生物谷編者按：新能演的發展如火如荼，在這片美好的前景中，讓我們一同來了解美國10家著名能源企業及其前沿科技。
一、Agrivida 公司及其「纖維素乙醇」技術
據國外媒體報導，當人們考慮美國的新能源方式轉換問題時，一般都會考慮到的方式是利用太陽能或新核能反應堆為美國提供電力支持。但參加由美國能源部門分支機構ARPA-E召開的能源革新峰會的與會者卻不這樣認為，他們不僅僅希望對為美國電力提供支持的能源利用系統進行革新，而且希望重塑整體的能源利用系統。這些參加能源革新峰會的與會者認為，現有的美國電力系統整體需要技術革新，從傳輸電力的電線到製造電力過程中廢棄熱產品所有這些都需要技術革新。
目前，美國境內有十家能源再造公司及其研發的能源再造技術值得人們去關注。或許任何一項能源再造技術並不能使得美國解決現有的原油危機，也不能減輕日益惡化的氣候變暖問題，但如果把所有的能源再造技術整合成一個新的能源再造系統，那麼人類或許真的可以戰勝氣候變暖危機，並擁有一個可持續發展的未來。
目前，人們已經可以利用玉米芯中所含的糖分來製造乙醇，但玉米芯中所含糖分甚少。為此，數年前人們就開始嘗試利用植物杆等富含纖維素的部分來製造乙醇燃料。科學家將這項技術稱為「纖維素乙醇」技術。該技術的特點在於，其製造乙醇的主要原材料不是利用植物中的糖分，而是利用植物中富含的纖維素。但事實證明，將玉米秸稈或玉米芯中的纖維素變為液體乙醇燃料並不是那麼簡單的一件事。
美國Agrivida公司的生物工程師麥可·拉布在植物中加入酶，這種酶將使整個植物(種子、莖和葉)更容易轉變成乙醇。在植物中加入酶不是新設想，但還不是很成功，因為酶對植物生長有副作用。他們通過推遲酶的活性來避免這個問題，從而使植物正常生長。這種酶能使每英畝植物的乙醇產量增加50%，同時使乙醇的成本降低大約30%。
Agrivida公司的研究人員希望可以通過在植物生長過程中加入酶，使得植物生長過程中按照研究人員的要求自行降解細胞壁中的纖維素。這項技術發展成熟時，可以通過注入植物體內的控制開關---酶，可以控制植物中的部分纖維素變成糖分。若這樣能源再造技術發展成熟，那麼將對人類燃料加工過程向前邁進一大步。
二、Phononic Devices公司及其「熱電材料」技術
在當今許多工業生產進程中， 都會產生副產品「熱能」。這些工業生產過程中產生的熱能不但很少被有效利用，而且會對工業生產機器造成損害。但有些材料可以使得熱能不經過傳統的發電模式而直接變成電能，這些材料就是「熱電材料」。Phononic Devices公司就是研製熱電材料的企業。「熱電材料」主要由納米科技製成，該材料將使得熱能和電能之間的轉換更具效率，成本更低。
如果將廢氣的熱能可以通過熱電材料直接轉變成電能，那麼將大大增強工業生產過程中的能源利用。但最關鍵的是如何才能製造出具有高效轉化能力的熱電材料。
麻省理工大材料領域內的科學家赫布蘭德·希德（Gerbrand Ceder）聲稱：「熱電材料屬於純材料領域。如果可以找到製造熱電材料的合適純原料，那麼熱電材料研究將會有一個巨大進展。」
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三、Makani公司的「新型風力發電」技術
目前，在世界上風力資源充足的地區，風力發電企業已經因其具有成本低廉的優勢而具備和傳統發電企業相競爭的實力。但目前人類利用風力來發電的技術尚不完美。相較於高空中的風力，靠近地面的風力更容易發生變化，並且風速較低。每立方米風速的大小將直接決定產生電能的多少。目前在地面上建設的風力發電站最有效利用風力效率為每平方米風力可產生1千瓦的電能。但在紐約上空大氣急流層內可利用的風力為這種最有效風力的15倍。
Makani公司希望通過大型風箏在高空捕捉風力並有效利用高空中存在的風力資源。儘管這種想法看似瘋狂，但谷歌公司已對Makani公司投資1500萬美元，幫助其研發高空利用風力資源的技術。
四、 Graphene Energy公司及其「石墨烯超級電容」技術
石墨烯薄片只有1原子厚，自2004年被曼徹斯特大學的科學家發現之後，作為目前世界上最薄的材料，石墨烯就成為科學界和工業界關注的焦點。或許鑽石是女生最喜歡的飾物，但只有1個原子厚度的石墨烯是材料研究領域內科學家的寵兒。科學家已經為石墨烯的用途做了各種規劃，如利用到電子技術領域中等。其實石墨烯也可以用來儲存能源。Graphene Energy公司目前正在研發利用石墨烯製造超級電容的技術。超級電容器是介於電容器和電池之間的儲能器件。它既具有電容器可以快速充放電的特點，又具有電化學電池的儲能機理。其具備可以多次重複利用，並可以提供強大電流脈衝的優點。但超級電容器發展的瓶頸在於無法找到可以儲存足夠能量密度的材料。
Graphene Energy公司希望可以使用石墨烯製造出滿足人們需求的超級電容。美國德州大學研究超級電容器的專家羅德·羅夫（Rod Ruoff）聲稱，利用石墨烯製造出的超級電容，其電能承載量可以是現在同體積超級電容的兩倍，通過增大石墨烯表面的碳面積即可擴大這種超級電容的電能承載量。
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五、Superconductor Technologies公司及其「超導體陶瓷」技術
目前世界上用來傳輸電能的是銅線或者鋁線。在傳輸電力時，由於傳輸電線本身具有一定的電阻，會使得電能在傳輸過程中產生部分能源消耗。即使在未來，風力發電和太陽能發電技術可以滿足人們的需要，同樣在普通家庭和發電廠之間使用電線傳輸電能。
為此 ，科學家提出了「智能電網」構想。Superconductor Technologies公司希望可以在用來傳輸電能的電線材料方面取得重大突破。Superconductor Technologies公司聲稱，如果將現在普遍使用的銅線或鋁線換成具有耐高溫的超導陶瓷電線，那麼其可傳輸電力的能力可以提高五倍左右，並且在傳輸過程中僅產生極小的電能消耗。
六、Velkess公司及其「飛輪能源儲存」技術
諸如風力發電等新興能源系統都需要具備適應間歇性產生電能特點的能源儲蓄設備。目前，世界上許多企業都在嘗試著將電能能源儲備科技產業化，目前流行的電能儲存方法是在電能儲存設備中注入壓縮空氣或利用超級電容等。飛輪能源儲存技術的技術原理和上述兩種方法完全不同。
飛輪能源儲存器中有一個可旋轉的中軸。其工作原理是是向儲存器中儲存能源時，使用動力系統使中軸旋轉使電能轉化成動能。釋放電能時，使中軸逆向旋轉使動能轉化為電能。這種飛輪能源儲存技術可被應用於工業生產，但目前飛輪能源儲存技術因成本過於昂貴及儲存技術的不成熟目前被應用的並不多。
Velkess公司希望可以儘快促進飛輪能源技術的成熟。Velkess公司宣稱，飛輪能源技術成熟時，可以將目前電能能源儲存成本減少90%左右。
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七、Velocys公司及其新型「費託」工藝
受氣候變暖的威脅，生物燃料目前是科學界研究的熱門領域。但在仍以原油副產品為主要能源的當今時代，可以通過低成本從原油中提取出可使用的液體能源（如汽油、柴油等）技術仍然是能源領域內非常重要的科技。以其他類型的碳為原料在催化劑和適當反應條件下合成液體燃料的「費託」工藝是大家比較熟知的。該工藝在二戰時期被廣泛使用。 「費託」工藝因其僅能適用於能源密集型行業及昂貴的化學合成成本而逐漸被淘汰。但Velocys公司聲稱，其公司正在研發的新型「費託」工藝可以通過新型的合成進程，在較低成本的基礎上從自然能源中分離出碳氫化合物。
八、Wildcat Discovery Technologies公司及其「新材料合成自動化」技術
新材料的使用使得發電廠在過去十年中快速發展，一代代的新型抗壓耐熱材料使得發電廠的規模變得越來越大。人類對新材料在能源利用上的探索依然正在持續，電池領域、碳捕捉領域、光電領域的發展都依賴於材料科學的進步。但材料科學領域是一個充滿著嘗試及失敗在內的科學領域。Wildcat Discovery Technologies公司試圖通過高度自動化來完成對新材料的探索和合成過程。就材料行業的發展來說，Wildcat Discovery Technologies公司自動化研究的成熟將幫助人類在材料領域內使用機器人及電腦科技來完成新材料的研發，這也就間接幫助人們加速解決了能源利用方面的主要難題。
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九、Xtreme Energetics公司及其「光伏板」技術
太陽能光伏板需要完成兩個工作過程。第一，需要較好的接收太陽能，這就需要太陽能光伏板儘可能的大，從而使得光伏板可以接收到充足的陽光。第二，需要將接收到的光子儘可能有效的轉化為電子。而目前將光子轉化為電子的材料都比較昂貴，這就需要光伏板儘可能的小。從某種意義上說，太陽能光伏板的這兩個功能存在著設計上的矛盾。太陽能光伏板上需要帶有兩種不同的材料來完成這兩個工作過程。對於目前技術來說，收集光子的材料成本已經相當低廉，而且不存在技術難題；但相對而言，為光子轉化為電子找到合適的材料並發展出高效的轉化技術仍是該領域內的一項挑戰。Xtreme Energetics公司希望可以將這兩個工作進程分開，這樣就可以使用較大的太陽能面板接收光子，而使用較少的光電轉化材料將光子轉化為電子。Xtreme Energetics公司聲稱，現在公司的太陽能光伏科技製造電能的成本已經達到每千瓦僅消耗1.5美元的成本，並可以達到43%的太陽能利用效率。另外，Xtreme Energetics公司的光伏板提及要比傳統的太陽能板小許多。
十、Potter Drilling公司及其「鑽取地熱能源」新技術
在地震多發地帶利用地熱能源製造電能已被證明是一種低成本、高效率的製造電能新方法。人們可以通過在地熱儲存豐富的地區通過鑽取地熱洞後，利用地熱向外噴出的動能帶動渦輪，從而製造電能。要利用地下熱能，首先需要有「載熱體」把地下的熱能帶到地面上來。目前能夠被地熱電站利用的載熱體，主要是地下的天然蒸汽和熱水。但利用地熱能源需要鑽透堅硬的巖石層。Potter Drilling公司試圖通過革新傳統的鑽取地熱洞方法，並將革新後的鑽取地熱洞技術產業化。Potter Drilling公司聲稱，利用公司全新的鑽取地熱洞方法可以節省一半的成本。
當然，對於目前的科技來說，地熱能源的利用方面所面臨的困難不僅僅是鑽取地熱洞這一點。麻省理工大的專家認為，利用地熱能源發電將會成為未來電力供給的重要組成部分。但瑞士國內因加強利用地熱資源造成數次小型地震的消息使得地熱資源利用的前景被蒙上一層陰影。儘管引起的僅是小地震，但仍值得人們對此關注。在人類歷史上由於採礦及水利發電而修建大型水壩造成地震的先例屢見不鮮。（生物谷 Bioon.com）
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