出現里程碑式的發展，還是由於它本身的限制性，使得科學家們需要攻克許多科學技術難關。

第一個問題是產電功率低。作為產電裝置，一個重要的評價指標是產電功率。產電功率涉及到電流和電壓（電功率＝電流×電壓）。在植物發電過程中，電流代表了微生物代謝有機物傳遞電子的能力，電壓則取決於分別在陽極和陰極參與反應的物質。跟電壓不同的是，電流受系統內部的結構、植物及微生物的生長狀態，以及執行條件等多個因素之間共同的制約。不同的植物發電系統，產電電流大小很可能完全不同。所以，植物發電應用到生活中的一個重要前提，就是找到一個合適的植物生長系統，讓電功率達到一定標準。而經過10年的研究，科學家們已經能夠將植物發電電功率提高500倍。

其次是電極材料的成本高。植物發電系統中需要引進人工的電極材料，需要在具備良好的導電效能的同時，還有很好的微生物相容效能，也就是說它要能夠利於微生物的生長與附著。目前，最常用的電極材料是碳電極材料，如碳氈，活性炭顆粒等。為了保證能夠有效的收集電流，需要用一些貴金屬導線（如金或鉑）將這些碳電極與外電路連結。但這些貴金屬的使用不但大大提高了植物發電系統的成本，也同時帶來了環境汙染和潛在的生態危害。怎麼解決這些問題，也是推廣植物發電過程中最需要關注的。

第三是如何有效地收集電流。科學家們正在努力挖掘植物發電的產電能力，雖然電功率已經有了近500倍的提高，但是這些電能的利用價值卻並沒有很高。比如給一臺Iphone 手機充電（所需功率5W），以最高的產電功率來計算（3.2 W/ m^2）我們至少需要2平方米的陽極材料面積。這麼大的一塊麵積，僅僅能充一個手機，要滿足正常的家用電需求貌似是完全不可能的。當然也不能因此就否定植物發電的意義，雖然植物發電產生的功率很微小，但是它卻可以一天24小時不間斷地產電，並不會像太陽能板需要Sunny、風車需要有風才能工作。

充分利用這一特性，科學家們提出了利用外接電容器收集電流的方式來供電。先把儲存的微小電能積攢起來，隨後利用規模化的電路元器件，轉換為相對高的功率輸出出去。引進電容器在植物發電系統中，為推動植物發電全面大規模實際應用奠定了重要的基礎。

現在，Plant-e的幾款產品已經推廣至荷蘭的11個城市，他們還特意為瓦赫寧根大學提供了一套供電系統用於校內資訊板的照明。未來，植物發電也許會成為推動能源與環保新思路的一項里程碑式的科技；說不定，很快我們就真的可以用公園綠地來發電了。

近年來太陽能光伏發電技術十分火熱，但仍然存在光電轉化效率偏低的問題，批次生產轉換效率根據材料不同，從8%到20%不等。在人口稠密的城區，即使把屋頂佈滿光伏發電板，也很難滿足需求。

聯想到城市裡遍佈的玻璃幕牆建築，有人可能腦洞大開，如果把太陽能光伏板作成透明的，豈不是一舉兩得？這樣既不影響採光，還能利用廉價的太陽能，為家用電器甚至新能源汽車充電。

但問題是將光伏發電板做成透明狀從工藝上實現很有難度。所以只能另闢蹊徑。

實際上，在2015年，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室與義大利米蘭比可卡大學等單位的研究人員就研發了量子點塗層技術或太陽能聚光器技術。

原理是在玻璃窗上噴塗奈米粒子塗層，吸收一部分透射光，再以紅外光的形式傳導到窗戶邊框上的光伏電池上。

該技術的光電轉化效率可達1.9%，能夠保持效能長達14年。而且向玻璃上噴塗也非常容易，只需一臺機器噴塗，再將其鋪開即可。

除此之外，這種塗層還具有過濾節能效果，在炎炎夏日能有效降低室內溫度。

但塗了這種東西的窗戶可見度發生變化，使用者體驗可能會有問題。

麻省理工（MIT）的創業公司Ubiquitous Energy對此技術進行完善，保持了玻璃無色、透明的特性。

2016年，在荷蘭舉辦的第十屆“綠色挑戰”科技發明獎，授予了創業公司Physee設計的發電玻璃窗PowerWindows。

Physee的技術和前兩者類似，都是透過一種特殊的外窗玻璃塗層，收集入射光，透過玻璃傳送到窗框內的太陽能電池條。

PowerWindows產生的電力不但可以自用，還可以併網。

另外，Physee還提供一款APP——EESY，可以幫助使用者瞭解PowerWindows產生的電量，節省的電費和電池效能。

PowerWindows是已商品化的產品，製造工藝嚴格符合相關專業標準。

Physee還結合智慧家居理念，推出SamrtWindow產品。可以透過感測器測量外界溫度，使建築物智慧調節，保持最適宜的溫度。

作為試點專案，Physee在阿姆斯特丹Goede Doelen Loterij公司總部大樓的南立面安裝PowerWindows ，使該公司的600名員工的手機可以用PowerWindows產生的電力充電。

最近，Physee 還準備在阿姆斯特丹的新建公寓樓BOLD安裝1850平米的PowerWindows 。這些居民將成為世界第一批享受全透明發電玻璃提供的電力的人。

再開下腦洞，也許要不了多久，咱們的手機沒電了，放太陽下曬會，就能滿電覆活呢！

新能源發電，

有風能，包括平軸風能，立軸風能，變矩風能(變速器)，

太陽能，包括光伏，光熱

光伏有荒山荒原光伏，水池水庫光伏，建築樓頂立面光伏，

光熱有黑管太陽能蒸汽輪機發電，菲涅爾透鏡發電，菲涅爾反射鏡(負鏡)發電，水介質，鹽介質，冷媒(空調冷媒)介質。

配蓄電池，配蓄熱池(大暖瓶蓄熱水)電熱聯供。配蓄冰池(冰窖)存冰抽熱。

蓄電池方面，有小中大各種規模蓄電池，蓄電池組，串並充放蓄電池組可低充高放，高充低放。串充並放，並充串放。

抽水蓄電水庫，超級電容蓄電，水庫水池冷熱蓄能。電解水(H2，O2)蓄能，電解鋁蓄能，陀螺儀飛輪蓄電，

今年的詹姆士·戴森獎被一個叫做O-Wind Turbine的風力發電機拿下。這個彎曲、通風的球形裝置能夠懸掛在摩天大樓陽臺並利用風力發電。雖然傳統風力發電機非常高效，但只有當它們直接指向風的方向時才會有效。然而在大城市並不會有太多這樣的風出現，因為建築環境破壞了風的模式，它造成了旋轉的三維漩渦，為此風只有不斷地改變方向。

所以如果想要利用城市的風能發電就必須要擁有能夠支援各個方向的風力發電機。這正是O-Wind Turbine能夠做到的。據悉，設計團隊的靈感來自於NASA的“風滾草”技術--旨在利用火星上的旋轉風。

O-Wind Turbine採用了接近於球形的形狀，上面覆蓋有大入風口和小出風口的通風口。得益於伯努利定律，無論風是從哪個方向吹過來都會產生壓力差，然後讓球體繞一個固定軸順時針旋轉。此時轉動的能量就能用來驅動風力發電機發電。

蘭開斯特大學的研究人員用一臺吹風機對其原型進行了測試，這使其在一個月前獲得了英國國家戴森獎，現在它則斬獲了國際戴森獎。

研究小組成員Nicolas Gonzalo總結了這一裝置的重要性--“它能讓住在公寓裡的人能自己發電”。

多年來，房主們一直可以選擇使用太陽能，但O-Wind發電機可以為城市高層居民提供類似的發電能力。

眼下，開發團隊正在努力將這種裝置商業化。

太陽能

功率半導體在新能源領域也有較多應用，例如光伏發電和智慧電網。具體而言，在發電過程中，光伏電池板產生的電流產生的是直流電，而由於太Sunny強弱會改變等特性，其產生電流也往往不穩定，無法直接輸送入電網之中，因此需要有MOSFET、IGBT參與的整流器、逆變器。而在電流傳輸過程之中，如採用高壓直流輸電，則需要大功率閘流體、大功率IGBT等功率器件，而採用柔性交流輸電技術也需要大量使用IGBT等功率半導體器件。

光伏玻璃覆蓋在光伏元件上的光伏玻璃經過鍍膜後，可以確保有更高的光線透過率，同時經過鋼化處理的光伏玻璃具有更高的強度，可以使太陽能電池片承受更大的風壓及較大的晝夜溫差變化。

風能

風電行業產業鏈主要包括原材料企業、零部件製造商、風機整機制造商、風電運營4個環節。原材料企業：風電葉片的原材料主要為樹脂、玻纖、夾芯材料。提供風電紗的主要企業包括中國巨石、泰山玻纖和重慶國際等。零部件製造商：風電機組的零部件主要包括葉片、齒輪箱、發電機、塔架、主軸和制動系統等，其中葉片佔整個機組成本約23%。主要的葉片製造商包括中材葉片、中復聯眾、中航惠騰，。整機制造商：大型整機制造商包括金風科技、遠景能源、明陽風電、聯合動力、重慶海裝、上海電氣、湘電風能、東方電氣、運達風電等，其中金風科技2017年新增裝機佔比達到26.6%。風電運營：風電運營廠商主要為大型國營電力企業。

顯而易見的是，近海專案離岸距離較遠，所有的施工均需要相關的施工船配合。海上風電工程的施工安裝與海上石油平臺、跨海大橋等其他海洋工程施工類似，都需要注入基礎施工、混凝土攪拌等裝置。但是在一些特殊環節仍然需要專用裝置，例如基礎打樁環節較為特殊，需要打樁錘、鑽機（嵌巖海床）等裝置。最為特殊的是風機安裝部分，需要有吊裝、運輸等中船舶配合，目前主要由自升式作業平臺、大型安裝浮吊和一體式安裝船三類專用船舶裝置。而海纜敷設也需要專用船舶，此前這類船舶裝置在中國也較為少見。

與光伏等其他新能源一樣，風電也是靠補貼驅動發展起來的。過去每次調整電價均會引發行業搶裝，搶裝過後行業需求往往就會萎縮，因此，過去的分析框架只需緊盯電價調整政策即可。但隨著搶裝效應的逐漸弱化，以前的這套分析框架已經不適用，對此，針對風電行業發展現狀重新提出一套全新的分析框架。

核能

核裂變產生大量能量，受控核裂變用於發電：1個較重的原子核受到外來中子轟擊時，分裂為2個質量較小的原子核的過程稱為核裂變。由裂變產生的2箇中子又去轟擊另外的可裂變核素的原子核，引起新的裂變，產生裂變鏈式反應。核裂變過程將產生質量虧損，根據愛心斯坦能量-質量公式（△E=△mc2），裂變鏈式反應可產生大量熱能。理論上，鈾－235原子核完全裂變放出的能量約是同量煤完全燃燒放出能量的250～300萬倍。核電利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發電的方式。透過受控鏈式反應產生熱能，生成蒸汽，從而推動汽輪機運轉，帶動發電機切割磁力線併產生電力。

所謂新能源發電主要是相對於傳統的化石能源發電來的，如煤電、水電、核電和天然氣發電等。所謂的新能源其實早已在地球上存在，不過是人類最近才開始將其開發並用來發電，當前最主要的新能源發電主要有如下幾種方式：

1、風力發電

風力發電指的是把風能透過風電機組轉化為電能，是一種清潔能源電力。由於風電沒有燃料成本，清潔環保，因此受到世界各國的重視。

無論是陸上風電還是海上風電，都在中國獲得長足發展。目前中國風電的裝機規模和發電總量位居世界第一，總裝機量超過了2億千瓦。

2、太陽能發電

當前太陽能發電主要分為光伏發電和光熱發電，其中光伏發電是主要模式。通風電一樣，光伏發電屬於綠色電力，備受各國追捧。

中國是光伏發電裝機和發電最大的國家，光伏發電總量已經超過了2億千瓦，與風電一起成為中國新能源發電的主力軍。

3、生物質發電

生物質發電主要指農林生物質發電、垃圾發電和沼氣發電，燃料主要為農林廢棄物、城市生活垃圾和禽畜糞便等。

生物質發電是唯一可規模化處理城鄉廢棄的發電模式，屬於環保能源，與風電和光伏一起，被譽為非水可再生能源的三駕馬車。

4、氫能發電

當前氫能在發電領域技術還不成熟，不過在南韓和中國都有氫能熱電示範專案投產，並取得了一定的成效。

風力發電

風是一種潛力很大的綠色環保新能源，可以設定海上以及陸上風力發電場。