未来能源十步走 人类将摆脱对石油的依赖jin205

2019-05-28 作者:科学研究   |   浏览(128)

趣味探索讯 去年6月,火星一场特大沙尘暴让探索了15年的机遇号火星车永远沉默了!机遇号送回的最后一张图片和最后一句话让多名美国科学家泪崩!然而天下没有不散的宴席,美国宇航局机遇号团队的科学家在整理完机遇号火星车遗产后将各奔东西。

  石油价格一路上扬,"石油危机"成为目前最流行的词汇,很多人甚至产生了石油还够用多久的疑问?石油总有一天会耗尽,这毫无争议,但这并不意味着世界末日来临。以石油消耗大户美国为例,美国科学界从石油危机中看到的不是绝望,而是能源的复兴,他们认为,美国到了严肃地考虑从石油转换到清洁、可再生的能源的时候了,而美国已经具备了相关的技术,只要再进一步开发,美国将彻底摆脱对进口石油的依赖。

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  一、利用风能

机遇号火星车的离去,也让我们意识到这些所谓的高科技机器并不完善,存在着很大局限性。比如,汲取能量途径只有一种,即太阳能。不过,有科学家认为,如果机遇号能以火星上微弱风能作为辅助能源供应,或许现在它可能还活得好好的。

  地球上的化石能源(石油)终究是有限的,为了人类的持续性发展,必须找到其他可替代能源,而风能就是一个很好的选择。在美国科罗拉多州的博尔德南部的高原上的平旷地带,矗立着四排实验性涡轮机,这些机器在冰雪覆盖的洛矶山脉的映衬下更显得巍为壮观,150英尺的叶片在微风的吹拂下缓慢地旋转着。美国能源部可再生能源实验室的主工程师萨迪·布特菲尔德说:"如果你要选择一个商业涡轮机发电农场,你决不会看中这个地方。但这里却是一个完美的风能实验场地。因为在这里我们可以获得风速为每小时100英里的风能条件。我们通过在这种条件下的实验能很快地知道哪种设计应该淘汰。"1991年,一份政府有关风能的概论作出了如下结论:堪萨斯州、北达科他州和德克萨斯三州有着丰富的风力能源,仅这三个州的风能就可足够满足整个美国的能源需求。今天看来,这项报告不免有些估计过低了。在过去的20年中,风能的价格已经下降了85%,这在很大程度上归功于不断提升的涡轮机效率。政府还制定很多条令来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。

3月18日,来自英国考文垂华威大学一项新研究称,受到白杨树叶片的启发,他们研发出一种能收集风能的技术,然后将风能转化为电能。这种技术可以在恶劣环境中工作,提供必要的电力供应。由于模仿自然界中生物,在科学界这类技术研究被称为仿生学。

  取消电网

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  现有的输电系统是从能源中心通过电线向用户送电。这样做有很大一个缺点,那就是输电过程中会损失很多电能。所以更好的供电系统是"分布式发电"。可以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。例如,可以利用地热系统给建筑物供暖和降温,利用屋顶上的太阳能电池提供电力,多余的电能还可以输送到当地的供电系统中,以零售价卖掉,这样还能获取一部分收益。这些措施简便易行,远好于建设发电厂和进口国外的能源。有人估计,一个这样的小型发电厂所需要的太阳能发电设备的造价可在四年内回收回来。既然有这么多的优点,何乐而不为呢?

在自然界中,白杨树是一种常见树种。如果你观察够仔细,那么你肯定就会发现,就算是再微小的风白杨树叶片也会不停地颤抖,根据这种独特的叶片运动原理,研究人员设计出一种能将风能转化为电能的机制。

  三、混合燃料汽车

研究人员表示,这项技术可以在低风力环境下产生电力,被认为是高效率的。尽管火星上大气只有地球大气的1%,但仍然存在着风,所以这种装置能在火星上将风力转换成电力,为火星车或登陆器提供备用能源,延长它们的使用寿命。如果机遇号当初有这种机制,那么现在肯定还活着。

  美国陆军宣布将开发一种使用新型混合燃料的"悍马"(Humvee)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。今天混合型汽车已不再仅仅是陈列室中供人参观的样品,它已完全步入了实用阶段。这将大大削减汽油的使用量,汽车排放的尾气也将随之大幅减少。被称为插入式混合型电动车可以夜间在自家的车库中充电,夜间电费低廉,这样就节省了一项不小的开支。加州大学伯克利可再生能源实验室主任丹尼尔·卡门说:"如果在一夜间,美国的汽车全部被这种混合型汽车所取代,石油的消耗量将会下降70-90%,美国进口石油的时代将彻底结束,在未来多年中,美国的石油将完全可以自给自足。"

这项新研究刚在《应用物理快报》上发表,科学界反响很大,引来了多名科学家的围观。来自华威大学Harvey博士认为,这种技术最吸引人的地方在于它不同于以往传统轴承发电。尽管它产生的电力可能比较小,但足够为微小的自动电子设备供电。科学家Denissenko和Khovanov表示,这种技术未来有可能被应用在火星探测上。

  四、制造质量更好的乙醇

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  今年,美国汽车制造商将生产100万辆灵活燃料车,乙醇加油站的数量将增加三分之一,达到大约1000家。现在美国所生产的绝大多数乙醇是由玉米粒发酵而来,这个过程要消耗相当数量的化石燃料。丹尼尔·卡门将这种由基于玉米的乙醇看做是一种过渡型燃料,他说:"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乙醇的大规模革新运动,纤维乙醇的原料可以有多种选择,柳枝稷、木片以及像玉米芯和玉米杆这样的农业废料都可以用做生产纤维乙醇的原料。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以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。"这样我们就可以利用虫子的体液来驱动我们的汽车前进,摆脱了对化石能源的过度依赖。

现在,这项新技术已经被正式提上了日程。不过,这项技术要真正得以应用还需要一些时日。据了解,研究人员正在寻找另一种更有效、更利于发电的机械运动叶片形状。看来这项新技术的应用指日可待。更有趣的科学探索内容请关注唯一微信公众号:有趣探索

jin2055金沙网站,  五、利用太阳能

作者:天涯

  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,这些凹镜通过电子控制可以自动跟踪太阳,将阳光反射到一个热量收集器上,热量收集器利用这些浓缩的阳光将氢加热到1,300华氏度,通过斯特林发动机驱动发电机发电。当世界上最大的太阳能农场完工后,在摩加伏沙漠4,500英亩的范围内将会布满大约2万个这样的凹镜收集太阳能,利用这些能量产生的电能将可以向287,000个家庭供电。每小时到达地球上的这些太阳能可以满足全世界一整年的电力需求。我们很久以来就已经知道如何利用太阳能来为加热空间和水,但将阳光转化为电能却存在很大困难。

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