新能源之夢(mèng)

編譯 方陵生

新能源之夢(mèng)

編譯 方陵生

日本仙臺(tái)地震引發(fā)的核電廠爆炸、輻射泄漏事件讓全世界陷入恐慌，也引發(fā)了世界各國(guó)對(duì)如何實(shí)現(xiàn)各種新能源的更多的思索。新能源指?jìng)鹘y(tǒng)能源之外的，剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。

太陽能

美國(guó)俄勒岡州的三河鎮(zhèn)是在不影響居民現(xiàn)代生活方式的前提下使用新能源的城鎮(zhèn)。早在上世紀(jì)80年代中期，在最早一批永久性住宅建立之初，三河鎮(zhèn)的居民們就已經(jīng)開始使用太陽能了。由于這里距離最近的輸電線網(wǎng)也有好幾千米，而擴(kuò)建電網(wǎng)需要耗費(fèi)幾十萬美元，所以居民們自行購買和安裝了太陽能光電板和太陽能電池充電器套件，而這為居民們提供了2千瓦電力，滿足了每家每戶各種家用電器80%～95%的用電需要，其余不足部分以柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電補(bǔ)足。

意大利北部地區(qū)有一個(gè)擁有2400人的村莊，這里成為歐洲第一個(gè)全部電力來源于新能源的社區(qū)，村民們利用太陽能、風(fēng)能及小規(guī)模水力發(fā)電。他們?cè)谏郊股县Q起的四架風(fēng)力渦輪機(jī)可提供3.2兆瓦電力，村公所和小學(xué)校屋頂上的太陽能電池板可提供6千瓦電力，加在一起提供的電力是村民日常所需電力的三倍。

潮汐能

潮汐能是一種海洋能。加拿大芬迪灣是世界上潮汐漲得最高的地方。在長(zhǎng)達(dá)270千米的海灣上，由于月球引力的作用，1000億噸大西洋海水每天潮起潮落兩次，從不間斷。像芬迪灣這樣的潮汐在世界各地還有許多?？茖W(xué)家認(rèn)為，這是一種可以利用的、很有吸引力的新能源。據(jù)世界能源委員會(huì)估計(jì)，僅芬迪灣的潮汐，每年發(fā)電能力就可達(dá)17000千兆瓦小時(shí)，相當(dāng)于世界總發(fā)電量的約5%。

如何利用潮汐能呢？方法之一是修筑攔河堤壩，利用12小時(shí)循環(huán)一次的潮汐漲落來發(fā)電。法國(guó)布列塔尼地區(qū)的蘭斯潮汐發(fā)電站是利用潮汐能的一個(gè)成功典范。一條攔河堤壩橫跨蘭斯河口，從1966年開始運(yùn)作的蘭斯潮汐發(fā)電站平均日發(fā)電量約50萬度，足夠一座萬人城鎮(zhèn)照明用電。一些廉價(jià)開發(fā)潮汐能且不會(huì)對(duì)海洋環(huán)境產(chǎn)生很大影響的潛在技術(shù)（如利用海流驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)）也在發(fā)展之中。它們和風(fēng)力發(fā)電有著異曲同工之妙，所不同的是在水下。

不過，攔河筑壩開發(fā)潮汐能的做法也受到了環(huán)保主義者的指責(zé)：被攔蓄的水淹沒了平原和淺灘，使得一些以海灘為生的野生動(dòng)物如鳥類被迫遷移。

風(fēng)能

風(fēng)能將成為一種強(qiáng)大的能源，未來的風(fēng)力渦輪機(jī)效率將更高，性能將更可靠。但是，未來的風(fēng)力渦輪機(jī)的造價(jià)也是極高的，比如一臺(tái)20兆瓦的風(fēng)力渦輪機(jī)，其風(fēng)車葉片要求達(dá)到130米?？梢允褂酶邚?qiáng)度碳纖維材料制造更輕質(zhì)的葉片，但這對(duì)原材料的要求之高可與制造航天器相比擬，而更長(zhǎng)的葉片意味著對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)材料的強(qiáng)度要求也更高。美國(guó)開發(fā)出一種新的傳動(dòng)系統(tǒng)，據(jù)稱能將來自葉片的負(fù)荷減少1/4。荷蘭設(shè)計(jì)出了一種“智能葉片”，利用傳感器對(duì)葉片長(zhǎng)度進(jìn)行控制，在風(fēng)小的時(shí)候葉片會(huì)自動(dòng)展開，通過擴(kuò)大葉片的表面積來提高發(fā)電能力。

目前多數(shù)人都接受了風(fēng)力渦輪機(jī)越大越好的理念，但也有不同意見認(rèn)為，風(fēng)車葉片越造越大的優(yōu)越性并未顯示出來，應(yīng)該建造更多的廉價(jià)小型小功率風(fēng)力渦輪機(jī)。還有意見認(rèn)為，風(fēng)車可向高處發(fā)展，畢竟高處風(fēng)更勁。

地?zé)崮?/h2>

地?zé)崾且环N清潔能源，地?zé)峥梢栽诘厍蛏显S多地方獲得，而且取之不盡用之不竭，可24小時(shí)不間斷地供能，如果在理想地點(diǎn)開發(fā)地?zé)崮馨l(fā)電，其成本非常低廉，只占到天然氣電廠發(fā)電成本的一半。據(jù)估計(jì)，美國(guó)的地?zé)崮苋缛块_發(fā)出來，可達(dá)到全國(guó)能源需求的2000倍以上。

但是，開發(fā)地?zé)崮艿恼系K還是不小的。除了一些火山活動(dòng)多發(fā)、地理?xiàng)l件得天獨(dú)厚的地方，如冰島、日本和新西蘭等，在世界大多數(shù)地方，地?zé)岫急簧铈i在幾千米之下的地殼巖石里。符合地?zé)崮荛_發(fā)條件，溫度在150～250℃之間的巖層，通常在地下3千米處甚至更深處，越深越熱，但越深開發(fā)成本也越高。

開發(fā)地?zé)豳Y源的一種最新技術(shù)叫做“增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)”，其方法是對(duì)地下進(jìn)行深層鉆探，破碎“熱巖”，把水注入地下，水流過巖體被加熱，泵回地面的高溫水通過熱交換器，產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電。德國(guó)、法國(guó)和澳大利亞等都建立了地?zé)崮馨l(fā)電廠。

現(xiàn)在，人們對(duì)地?zé)崮茉吹呐d趣空前高漲。在不久的未來，地?zé)崮芤苍S會(huì)成為新能源世界的一大“殺手锏”。

生物質(zhì)能

生物質(zhì)能蘊(yùn)藏在植物、動(dòng)物和微生物等可以生長(zhǎng)的有機(jī)物中，由太陽能轉(zhuǎn)化而來。生物質(zhì)能直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，是一種取之不盡用之不竭的可再生能源。有機(jī)物中除礦物燃料以外的所有來源于動(dòng)植物的能源物質(zhì)均屬于生物質(zhì)能，包括木材、森林廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物、動(dòng)物糞便等。據(jù)估計(jì)，地球每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的物質(zhì)有1730億噸，其中蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于全世界能源消耗總量的10～20倍，但目前的利用率不到3%。

歐洲是生物質(zhì)能開發(fā)利用非?；钴S的地區(qū)。20世紀(jì)70年代，世界性的石油危機(jī)爆發(fā)后，丹麥開始積極開發(fā)清潔的可再生能源，大力推行秸稈等生物質(zhì)發(fā)電。目前德國(guó)每年可使用沼氣發(fā)電，發(fā)電量占到全部用電量的11%。美國(guó)生物質(zhì)發(fā)電的總裝機(jī)容量達(dá)到104兆瓦，生物質(zhì)能利用占到一次能源消耗總量的4%左右。

近年來中國(guó)生物質(zhì)發(fā)電也得到了極大的發(fā)展。預(yù)計(jì)到2015年，中國(guó)生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到720萬千瓦，沼氣年利用量達(dá)到240億立方米，生物質(zhì)固體燃料達(dá)到120萬噸。

智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)可靠供電

阻礙新能源發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵問題是間斷供電，因?yàn)橹挥酗L(fēng)在吹、陽光普照的情況下才能利用風(fēng)能和太陽能發(fā)電。如何解決這個(gè)問題呢？

在意大利一家實(shí)驗(yàn)室里，有關(guān)專家正在尋求解決間斷供電問題的辦法。在實(shí)驗(yàn)室里，100臺(tái)與電網(wǎng)相連的電冰箱靜悄悄地監(jiān)測(cè)著供用電情況。那么，當(dāng)因電力供不應(yīng)求而出現(xiàn)“電力危機(jī)”時(shí)，電網(wǎng)會(huì)做出何種反應(yīng)呢？通常情況下，如果一個(gè)大型風(fēng)力場(chǎng)遇到無風(fēng)時(shí)，電網(wǎng)操作人員只得減少部分用電負(fù)荷，讓部分地區(qū)停電。而在這家實(shí)驗(yàn)室，電冰箱自身會(huì)根據(jù)實(shí)際情況做出反應(yīng)——當(dāng)冰箱的內(nèi)置控制器檢測(cè)到電壓下降時(shí)，便會(huì)自動(dòng)檢測(cè)冰箱的溫度，計(jì)算斷電情況下能維持冰箱正常溫度多久，然后在這段時(shí)間內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉冰箱電源。

如果冰箱和空調(diào)裝置都能使用這種被稱為“動(dòng)態(tài)需求”的技術(shù)，那么因新能源的間斷供電引起的問題就可以消彌于無形之中。如果3000萬臺(tái)家用電冰箱都能裝上這種“動(dòng)態(tài)需求控制器”，可在用電高峰期減少用電量2000兆瓦，相當(dāng)于兩個(gè)煤電廠的發(fā)電量。

“動(dòng)態(tài)需求”還不是解決這類問題的唯一途徑。電力公司還可利用“智能電網(wǎng)”與消費(fèi)者的家用電器的控制器進(jìn)行雙向聯(lián)系?！爸悄茈娋W(wǎng)”能根據(jù)家用電器反饋的信息，以及當(dāng)?shù)囟唐谔鞖忸A(yù)報(bào)信息，“通知”一些非必要的電器關(guān)閉電源。比如，將某個(gè)用戶空調(diào)系統(tǒng)關(guān)閉15分鐘，而這不會(huì)對(duì)用戶造成很大影響。

給每個(gè)家庭都裝上智能電表，幫助用戶避開用電高峰期，比如選擇在電費(fèi)較便宜的非高峰期使用洗衣機(jī)，也將有助于減少新能源的供電波動(dòng)問題。