http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2006-08-26
油价上涨对我们生活的影响已经开始在各个方面显现:不仅仅是出租车和机票的价格在上涨,煤、天然气、电、暖,各种与能源相关的产品无一例外地已经或即将涨价。有什么方法能帮助我们戒除对化石能源的毒瘾呢?
文/TOM CLYNES 乐樟
好消息是,我们现在已经进入了一个能源的“文艺复兴”时期。今天已经有了各种各样的新技术,使我们能够从传统的化石能源转向清洁、可再生的新型能源。尽管我们依然在饥渴地盼望更多的石油,但是输油管道已经不再是我们惟一的生命线。
坏消息当然更多。传统工业国家的石油消耗仍居高不下,而发展中国家对石油的需求又在不断增加。目前全世界的原油日产量已经高达8.4亿桶,却仍然满足不了需求。与此同时,随着石油消耗的不断增多,大气中的二氧化碳含量也在不断增加,温室效应日益明显,南极的永久冻土层逐渐融化。气象学家已经发出警告:如果我们继续按照目前的速度向大气中释放二氧化碳气体,我们的下一代将面临不可预知的环境灾难。
没有什么魔法能一下子解决这些问题。但是,科学家和能源专家已经找到了很多有助于解决问题的新技术。他们认为,在这些技术的帮助下,到2025年我们对石油的需求量将下降一半,而用煤、天然气等化学燃料获取电力的方法也将彻底成为历史。这些继核能、氢动力之后出现的新型可再生能源,将使我们在生产和生活中产生的温室气体显著减少。
当然,事情的发展不会是一帆风顺的。也许20年后,当我们坐在飞机里向外观望时,看到的将是一片片的风力发电机。当然,也可能根本不是这样。但有一点将是肯定的,那就是研究人员和能源公司将竭尽全力地寻找产生可再生能源的最佳技术,并在这一领域进行激烈的竞争。
现在我们进入新能源时代的最大障碍已经不是技术问题,而是政治和官僚作风。如果能解决这些问题,那么我们的收获将是巨大的:提高能源安全、停止全球变暖、减少贸易冲突、产生数以百万计的就业机会……新能源在我们面前展示了美好的前景,下面是我们如何实现这一切的具体方法。
利用风能
风力发电机已经变得更大、更轻、效率更高。
在美国科罗拉多州玻尔得市南面一处平坦的高地上,4排试验用的风力发电机矗立在被白雪覆盖的落基山脉的背阳处,直径45米的巨大叶片在微风中缓慢地旋转着。“如果是一处商业风力发电站,绝不会布置在这个地方。”美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的首席工程师桑迪·巴特菲尔德说,“但是对于试验来说,这里是绝佳的地方。这里经常会有速度高达160千米/小时的狂风,这样我们很快就能测试出什么样的设计才能经受得住严酷的考验。”
1991年,美国在全国范围内对风力资源的状况进行了调查。根据调查的结果,仅仅在堪萨斯、北达科他和得克萨斯3个州的可利用风力资源就能满足全美国的用电需求,而今天看来,这个分析还很保守。在过去的20年里,风力发电的成本已经降低了85%,这主要是由于技术的进步使得风力发电机的效率大大提高了。在美国,很多家庭都可以自由选择是购买风力发出的电还是传统的火力发电厂发出的电,有很多家庭都签订了使用风力发电的长期合同。这样不仅减少了对环境的污染,而且这些家庭自身也从中获益。例如,在得克萨斯和科罗拉多,风电的价格已经低于火力发电的价格。而且随着煤和石油价格的不断高涨,风电的价格优势将更加明显。
在过去的几十年里,随着更轻、更坚固的叶片的不断出现,风力发动机在尺寸和功率上都变得更大。现在美国最大的风力发电机比“自由女神”雕像还要高(巧合的是,“自由女神”雕像的照明使用的也是风电)。而在近期,针对不同地区的、个性化的风力发动机设计开始出现。例如,供平原地区使用的风力发动机与供飓风频发的海边地区使用的就有很多不同。
风力发电的主要缺点—风的方向和大小变化无常—已经由于非常准确的天气预报在很大程度上得到了解决。而随着合适的补偿措施的出台,以前当地居民反对建立风力发电站的情况也基本不复存在。例如,在美国中西部地区,风力发电公司会为了占用土地,每年为每台风力发动机向土地所有者支付2000~4000美元的费用。
一些风力发电技术的开发者甚至将目光盯向了天空。Sky
WindPower公司开发了一种悬浮在4500米空中的风力发动机(上图),这些发动机利用强劲的射流获取电能并通过导电的缆索将电能传回地面。这种方案目前存在的主要问题是日常的维护和缆索的设计,但是很显然,在几千米高空的风是我们这个星球上最强劲、稳定、丰富的能源来源。
[《科技新时代》]