空氣也能當(dāng)成充電池

夏侯章

不久前，英國的工程師已經(jīng)成功發(fā)明出了用空氣儲(chǔ)存能源的技術(shù)，只不過，他們?yōu)槭裁匆l(fā)明出這樣一種技術(shù)？

用來儲(chǔ)存可再生能源

如今，人類所消耗的能源當(dāng)中，至少已經(jīng)有20%的能源是可再生能源，并且這一比例還將不斷擴(kuò)大。另外，用來生產(chǎn)可再生能源的技術(shù)也日趨發(fā)展。但是，在此過程中，一個(gè)重要的問題暴露出來了，那就是可再生能源的儲(chǔ)存問題。

工程師可以隨意地操控由煤炭和石油所產(chǎn)生的能源。當(dāng)人們對電量的需求少時(shí)，可以減少化石燃料的燃燒，從而達(dá)到節(jié)省燃料的目的;當(dāng)人們對電量的需求增長時(shí)，工程師可以及時(shí)添加化石燃料，從而滿足人們的需求。

然而，可再生能源就不能這樣了。以太陽能為例，情況往往是：在早上，太陽能供大于需，此時(shí)的可再生能源不僅能滿足人們的需求，而且還有盈余，但由于沒有儲(chǔ)能設(shè)備，那些用不完的太陽能就只能浪費(fèi)掉了;到了晚上，由于沒有了太陽，這時(shí)的太陽能大大地減少，而人們在家中會(huì)同時(shí)使用其他電器，用電不僅沒有減少，甚至還有增加。這種供需矛盾如果不能解決，太陽能等可再生能源的推廣就會(huì)遇到瓶頸。

為了解決可再生能源的儲(chǔ)能問題，英國工程師就發(fā)明了用空氣來儲(chǔ)能。但是，英國工程師為什么不直接使用鋰電池，而是專門發(fā)明出這樣一種新技術(shù)？

空氣充電，好處多多

實(shí)際上，工程師們已經(jīng)設(shè)想和模擬其他各種各樣的方法了。例如，有這樣一個(gè)“抽水蓄能”模型，把多余的可再生能源用來抽水，然后利用這些水來制造一個(gè)瀑布，這條瀑布會(huì)推動(dòng)渦輪機(jī)來進(jìn)行發(fā)電。但這個(gè)蓄能方法受限于地理?xiàng)l件，只能用于有豐富水資源和較高的高低落差之地。

工程師們還曾試過制造巨型的蓄能鋰電池。但是鋰本身就是一種稀缺且昂貴的資源，在開采鋰以及處理報(bào)廢巨型鋰電池的過程中會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。而且，這種巨型鋰電池的使用時(shí)間最長只有10年。使用其他改進(jìn)的電池也不行，澳大利亞已經(jīng)在研制使用各種不同的電池電解液來儲(chǔ)存可再生能源，盡管這項(xiàng)技術(shù)很有前景，但其制造價(jià)格昂貴，更重要的是，它會(huì)向空氣中釋放有毒的化學(xué)物質(zhì)。

而空氣就沒有前面提到的各種局限性。用空氣來儲(chǔ)存可再生能源，不僅很少受地理?xiàng)l件的限制，儲(chǔ)能效率很高，原料來源環(huán)保，而且空氣本身就是可循環(huán)利用的。

液化空氣來發(fā)電

當(dāng)空氣被冷卻到-196℃時(shí)，它會(huì)變成液態(tài)。在利用空氣儲(chǔ)能的工廠中，把空氣冷卻到-196℃所使用的能源就取自多余可再生能源。液態(tài)空氣隨后會(huì)被儲(chǔ)存到極其隔熱的大型鋼制氣罐中，這種大型鋼制氣罐工作原理和功能類似于保溫瓶，只不過它的效果會(huì)更好一些。

根據(jù)能量守恒定律，物質(zhì)的能量不會(huì)憑空產(chǎn)生和消失。空氣之所以能夠冷卻，其原因就在于它的“熱能”被移出來了，而這被移出來的熱能會(huì)被儲(chǔ)存到另一個(gè)地方。到了晚上，需要補(bǔ)充發(fā)電能源時(shí)，這些儲(chǔ)存在另一個(gè)地方的熱能就會(huì)直接用來加熱液化空氣，而不需要工程師額外燃燒其他燃料來提供熱能。

此時(shí)，被加熱的液化空氣會(huì)瞬間汽化，轉(zhuǎn)化成體積為700倍的強(qiáng)勁氣流，這股強(qiáng)勁氣流又會(huì)推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)來進(jìn)行發(fā)電。到了早上，工廠會(huì)重新補(bǔ)充空氣，而這補(bǔ)充的空氣就直接來自于當(dāng)?shù)氐目諝狻Ｍㄟ^計(jì)算，跟“抽水蓄能”、流體電池和巨型鋰電池相比，空氣的儲(chǔ)能效率僅次于巨型鋰電池。另外，空氣還有兩個(gè)它們所沒有的優(yōu)點(diǎn)，那就是環(huán)保和可循環(huán)利用。

用來冷卻空氣的工廠可以建在平原和一些高低落差不是太高的地方。另外，人們還可以在大型農(nóng)場附近建造這種工廠，而且在工廠中，人們可以額外建造食物冷藏室，用已經(jīng)液化了的冷空氣來冷藏食物，這樣，又能省下不少的能源。

第一座冷卻空氣的工廠已經(jīng)在英國的曼徹斯特城落成。如今，該工廠晚上正在為附近的5000戶人家供電。也許在不遠(yuǎn)的將來，晚上，就連我們的電器也有可能是由液化空氣來供電的。