这些可持续浮标在收集海洋重要数据的同时,还能利用海水为自身充电

Waves breaking on a shore.
Seatrec’s floats harness the ocean’s thermal energy to recharge.Image: Unsplash/Michael Olsen
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  • 海洋研究依赖数据采集浮标,这对帮助应对气候变化至关重要。

  • 但每年都有数以千计的这些采用锂离子电池供电的浮标耗尽电力,并污染海底。

  • Seatrec的技术利用海洋的热能为浮标充电,使其可重复充电并实现可持续运行。

2011年,一位海洋生物学家在一场TED大会上向听众表示,“我们对月球表面和火星的了解,”比我们对自己星球海底的了解还要多。

此后,我们在海洋学知识方面的差距已大幅缩小,但鸿沟依然巨大。与此同时,使海洋探索更加清洁的压力变得更加迫切也在不断增加。

Seatrec是一家位于加利福尼亚州维斯塔的五年历史的“蓝色科技”初创企业,它正在应对这一挑战。其发电技术有望为海洋学探索带来此前不可能实现的可持续性水平。

海底的废旧电池

“剖面浮标”——即无人操作的机器人数据采集装置,用于监测海洋的物理、化学和地质特征——是一种成熟的方法。Argo国际研究项目为例,目前全球分布着3,000多个活跃浮标。

这些由电池供电的浮标装载传感器,下潜至预设深度执行既定任务,任务完成后重新浮出水面,并通过卫星将采集的数据传输至研究站。

理论上确实如此。但有时,浮标在深海中再也无法返回,并在任务途中耗尽电力。

因此,全球各地大量机器人探测器永久漂浮于海底,因打捞成本过高,人们往往选择更换新设备,而非回收旧设备。

Seatrec估计,每年多达一千个浮标报废,它们连接着已耗尽的锂离子电池沉入海底。

Seatrec的浮标利用海洋的热能充电,这意味着它们能够在不污染水体的情况下传输数据。Image: Seatrec

利用海洋自身的能量

Seatrec设计了一种可持续的替代方案:一种利用海洋自身热能的剖面浮标发电系统为自身充电。

该发电机本质上利用海洋内部的温差,产生可再生电能,并将其储存起来,供持续及未来使用。

SL1高约1.5米,重约30公斤,采用一种经特殊设计的蜡质材料,即相变材料(PCM)。该材料在海洋深处的低温环境中凝固,在更靠近海面的温暖水域中液化。

Seatrec浮标利用海洋温度变化发电。Image: Seatrec

这些温度变化使PCM相应地收缩和膨胀:膨胀时,它会在发电机内部产生向上的压力,进而转化为电能。

为维持为所连接的剖面浮标补充电力的能力,SL1只需“下潜”至较冷的水域使PCM收缩,再“上浮”至较温暖的海面以产生更多能量。这一过程由内部浮力装置根据需要充气和放气来实现。

这些热能浮标可以监测海洋,而不会造成污染。
这些热能浮标可以监测海洋,而不会造成污染。
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Seatrec创始人赵毅博士表示,该能量采集技术使浮标能够无限期工作,采样频率更高,并可搭载更多传感器。这一能力有助于开展更全面的数据采集,例如可用于更好地预测飓风,从而同时保护海洋及沿岸陆地。

借助众包力量守护健康海洋

Seatrec是多家初创企业之一,这些企业致力于通过可持续的资源利用来守护海洋健康。

世界经济论坛为企业家提供了一个平台,让他们展示旨在扭转气候变化的创意并寻求资金支持。该平台名为UpLink,这一数字平台致力于推动创新,应对全球最紧迫的环境挑战,尤其是在疫情之后。

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