本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
能源初创企业领域充斥着声称他们的新小工具或软件平台将从根本上改变我们使用能源方式的公司。通常，这些声明都伴随着大量的炒作，掩盖了实际节能和市场采用方面的严重局限性。但偶尔，也会出现一种技术，将正确的技术与正确的用例结合起来，从而实现真正的变革。佛罗里达州初创公司 Be Power Tech 的混合燃料电池和空调就是这些技术之一。
描述 Be Power Tech 系统的最简单方法是，它是一种使用天然气运行并在侧面产生一些额外电力的空调。仅空调使用天然气（一种可以轻松廉价储存的能源形式）运行这一事实就使其具有创新性。将部分制冷能力转移到天然气将大大减少夏季用电高峰需求，并有助于减少对昂贵的调峰电厂的需求。
但使 Be Power Tech 技术真正具有创新性的，不是它使用天然气生产空调，而是它通过结合两种技术来实现这一目标，这使其在传统空调和能源生产技术方面具有决定性的优势：蒸发冷却和废热利用。
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用于低功耗空调的蒸发冷却
传统空调的工作原理是使用高功率电机压缩制冷剂，直到它在高压下从气体转变为液体。然后，液体制冷剂被泵入称为蒸发器的装置中，当制冷剂从液体蒸发回气体时，蒸发器实际上会吸走建筑物中的热量。空调消耗的电力主要用于将蒸发的制冷剂重新变成液体的压缩机。您从室外空调听到的响亮嗡嗡声是压缩机工作的声音。
Be Power Tech 的系统没有采用传统的压缩机驱动空调，而是采用了一种创新的干燥剂增强型蒸发冷却器，最初由国家可再生能源实验室 (NREL) 开发。该公司已获得 NREL 的独家许可，可以使用该技术。
与传统空调一样，蒸发冷却器通过蒸发吸收建筑物内部的热量。然而，冷却是通过蒸发水而不是制冷剂来实现的。通过将热干燥空气泵送到水池上方，使水缓慢蒸发，并使空气在通过系统时变得更凉爽、更潮湿，从而调节热干燥空气。
蒸发冷却器或湿帘冷却器通过缓慢蒸发水池中的水来吸走热干燥气流中的热量。图片来源：Nevit Wikimedia(CC BY-SA 3.0)
蒸发冷却绝不是一项新技术。您可以以几百美元的价格购买蒸发冷却器（有时也称为湿帘冷却器）。问题在于，它们仅在室外空气炎热且干燥时才有效。这意味着它们不能在全国绝大多数地区使用，因为夏季空气太潮湿了。
为了克服这一限制，Be Power Tech 的冷却系统使用干燥剂吸走空气中的水分，然后再通过蒸发冷却进行冷却。干燥剂是一种液态盐溶液，具有从空气中吸收水分的高亲和力。通过添加干燥剂，该技术实现了蒸发冷却器的所有优点，而没有将传统蒸发冷却器限制在干燥地区的局限性。
Be Power Tech 的系统使用干燥剂增强型蒸发冷却器，以获得蒸发冷却的所有节能优势，而没有不适用于潮湿气候的局限性。图片来源：Be Power Tech
但是，为了正常工作，该系统需要某种方法从干燥剂中去除水分，以便可以连续使用它来提取进入的潮湿空气中的水分。这就是系统自带燃料电池的作用所在。
一种在侧面发电的热源
为了在干燥剂从进入的潮湿空气中吸收水分后将其干燥，Be Power Tech 的系统利用天然气燃料电池产生的废热。热量从液态干燥剂中蒸发水分，干燥的“带电”干燥剂储存在罐中，直到需要时才使用。
天然气燃料电池通过电化学过程将天然气直接转化为电能，该过程基本上从进入的碳氢化合物气体中剥离电子，并将其转化为水蒸气和二氧化碳的混合物。任何未转化为电能的燃料能量都会以热的形式排出。典型的天然气燃料电池将大约一半的输入燃料化学能转化为电能，一半转化为热能，并在约 600 摄氏度下运行。
通常，Bloom Energy 的“能源服务器”等天然气燃料电池运行以产生电力，用于这个 eBay 数据中心等敏感负载，并将产生的热量作为废品排放到环境中。
Be Power Tech 的系统以相反的方式工作，通过将燃料电池用作热源来干燥系统中空调侧使用的干燥剂。然后，燃料电池产生的电力被输送到建筑物，在那里可以用于照明、计算机和各种其他商业负载。以这种方式运行的优势在于，天然气燃料中包含的几乎所有化学能都可以用于有用的用途——从而减少整体能源消耗。据 Be Power Tech 称，他们的系统利用输入天然气中超过 80% 的化学能来发电或提供空调。
每个人都想要更好的空调
Be Power Tech 的系统听起来可能很复杂，但本质上它是传统屋顶商用空调的直接替代品，它使用天然气运行，并且使用更少的能源来产生相同的制冷量。这意味着建筑物业主可以通过安装该系统看到能源成本的大幅降低，尤其是在当今天然气价格较低的情况下。
为了将其技术推向市场，Be Power Tech 正在与橡树岭国家实验室合作，在各种大气条件和用例下对该系统进行测试。该公司预计明年开始该系统的现场试验。如果他们能够证明该系统在实际运行条件下的优势，并向商业客户传达其价值主张，我预计他们将看到该技术的迅速普及。空调是商业建筑业主的一项主要开支，每个人都想要更好的空调。