美國專家應(yīng)對能源危機的十大發(fā)電方案

時間:2011-08-02

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:美國在幾十位科學(xué)家和能源專家的幫助下,收集整理了一套能源新技術(shù),應(yīng)用這些技術(shù),將使能源利用進入新時代。預(yù)計到2025年,可以使石油消耗減少一半,同時大大降低對煤炭和石油氣等礦物燃料的依賴。

      美國《大眾科學(xué)》月刊撰文指出,全世界每天消耗8400萬桶石油,美國占了1/4,而且其中1/3來自于國家政局動蕩的地方。同時,二氧化碳排放導(dǎo)致凍土融化,如果保持目前排放水平,下一代人將面臨史無前例的環(huán)境災(zāi)難。 

      美國在幾十位科學(xué)家和能源專家的幫助下,收集整理了一套能源新技術(shù),應(yīng)用這些技術(shù),將使能源利用進入新時代。預(yù)計到2025年,可以使石油消耗減少一半,同時大大降低對煤炭和石油氣等礦物燃料的依賴。 

      進入能源新時代的主要障礙不再是技術(shù),而是政治和行政障礙。如果能夠克服這些障礙,將降低貿(mào)易赤字,加強國家安全,創(chuàng)造數(shù)百萬就業(yè)機會;還可以緩和難以解決的環(huán)境問題,大大提高美國的競爭力和能源自給能力。為此,科學(xué)家和能源專家提出了應(yīng)對能源危機的十大方案。 

      一、分布式發(fā)電 

      現(xiàn)有的電網(wǎng)是從發(fā)電中心向所有用戶單向輸電。“分布式發(fā)電”則更為有效和可靠。按照這種辦法,風(fēng)能和太陽能一類的發(fā)電裝置設(shè)在家庭或工作場所內(nèi)部或附近,與復(fù)雜的數(shù)字分配系統(tǒng)和控制系統(tǒng)連通,按照高峰和非高峰期的需求輸電,以實現(xiàn)最大能效。 

      二、風(fēng)能發(fā)電 

      幾十年來,技術(shù)使渦輪機槳葉越來越輕,風(fēng)電裝置越來越大,效率越來越高。風(fēng)機的設(shè)計可以滿足陸地平原、沿海地區(qū)及海上等特定的風(fēng)力條件,而且規(guī)模向更大型化發(fā)展。 

      風(fēng)能技術(shù)開發(fā)開始瞄向天空。天空風(fēng)能公司在研制飛行發(fā)電機,能夠在4600米的空中利用風(fēng)能轉(zhuǎn)動,通過電纜與地面連接輸送電力。當然這種設(shè)計必須克服固定和維護的難題。但是沒有人懷疑,高空中的風(fēng)最強、最穩(wěn)定也最富含能量。

 

      三、混合動力車 

      一種新型混合動力悍馬車可以節(jié)省燃料,可以肯定混合動力技術(shù)的時代將要到來了。 

      混合動力車集成內(nèi)燃機和電動機,可以捕獲剎車時的能量,并把閑置能量儲存起來,同時減少發(fā)動機自重以提高效率。而新一代并聯(lián)式混合動力車,晚上可在車庫充電,大大減少了燃料使用量。能源專家預(yù)計,如果目前美國車輛都由并聯(lián)式混合動力車代替,石油消耗量將減少70-90%,這將使美國未來能夠自給自足,無需進口石油。而且即使這些車輛的電能來自燃煤火力發(fā)電站,二氧化碳排放量也可降低一半以上。如果這些能量來自于可再生能源,燃料又是生物柴油或乙醇,其效果還會大大提高。 

      能源專家指出,無論用傳統(tǒng)發(fā)動機還是混合發(fā)動機,減輕車輛自重在節(jié)省燃料方面的潛力經(jīng)常遭到忽視。用高強度的輕型復(fù)合材料代替鋼材,可以把混合動力車的燃效提高一倍左右。這大概是最有效、最可行的辦法。 

      四、纖維素乙醇 

      2006年,美國將向市場投放100萬輛可變?nèi)剂宪嚕掖技佑驼疽矊⒃黾?3%,達到1000個左右。 

      目前美國生產(chǎn)的乙醇多數(shù)來自玉米,其生產(chǎn)過程需要消耗大量礦物燃料。能源專家認為,以玉米為原料的乙醇是一種過渡性燃料,想讓乙醇對減少汽油消耗和緩解全球變暖等問題發(fā)揮作用,需要在大范圍內(nèi)從玉米乙醇轉(zhuǎn)向纖維素乙醇。纖維素乙醇可由柳枝稷、木屑和玉米穗軸一類的農(nóng)業(yè)廢料制成,但需采用生物制酶技術(shù),通過微生物能把植物纖維素轉(zhuǎn)化為碳水化合物。有朝一日,汽車將由生物液體燃料提供動能。 

      五、打開太陽燈 

      2007年初,洛杉磯東北部的沙漠將豎起幾十架巨大的斯特林凹面鏡,直徑約11米的鏡面將把陽光反射到一個熱量收集裝置,陽光再把氫加熱到約700攝氏度推動發(fā)電機。全世界最大的太陽能發(fā)電廠建成以后,莫啥韋沙漠將出現(xiàn)大約兩萬架太陽能集熱器,為27.8萬戶居民供電。 

      斯特林太陽能集熱器可以把30%的太陽能轉(zhuǎn)化為電,是今天效率最高的太陽能發(fā)電技術(shù)。太陽能不等同于光伏電池,光伏電池只能轉(zhuǎn)化15%左右的太陽能,但可以在用電的同時發(fā)電,減輕輸電網(wǎng)絡(luò)的壓力,并可以把任何一個曬到陽光的表面變成能源收集裝置。在不太遙遠的未來,不僅襯衫或外套可以給手機等裝置充電;最終混合動力車或許可以利用外表面收集太陽能,以提供動力。這一切將主要通過提高單位面積捕捉的太陽能以及降低關(guān)鍵材料的成本來實現(xiàn)。

      六、轉(zhuǎn)向氫燃料 

      氫經(jīng)濟潛力巨大,但實施起來卻絕非易事。大自然沒有直接提供純氫燃料,目前最經(jīng)濟的辦法是從石油或天然氣中提取,而這無助于減少二氧化碳的排放。 

      但是,氫動力燃料電池的效率已經(jīng)比內(nèi)燃發(fā)動機高一倍以上。在冰島,可再生能源使氫經(jīng)濟變得可行。在美國有朝一日,額外的風(fēng)能或許將制造出氫??蒲腥藛T甚至還可能對有機體進行基因改性,直接把太陽光轉(zhuǎn)化為氫。這或許將帶給世界一個光明的氫未來。 

      七、潮汐能發(fā)電 

      研究表明,美國近岸海域蘊藏著大約2100太瓦時的電力,其中約有1/8可以在幾乎不影響環(huán)境的條件下開發(fā),相當于現(xiàn)有全部水電站的發(fā)電量。 

       潮汐能強度是風(fēng)能的10—40倍。就技術(shù)而言,水動力系統(tǒng)的成熟速度也更快。潮汐能技術(shù)從本質(zhì)上說,就是在密度更大的介質(zhì)中發(fā)電,這種技術(shù)的發(fā)展速度尤其迅猛。2006年,紐約東河2.4米深處的6臺機組將開始發(fā)電,如果試運行結(jié)果令人滿意,將增加機組數(shù)量,可為8000戶居民供電。葡萄牙在近岸建設(shè)的潮汐能發(fā)電裝置,將蛇形的鋼管鏈在半潛狀態(tài)下向外延伸5公里。預(yù)計到2008年,可為大約1.5萬戶家庭供電。潮汐能利用技術(shù)的發(fā)展,將為世界帶來更多的穩(wěn)定、清潔能源。 

      八、向深處挖能 

      地?zé)峒夹g(shù)利用地球內(nèi)部的熱量發(fā)電或給建筑供暖。夏威夷、阿拉斯加和西部各州是地?zé)豳Y源豐富的地區(qū)。新型地?zé)岚l(fā)電廠將得以利用70攝氏度左右的地?zé)崴畮彀l(fā)電。 

      地?zé)岬倪\用大概還不局限于此。科研人員正在設(shè)法利用干熱巖石采熱技術(shù)建造地?zé)崴畮?,把水壓入過熱水晶巖加熱,將熱水經(jīng)由生產(chǎn)井送回地表,其熱量作為能源得以開采,然后再把這些水壓回去,如此循環(huán)往復(fù)??衫玫?zé)豳Y源遠遠超過實際應(yīng)用。 

      九、垃圾造煤氣 

      舊石器時代就燃燒木材在洞穴中取暖煮食,今天多數(shù)生物燃料仍然取自木材。但是,農(nóng)業(yè)廢棄物的開發(fā)利用技術(shù),如生物質(zhì)和垃圾發(fā)電技術(shù)正在得到蓬勃發(fā)展。像礦物燃料一樣,這些材料燃燒時雖然也釋放出二氧化碳,但是排放出來的二氧化碳卻被植物生長時吸收的二氧化碳抵消了。 

      在新一代技術(shù)中,氣化最有潛力。氣化裝置利用高熱在低氧環(huán)境下把農(nóng)業(yè)廢料轉(zhuǎn)為氫和一氧化碳的混合物,在鍋爐中燃燒或代替天然氣。這種轉(zhuǎn)換可以提高能源效率10%,釋放出的氣體可用來推動蒸汽輪機進行余熱發(fā)電,整個過程中釋放的熱量則可用來給城市或建筑物供暖。 

      十、利用負瓦特 

      上世紀70年代,節(jié)能意味著關(guān)燈?,F(xiàn)在利用技術(shù)可以把同樣一件事做得更好。美國現(xiàn)在單位經(jīng)濟產(chǎn)出的能耗比30年前減少了47%,這在很大程度上要歸功于技術(shù)進步。但令人遺憾的是,由于供應(yīng)方缺乏效率,生產(chǎn)出來的大量能源都在傳輸途中白白浪費。對此,消費者無能為力,但在家里節(jié)約能源卻非常簡單,電費下降就是報償。專家研究認為最便宜、最清潔的能源莫過于沒有制造出來的能源,被稱之為“負瓦特”。節(jié)能意味著是更實際有效應(yīng)對能源危機的方案。

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