電力新星

氦-3，人類能源最美的未來？

美國威斯康星大學(xué)核聚變研究所教授庫辛斯基曾表示：“假設(shè)每桶油價為100美元，那么，1噸氦3的價值達100億美元。即使考慮從月亮上搬來的運費（約8億美元），也有很大的經(jīng)濟價值。”

小元素大能量

這種被人類寄以厚望的未來能源，相比起正在使用的核電站要清潔很多，氦3可以和氫的同位素發(fā)生核聚變反應(yīng)，但是與一般的核聚變反應(yīng)不同，氦3在聚變過程中不產(chǎn)生中子，所以放射性小，而且反應(yīng)過程易于控制，既環(huán)保又安全。因此，氦3成為全世界公認的化石能源最佳替代物。

氦3是氦的同位素，有許多特殊的性質(zhì)。根據(jù)稀釋制冷理論，當(dāng)氦3和氦-4以一定的比例相混合后，溫度可以降低到無限接近絕對零度。在溫度達到2.18k以下的時候，液體狀態(tài)的氦3還會出現(xiàn)“超流”現(xiàn)象，即沒有粘滯性，甚至可以從盛放的杯子中“爬”出去。氦大部分集中在顆粒小于50微米的富含鈦鐵礦的月壤中。據(jù)科學(xué)家估計，整個月球可提供71.5萬噸氦3。這些氦3所能產(chǎn)生的電能，相當(dāng)于1985年美國發(fā)電量的4萬倍，考慮到月壤的開采、排氣、同位素分離和運回地球的成本，氦3的能源償還比估計可達250。這個償還比和用鈾235生產(chǎn)核燃料（償還比約20）及地球上煤礦開采（償還比約16）相比，是相當(dāng)有利的。此外，從月壤中提取1噸氦3，還可以得到約6300噸的氫、70噸的氮和1600噸碳。這些副產(chǎn)品對維持月球永久基地來說，也是必要的。

海藻，能源危機的救世主？

藻類幾乎可以稱得上是世界上生長最快的植物，其對于生長環(huán)境的要求也非常簡單。在任何條件下，只需一夜，其面積就能夠加倍。藻類所產(chǎn)生的油可以轉(zhuǎn)化為生物柴油，藻類中的碳水化合物可以被發(fā)酵成乙醇，這些都是比柴油和天然氣更清潔的燃料。

“吃素”的波音飛機

美國休斯敦機場，人潮擁擠。

從全球各地而來的記者拿著各種攝影、攝像器材，對準(zhǔn)著跑道上的一架波音737-800飛機。隨著美國大陸航空公司總部指揮臺的一聲令下，這架飛機在跑道上緩緩啟動，然后飛向了遠方。人群中霎時響起一片掌聲。

這架普通的波音飛機之所以受到媒體關(guān)注，是因為海藻。

“如果人類的能源危機中真的有救世主，我想會是海藻。”美國大陸航空公司董事長兼首席執(zhí)行官拉里·凱爾納對記者如此說。

這架起飛的飛機是美洲大陸第一架使用生物燃料進行測試飛行的飛機，而其使用的生物燃料正是自一種藻類植物果實中提取的生物質(zhì)燃油，然后和航空煤油進行50∶50等比例混合加工后的新型燃料。

“這次使用的生物燃料是利用第二代新技術(shù)提取的。生物燃油燃燒更充分，實際耗油量遠低于傳統(tǒng)燃油，且燃點溫度較低。”這是執(zhí)行此次飛行任務(wù)的機長李查德·柬科衛(wèi)斯基對這款新型燃料的使用感受。這種生物燃料只需要18加侖就可以讓你坐在飛機上飛行1000英里，而且只需要2.5平方英尺的地方就可以每年生產(chǎn)2噸這種生物燃油。拉里·凱爾納表示，三五年后，這種生物燃料就可以進行大批量生產(chǎn)了。

到宇宙中去收集陽光

太陽每時每秒都在向地球傳輸能量，日夜不停。如果將這些能量全部利用起來，相當(dāng)于10億座大型核能發(fā)電站日以繼夜地工作所產(chǎn)能的能量。若將太陽能吸收板放置在太空中，那么所收集的太陽能將會是最為純凈的能量。同時在太空中收集太陽能不再受氣候及晝夜干擾，能量的傳輸也不再出現(xiàn)遞減的情況。

為了能源的太空

實驗

早在1968年，美國科學(xué)家彼得·格拉澤就提出過利用地球靜止軌道衛(wèi)星進行太陽能收集，進而建設(shè)成具有規(guī)模的太空太陽能發(fā)電站。然而在當(dāng)時，如何將收集到的能量有效又安全地傳輸回地球成為最大的難點。這項提議也被擱置多年。

其實，物理學(xué)家早就知道，在兩個共振頻率相同的物體之間能有效地傳輸能量，而不同頻率物體之間的相互作用較弱。歌唱家演唱能將裝有不同水量瓶子中的一個震碎而不影響其他瓶子就是這個道理。這也好比人們蕩秋千時，只需坐在上面讓下垂的雙腿同步擺動就能給秋千帶來動力一樣。從事相關(guān)研究的科學(xué)家阿里斯蒂迪斯·卡拉利斯說：“這就是奇特之處。能量轉(zhuǎn)移的效率可以達到45%，比普通的非共振磁感應(yīng)效率要高出100萬倍之多。”

科學(xué)家們由此想到，在衛(wèi)星上安裝龐大的太陽能收集電池板將收集到的太陽能直接在太空轉(zhuǎn)化為電能儲存起來，然后再將這些電能轉(zhuǎn)化成特有頻率的微波束傳回地面。地面微波接收站用巨大的收集天線將這些微波重新轉(zhuǎn)化為電能。因為電能具有可約束、易傳輸?shù)葍?yōu)點，將比熱能更具傳輸優(yōu)勢，可以更有效地傳到更遠的地方并能安全穿過大氣層。

這樣一來，在太空中利用太陽能發(fā)電的理論依據(jù)完全得以實現(xiàn)。

安全環(huán)保的熱能發(fā)電

隨著快速的工業(yè)化生產(chǎn)，全球的工業(yè)熱能排放已經(jīng)達到了一個驚人的數(shù)值，而直到現(xiàn)在這些熱量卻還處在一種被浪費的階段，人們不知道這些正在產(chǎn)生的巨大熱量可以轉(zhuǎn)化為動力用電的來源。現(xiàn)在，物理學(xué)家們與美國亞利桑那大學(xué)的研究小組共同合作，發(fā)現(xiàn)通過廢熱獲取能量的新方法，實際上是將這個夢想變成了現(xiàn)實。

生物質(zhì)廢熱發(fā)電

蘇格蘭正在興建最大的生物質(zhì)廢熱發(fā)電廠，在開發(fā)商RWE Npower Renewables公司確定芬蘭的Metso公司和挪威的Aker Solutions公司為承建商之后，已經(jīng)準(zhǔn)備好開始施工。RWE Npower將在Tullis Russel造紙廠的一間廠房內(nèi)建造一個50兆瓦的綜合供熱供電發(fā)電廠。該造紙廠位于蘇格蘭東部伐夫郡的Markinch，該發(fā)電廠將代替造紙廠原來的煤炭發(fā)電廠。建成后，每年這個生物質(zhì)發(fā)電廠將消耗400，000噸伐木和木材廢料。Aker Solutions公司于2010年2月簽訂了合同，該公司將監(jiān)督發(fā)電廠的施工和其他支持服務(wù)，而Metso將負責(zé)提供一個價值75萬歐元的生物質(zhì)鍋爐。

另外，Siemens Energy從Aker獲得定單后，將供應(yīng)一臺蒸汽渦輪發(fā)電機。該發(fā)電廠總投資達到2億英鎊，其中通過蘇格蘭政府的區(qū)域性選擇援助撥款，已經(jīng)獲得了810萬英鎊的資金。該廢熱發(fā)電廠于2012年底投產(chǎn)，建造期間創(chuàng)造了400個工作崗位。RWE生物質(zhì)部門的負責(zé)人Stephan Lohr表示：“這項計劃是RWE到目前為止在生物質(zhì)能發(fā)電方面最大的投資，也是我們承諾的每年在可再生能源方面投資10億歐元中的一部分。”Lohr指出，公司計劃到2016年，建造總裝機容量約為390兆瓦的生物質(zhì)項目。

該公司期望通過利用新的能源和熱能，減少其工廠72%的碳排放，并使整個公司的年碳排放量減少250，000噸。

編輯·劉海星