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未来能源十步走

[字体: ] [ 中学生科技网 | 时间:2006-07-10 10:50 ]

第一步 利用风能

地球上的化石能源(石油)终究有限,为了人类的持续发展,必须找到其他可替代能源,而风能就是一个很好的选择。 中学生科技网 http://www.zxskj.com

在美国科罗拉多州博尔德南部高地上的平原,矗立着4排实验性涡轮机,它们在冰雪覆盖的洛基山脉的映衬下显得更为壮观:150英尺(1英尺=0.3048米)的桨叶在微风吹拂下缓慢旋转着。这里能产生风速为每小时100英里(1英里约合1.61公里)的风能。

1991年,一份有关风能的官方报告称:堪萨斯、北达科他和得克萨斯3个州有丰富的风能,足以满足全美国的能源需求。今天看来,这项报告不免有些估计过低。在过去的20年中,风能的价格已下降了85%,这很大程度上归功于不断提升的涡轮机效率。政府还制定了很多条令,鼓励民众购买利用风力所产生的电能,可以想见在不久的未来,使用风力电能必成大势所趋。

第二步 取消电网

现有的输电系统是通过电线,从能源中心向用户单向送电。这样做的缺点,就是输电过程中会损失很多电能。一项很好的解决办法是“分布式发电”,即在住处和工作地点附近利用风能和太阳能发电,做到自给自足。 中学生科技网 http://www.zxskj.com

例如,可利用地热系统为建筑物供暖和降温;利用屋顶上的太阳能电池提供电力;多余的电能还可输入当地供电系统,零售卖出还能获取一部分收益。这些措施简便易行,远好于兴建发电厂和从国外进口能源。据估计,一个这样的小型发电厂所需太阳能发电设备的造价,可在4年内回收。既然有这么多的优点,何乐而不为呢?

第三步 混合燃料汽车

美国陆军宣布将开发一种使用新型混合燃料的“悍马”战车,它预示着混合燃料汽车的时代已经来临。混合燃料汽车通过内燃和电驱动,提高能源利用效率。这将大大削减汽油使用量,尾气排放也将随之大幅减少。 中学生科技网 http://www.zxskj.com

一种“插入式混合型”电动车夜间可在自家的车库中被充电,由于美国夜间电费低廉,这就节省了一项不小的开支。加州大学伯克利分校可再生能源实验室主任丹尼尔·卡门说:“如果在一夜间,美国的汽车全被这种混合型汽车所取代,石油消耗量将下降70~90%,美国进口石油的时代将彻底结束。”

第四步 虫子体液驱动汽车

今年,美国汽车制造商将生产100万辆“弹性燃料车”,既可添加普通汽油,也可使用乙醇。现在美国所生产的绝大多数乙醇是由玉米粒发酵而来,该过程要消耗相当数量的化学燃料。丹尼尔·卡门认为,这种基于玉米的乙醇是一种过渡燃料,“要想使用乙醇替代石油,防止全球进一步变暖,我们需要进行一次从玉米乙醇到纤维素乙醇的大规模革新运动。”

纤维素乙醇的原料很丰富,木片、玉米芯和玉米秆这样的农业废料,都可用来生产纤维素乙醇。现在用于制造乙醇的酶的造价很高,不过这个问题并不难解决。白蚁后肠中的微生物,可将植物纤维素转化成碳水化合物。美国能源部联合基因组研究所主任艾迪·卢宾说:“我们正在测定那些微生物的DNA序列,将来可以通过生物工程制造出新的机体来分泌这些酶。”这样我们就可利用虫子的体液来驱动汽车前进,摆脱了对化学能源的过度依赖。

第五步 凹镜使阳光变电能

明年初,在洛杉矶东北部的一个沙漠农场中,将会出现数十个巨大的凹镜。每个凹镜的直径为37英尺,它们通过电子控制可自动跟踪太阳,将阳光反射到热量收集器上,再利用浓缩阳光将氢加热至1300华氏度(约704摄氏度),然后通过斯特林发动机驱动发电机发电。

每小时到达地球的阳光所产生的能量,可满足全世界一整年的电力需求。

斯特林太阳能凹镜可将30%的太阳能转化为电能,这是世界上将太阳能转化为电能效率最高的一种技术。科学家希望通过技术改进,可使转化率提高至50%。

第六步 制造氢能源

氢能源潜力巨大,但将其他物质转化为氢并不容易。自然界中不存在纯氢燃料,从石油或天然气中获得氢,在今天是最便宜的方法,但会产生二氧化碳。氢燃料电池的效率,是内燃机的两倍多。在冰岛,丰富的可再生能源使“氢经济”成为可能。

第七步 用海浪发电

海洋蕴含着巨大能量,其中大约有1/8可以开发利用,同时还不会污染环境。

今年夏天,在葡萄牙,工作人员正在安装一种近海波浪能量转化器。这种蛇状的钢管一半浸没在水中,一半露出水面,并向远海方向延伸了3英里,到2008年,这种装置可为大约1.5万个家庭供电。海浪能量的优点是其能量密度是风能的10~40倍。

第八步 向地下要能源

美国地热能源协会执行理事卡尔·格威尔说:“得州西部废弃的油井里的热水中,含有5000兆瓦的地热能。现在因为未加利用,它们正在被白白浪费。”地热能可被用来发电,或给建筑物供热。夏威夷、阿拉斯加以及西部各州都分布有丰富的地热能。

可利用温度为160华氏度(约合71摄氏度)水温的地热水库发电。一些公司正在开发温泉,一旦成功,将可以使美国地热发电能力在未来4~5年内翻一番。

第九步 开发垃圾燃气

自旧石器时代,我们就一直在燃烧生物质(注:生物质,biomass,一切直接或间接利用绿色植物光合作用形成的有机物质,包括植物、动物和微生物及其排泄与代谢物),当时人们烧木头来给山洞供暖和烧烤大型动物的肉。 中学生科技网 http://www.zxskj.com

今天绝大多数的生物质能仍来源于木材,但现在我们要做的,是怎样利用这些农业废料和草本植物来发电。这些物质与化石燃料一样,燃烧时会产生二氧化碳。但生物质燃烧时释放的二氧化碳,可通过其生长时吸收的二氧化碳获得平衡。

在所有新技术中,气化或许是最具潜力的一种。

第十步 节能从我做起

回想上世纪70年代,所谓的节能就是关灯。《家庭能源饮食》一书的作者保罗·舒基尔表示,今天,随着科技的发展,我们节约能源可充分利用技术优势。现在,美国平均每1美元的产出所消耗的能源,比30年前节约了47%。 中学生科技网 http://www.zxskj.com

令人遗憾的是,由于输送电力的效率有待提高,所以,大量能源在抵达每一个家庭和办公室前就被浪费了。对此,消费者无能为力,但他们可以“从我做起”,在自己的家中或办公室里有意识地节约能源。最清洁最廉价的能源就是不用能源。


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