Electricity

想象一下未来，空中出租车几乎无声地飞越交通拥堵，穿行于摩天大楼和郊区之间 无人机机场. 。只需轻触智能手机即可实现交通运输，并且对环境的影响极小。 这不仅仅是科幻小说。联合航空公司计划在这些未来派电动空中出租车 芝加哥 和 纽约. 。美国军事已经 用他们做实验. 。一家公司签订了一份合同，要推出一款 迪拜的空中出租车服务 最早到 2025 年。另一家公司希望 超出预期 并为 2024 年巴黎奥运会的参赛者提供飞行服务。 在数十亿美元的风险投资和包括波音和空客在内的老牌航空航天巨头的支持下，世界各地的初创公司，例如 乔比, 射手, 维斯克 和 百合属 正在引领这场技术革命，开发电动垂直起降 (eVTOL) 飞机，从而改变我们的出行方式。 电动航空有望缓解城市拥堵，向农村地区开放紧急交付，减少碳排放，并提供更安静、更便捷的短途航空旅行形式。 2023 年 11 月，Joby 在直升机停机坪上和 Volocopter 在空中展示了他们的 eVTOL。Volocopter 希望在 2024 年巴黎奥运会上展示其 VoloCity 空中出租车。 美联社照片/贝贝托·马修斯 但让这些电动飞机在全球无处不在，而不仅仅是...

美国电网是 有史以来最大、最复杂的机器. 。也是 老化 及以下 气候灾害造成的压力日益增加 例如野火、飓风和热浪。 近十年来，电网在以下领域发挥了重要作用： 多个州发生野火, ，包括加利福尼亚州、夏威夷州、俄勒冈州和明尼苏达州。当风速高、湿度低时，地上电线等电力基础设施可能会吹进植被或与其他部件产生火花，引发火灾，然后大风蔓延。 在极端条件下，公用事业公司可能会选择关闭其服务区域部分电网的电源，以降低野火风险。这些停电被称为公共安全断电，主要发生在加利福尼亚州，那里的野火已成为 规模更大、更具破坏性 近几十年来。 2024 年 4 月 5 日至 6 日，科罗拉多州公用事业公司 Xcel Energy 执行了该州的 首次公共安全断电, ，切断电源 数千名客户 在强烈的暴风雨之前。公职人员和 Xcel 客户抱怨说，他们 没有收到足够的警告或解释. 。政府。贾里德·波利斯 (Jared Polis) 指示州监管机构 调查该事件 并为未来提出更好的程序。 科罗拉多人描述了他们如何受到四月份停电的影响。 我是一个 电气和计算机工程师, ，研究电网高效运行。我也住在博尔德县，那里发生了风驱动的野火 2021 年将摧毁 1,000 多所房屋....

松下在堪萨斯州德索托耗资 40 亿美元新建的电池工厂旨在成为可持续发展的典范 – 这是一个 全电动工厂 不需要烟囱。建成后，该工厂将覆盖 48 个足球场大小，雇用 4,000 名员工，并生产足够的先进电池，每年为 50 万辆电动汽车供应。 但有一个问题，而且是一个很大的问题。 虽然工厂大部分时间都依靠风能和太阳能运行， 可再生能源仅占 34% 2023 年当地公用事业公司 Evergy 的电力。 在美国大部分地区，化石燃料在满足电力需求方面仍然发挥着关键作用。事实上，Evergy 已请求允许 延长旧燃煤电厂的寿命 以满足不断增长的需求，包括电池工厂的需求。 我和韦尔斯利学院的学生一起 追踪清洁能源制造业的投资热潮 以及这些项目——包括电池、太阳能电池板和风力涡轮机的制造及其供应链——如何 映射到国家电网. 堪萨斯电池厂凸显了美国面临的挑战扩大清洁能源技术的生产并摆脱对化石燃料的依赖。它还说明了该行业在全国范围内加速向可再生能源转型的潜力。 清洁技术制造业的繁荣 让我们从一些好消息开始。 仅在电池领域，各公司就已宣布计划建造 44 家大型工厂，这些工厂有可能生产足够的电池，以在 2030 年每年供应超过 1000 万辆电动汽车。 这就是美国所需的承诺规模。...

小型太阳能发电，也称为屋顶或分布式太阳能，在美国已大幅增长。超过 过去十年. 。它提供电力时不会排放空气污染物或导致气候变暖的温室气体，并且无需在输配电系统上进行昂贵的投资即可满足当地的能源需求。 然而，其扩张使得电力公司和电网管理者更难设计公平、高效的零售电价——即家庭支付的价格。 在传统电价下，客户按每千瓦时的用电量支付一笔费用，其中包括他们使用的能源和维护电网的固定成本。随着越来越多的人采用屋顶太阳能，他们从电网购买的能源越来越少。承担公用事业公司固定成本的客户越来越少，这可能会让每个人的电费变得更加昂贵。 这种趋势可能会促使更多客户离开系统并进一步提高价格——这种情况被称为“ 公用事业死亡螺旋. 。一 2018年学习 计算得出，加州三个投资者拥有的公用事业公司近期配电成本增长的三分之二与住宅太阳能的增长有关。 凭借充足的阳光和太阳能友好政策，加利福尼亚州 36% 的美国小型太阳能发电容量, ，比任何其他州都多得多。国家对此展开了激烈的争论 定价电力 旨在降低低收入家庭的能源成本。 我们学习 能源市场 和 影响能源和环境的公共政策, ，并分析了各种 零售电价结构 及其对电力生产商和消费者的经济影响。我们...

可充电电池非常适合存储能量和为从智能手机到电动汽车的电子设备供电。然而，在寒冷的环境中，它们可能更难以充电，甚至可能着火。 我是一名机械工程教授，从大学起就对电池感兴趣。我现在领导一个 电池研究组 在德雷塞尔大学。 在过去的十年里，我看了 锂离子电池价格下降 作为生产市场 已经变得更大了. 。未来预测预测市场可能达到 到 2030 年每年数千吉瓦时, ，显着增加。 但是，锂离子电池并不完美——这种增长也伴随着风险，例如它们在寒冷天气下会变慢，甚至着火。 锂离子电池背后 这 电化学储能 电池内部通过储存电力来工作 以离子形式. 。离子是具有非零电荷的原子，因为它们具有太多或不足的电子。 当您插入电动汽车或手机时，插座提供的电力 驱动这些离子 从电池的正极到负极。电极是电池中可以储存离子的固体材料，所有电池都有正极和负极。 电子以电力的形式穿过电池。随着每个电子传递到一个电极，锂离子也传递到同一电极。这确保了电池中的电荷平衡。当您驾驶汽车时，负极中存储的离子会移回正极，由此产生的电流为电机提供动力。 当锂离子电池向设备提供能量时，锂离子（携带电荷的原子）从负极（...