作者：Christine Hertzog
翻译：王懿
太阳能电池板捕获光能并转换为电能，这是最明显的能量收集方式，但不是唯一。因为能量收集技术还能从热、声、振动或其它运动中捕获能量。能量收集器可以捕获、积聚、存储、调理和管理能量，并最终转换为电能输出。能量收集技术非常重要，因为我们现有的电力基础设施会产生极大的能量浪费。例如，今天的发电技术仍然效率低下：以气体或蒸汽为动力的传统涡轮机先将热能转换为机械能，然后再转换为电能，最初输入的能量中有三分之二以热的形式散失。还有那些老式的白炽灯泡（托马斯·爱迪生于1879年发明）也是低效率“能源使用者”，约有90%的电能最终转换为热能，损失了很多能量。这就是美国政府立法禁止使用白炽灯的原因，同时有利于2012年推广更加高效的节能照明。
任何有助于减少电能损失的方法都可以缓解电力设施老化的压力，并给我们一点“喘息”的机会去发展智能电网。目前，电力行业通过需求响应或负载管理方案已显著减少了高峰电力需求。虽然这些方案是有益的，但是对电力使用的影响是暂时的。
每个用电设备都在浪费能量——无论是空转运行还是每天满负荷使用它们。浪费的能量有多种形式：您感受到来自智能手机、平板电脑或笔记本电脑的热量、您听到来自烘干机或电冰箱发动机振动的嗡嗡声。如果能用合适的材料制作能量收集器来捕获这些损失的能量（热、振动、声音和光）并转换为电能，那么我们就能提高电能的使用效率。
通过能量收集技术提高电子产品的能量利用率可以减少对电池的依赖。也许未来的智能手机可以通过收集光能和动能供电，不再需要任何电池。此外，能量收集技术对M2M（Machine to Machine/Man）应用也产生深远的影响，尤其是在那些需要经常更换电池，但地处偏远、交通不便、经济落后的地区，一个具有自供电能力的传感器节点拥有更长的工作寿命和成本效益。
目前，能量收集的市场预测为30亿美元，但是该数字过于保守。根据应用范围（基本上智能电网的每台设备和很多M2M应用都会使用嵌入式能量收集技术），这个数字很容易翻倍。越来越多的小公司正为民用和军用市场开发和提供应用方案。而像ABB和通用电气这样的大型智能电网企业，则把更多的精力和资金投入到能量收集技术的研究中。
那么，在这个充满希望的领域，我们该如何加快创新步伐和积极布局呢？首先，需要在压电、热电和热释电材料领域投入科研力量以扩大知识面和工程经验。其次，纳米技术可以在材料制备工艺中发挥重要作用，实现创新的工艺技术。最后，实现先进的晶体和陶瓷材料捕获各种浪费的能量并转换成电能。尤其是热电产品在工业生产和汽车应用中的布局。
在不远的未来，动能（如人走在地板上）可通过压电技术转换为电能。试想一下学校如果能利用众多小脚丫踏地板产生的振动来发电是多美好的事情啊。但是这需要大量的基础研发投入来充分挖掘能量收集的潜力。也就是说这需要政府参与其中，因为风险投资和企业通常不愿意做基础性研发投入。美国能源高级研究计划局（ARPA-E）资助了“能量传输过程中的电能存储技术”（BEEST）项目以开发可充电电池技术。另外一项类似的项目，“通过创新的热电器件实现建筑节能”（BEETIT），则专注于开发高效节能的制冷技术和室内空调。能量收集技术的创新研究也应该采用这种政府资助模式，如欧盟已经聚焦该领域。
首先，基于奥巴马政府制定的能源战略，我们需要寻找新能源，优化现有的基础设施和运营管理，并开发创新技术以支持智能化的电力生产消费模式。其次，能量收集技术可以产生电力，并减轻整个电网的负荷。因此，能量收集技术可以且有必要应用到智能电网以开创绿色高效的能源之路。
注：智能电网是以包括各种发电设备、输配电网络、用电设备和储能设备的物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、网络技术、通讯技术、计算技术、自动化与智能控制技术等与物理电网高度集成而形成的新型电网，它能够实现可观测（能够监测电网所有设备的状态）、可控制（能够控制电网所有设备的状态）、完全自动化（可自适应并实现自愈）和系统综合优化平衡（发电、输配电和用电之间的优化平衡），从而使电力系统更加清洁、高效、安全、可靠。
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