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前瞻技術脈動：能源技術（202401）

關鍵字：水力發電；R-19高科技流體；長時間儲能；熱量；清潔能源；氫氣；再生氫；綠色經濟；脫碳；分佈式天線系統(DAS)；中央物聯網控制器；大腸桿菌；細胞外電子轉移；微生物燃料電池；生物感測；
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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2024年1月12日
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圖、前瞻技術脈動：能源技術（202401）

無水、高密度水力發電並在更低的海拔產生更多的能量
英國RheEnergise公司正開發一種新穎的抽水蓄能系統，目標是在2030年之前實現至少100 MW的容量。這種系統利用小山丘而非傳統的山脈，使其可以應用於更多地區。通過在白天利用多餘的能源將專利的R-19高科技流體抽升到山丘上的儲罐中，然後在夜間緩慢釋放，通過重力驅動渦輪發電。這個系統使用的R-19流體比水密度高2.5倍，能以更小的海拔變化和更小的儲槽實現相同的發電效果，大幅減少材料、安裝和儲存成本。這種方法在再生能源儲存方面發揮重要作用，RheEnergise已與Mercia Power Response公司合作，在2030年之前在現有電網連接和計劃的設施中部署100 MW的R-19驅動能源儲存，並且與大型鋰離子電池項目相比，這種解決方案的成本更低，特別適合長時間儲能需求。
參考資料：Waterless high-density hydro makes more energy from less elevation. New Atlas, 2023/08/18.

研究人員正在尋求利用太陽光和熱量製造氫氣
隨著歐洲越來越多地轉向清潔能源，歐盟研究人員正在尋求利用太陽光和熱量來製造氫氣。歐盟研究人員認為，歐洲最大的聚光太陽能技術測試中心，也可能是生產可再生氫的關鍵。這種形式的電力，如太陽能電池板和風力渦輪機，可以幫助歐洲和世界其他地區拋棄化石燃料。使用化石燃料會排放包括CO2在內的溫室氣體，加速全球暖化。氫可以幫助全世界的綠色經濟，因為它在燃燒時幾乎不產生溫室氣體，並且可以為從鋼鐵到航空等難以脫碳的行業提供動力。GH2計畫除了利用太陽的熱量之外，還利用太陽光來啟動製造清潔氫氣的過程，利用的極高熱量在反應堆中啟動化學過程，將水轉化為清潔的氫氣，而無需使用電力。但GH2背後的技術仍處於實驗室階段，離商業應用還很遠，研究人員需要簡化化學過程，然後才能擴大規模並在現實世界中使用。
參考資料：Researchers are on a quest to make hydrogen from solar rays and heat. TechXplore, 2023/09/04.

科學家開發出一種節能的無線電力和資訊傳輸系統
韓國海事海洋大學電子和電氣資訊工程系的研究團隊開發了一個新框架，將 SWIPT 輔助的 NOMA 應用於分佈式天線系統（DAS），顯著提高工業物聯網的能源和頻譜效率。透過應用支援天線的DAS，該天線相對靠近邊緣用戶以及中央基站，可以有效減少 SWIPT-NOMA 隨著距離增加而產生的損耗。這提高了訊息解碼和能量收集性能。研究人員制定了三步迭代算法，最大限度地提高SWIPT-NOMA-DAS系統的能源效率。他們首先優化了中央物聯網控制器的功率分配。之後，聯合優化NOMA信令的功率分配和SWIPT的功率分配(PS)，同時最大限度地降低數據速率和收集的能量需求。他們透過廣泛的數值模擬驗證了他們的演算法，發現所提出的SWIPT-NOMA-DAS系統的能源效率是沒有DAS的SWIPT-NOMA系統的五倍。此外，它的性能也比 SWIPT-OMA-DAS 提高了10% 以上。
參考資料：Scientists develop an energy-efficient wireless power and information transfer system. TechXplore, 2023/09/05.

生物工程改造的大腸桿菌能從廢水中發電
有機廢物處理和生能源生產是當今環境問題的挑戰，瑞士洛桑聯邦理工學院的研究團隊透過生物工程方法，增強了大腸桿菌發電的能力，實現了廢物處理和能源產出的同步運行。基於大腸桿菌可在各類環境中生長，研究團隊藉由改造大腸桿菌，使其具有更卓越的細胞外電子轉移能力，代謝多種有機物(包括啤酒廠的廢水)來產生電能。此一技術不僅適用於廢物處理，還可以應用於微生物燃料電池、生物感測等多種領域，為Bioenergy的應用提供了新的可能性，相關研究成果已發表在《Joule》期刊上。(1228字；圖1)
參考資料：Bioengineered E. coli generates electricity from wastewater. TechXplore, 2023/09/08.
 

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