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?人造龍卷風(fēng)

龍卷風(fēng)中所含能量足以與一家發(fā)電廠相媲美，但卻難以安全收集。因此有人想到了在受控環(huán)境下制造人造龍卷風(fēng)。

加拿大工程師路易斯·米肖將自己發(fā)明的人造龍卷風(fēng)命名為“大氣漩渦引擎”。米肖說(shuō)，利用該龍卷風(fēng)至少可以采集到200兆瓦的電力，足夠一座小型城市使用。為制造這樣一個(gè)含能豐富的人造龍卷風(fēng)，米肖將高層空氣加熱，使高層空氣與低層空氣產(chǎn)生溫度差，形成漩渦。然后米肖將風(fēng)力渦輪機(jī)安裝于龍卷風(fēng)底部，吸收里面所蘊(yùn)含的能量。米肖已經(jīng)試驗(yàn)了許多小型龍卷風(fēng)模型。據(jù)他統(tǒng)計(jì)，建造一個(gè)裝機(jī)容量為200兆瓦的龍卷風(fēng)發(fā)電廠僅需花費(fèi)6000萬(wàn)美元，比任何現(xiàn)有的發(fā)電廠成本都要低很多，因此他對(duì)自己的發(fā)明十分有信心，正等待公司或者政府的投資。

??海水溫差

一些科學(xué)家及工程師正用一種全新的眼光看待海上的能源潛力。他們把注意力集中在海水表面與深海的溫度差，希望利用這一差別來(lái)發(fā)電。其實(shí)關(guān)于這一想法的試驗(yàn)早在上世紀(jì)30至70年代就已經(jīng)開(kāi)始，但當(dāng)時(shí)由于成本高、技術(shù)有缺陷最終被放棄。如今，不論是工程技術(shù)水平還是市場(chǎng)條件都有了很大的改進(jìn)，因此又有部分人開(kāi)始支持一家名為能源島的公司提出的海水利用新理念。

能源島公司的設(shè)想如下：海面溫水在真空中蒸發(fā)，產(chǎn)生蒸氣推動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電；同時(shí)，深海冷水還可以被制成淡水，供人類(lèi)使用：冷水被抽至海面，受熱產(chǎn)生蒸氣，蒸氣凝結(jié)變成淡水。公司稱(chēng)，海上的小島最適合應(yīng)用這一技術(shù)，讓其成為能源島。如果有幾個(gè)這樣的小島相連，便能產(chǎn)生足夠的能量為一座小城市供電，同時(shí)每天還能為該城市提供大量的淡水。

??巧克力

美味的巧克力用來(lái)生產(chǎn)燃油！這樣的想法會(huì)令喜愛(ài)巧克力的朋友發(fā)瘋。不過(guò)請(qǐng)放松，因?yàn)檫@里所指的可再生能源并非巧克力本身，而是生產(chǎn)巧克力剩下的可可豆殼?？煽啥箽づc煤炭混合之后便能制成相對(duì)而言較綠色的燃料。

從今年年末開(kāi)始，美國(guó)Lindt公司（一家巧克力生產(chǎn)商）將會(huì)把公司生產(chǎn)巧克力所剩的可可豆殼捐獻(xiàn)給新罕布什爾州的公共服務(wù)部門(mén)，用來(lái)生產(chǎn)清潔燃料。這個(gè)點(diǎn)子雖然聽(tīng)起來(lái)很棒，但是由于可可豆殼在混合物中所占比例太小，因此和普通煤炭相比，減排效果不會(huì)特別明顯。

??屠宰場(chǎng)動(dòng)物殘余

說(shuō)到屠宰場(chǎng)可能會(huì)給人一種不好的感覺(jué)，但你也許想不到，那些廢棄的動(dòng)物（如火雞）內(nèi)臟也可以用來(lái)產(chǎn)油，并當(dāng)作能源使用。這絕非杜撰。用動(dòng)物廢棄內(nèi)臟產(chǎn)油的方法與化石燃料天然形成的方法相同：通過(guò)高壓、高溫處理。只是前者來(lái)得更快一些，而后者需要上百萬(wàn)年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。

一家名為改變世界的科技公司正在美國(guó)密蘇里州卡西基市（Carthage）進(jìn)來(lái)試驗(yàn)，將來(lái)自屠宰場(chǎng)的垃圾，如已經(jīng)腐爛的動(dòng)物四肢、內(nèi)臟混合起來(lái)放進(jìn)熱轉(zhuǎn)換器內(nèi)制成油。除了屠宰場(chǎng)垃圾，公司還嘗試了其他令人稱(chēng)奇的物品，如舊輪胎、塑料、城市污水等。不過(guò)公司表示，這一轉(zhuǎn)化過(guò)程目前仍需要改進(jìn)才能投入商業(yè)使用。在美國(guó)，每年感恩節(jié)都會(huì)有大量的食物殘余，其中很大一部分是火雞身上的某一部分。雖然要想將感恩節(jié)的殘羹冷炙變成可用能源的過(guò)程很復(fù)雜，但總體上來(lái)說(shuō)還是可能的。

??垃圾

關(guān)于垃圾是否屬于可再生能源的爭(zhēng)論一直沒(méi)有停止過(guò)。垃圾本身當(dāng)然并不“干凈”。事實(shí)上，一些綠色環(huán)保組織（如綠色和平組織）警告，如果將垃圾歸類(lèi)為可再生能源，潛在危害可能有二。首先，這樣的分類(lèi)會(huì)導(dǎo)致垃圾年產(chǎn)量大幅增加。其次，垃圾焚化爐（將垃圾轉(zhuǎn)化成能源的裝置）會(huì)成為劇毒化學(xué)物質(zhì)二氧芑的最大排放者。

現(xiàn)代的垃圾焚化爐通過(guò)焚燒產(chǎn)生的熱量加熱冷水，產(chǎn)生蒸氣，最后用來(lái)發(fā)電。雖然它比傳統(tǒng)焚化爐更加清潔，但仍然會(huì)造成一定程度的空氣污染。有人認(rèn)為，災(zāi)難式氣候變化的可能性一直在威脅著人類(lèi)，用這種方法生產(chǎn)能源就等于預(yù)示著將來(lái)我們一定會(huì)在骯臟的空氣中生存。

日前，為解決空氣污問(wèn)題，一家位于加拿大渥太華、名為Plasco能源集團(tuán)的公司正研究如何將垃圾轉(zhuǎn)化成一種合成燃?xì)?，同時(shí)不產(chǎn)生溫室氣體。但要想將這一方法大規(guī)模投入使用，還必須首先攻克幾個(gè)技術(shù)以及財(cái)政上的難關(guān)。

??病毒

一些對(duì)人體無(wú)害的病毒可以用來(lái)制造鋰電池的正、負(fù)極。來(lái)自美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員就通過(guò)遺傳學(xué)的方法成功地使用病毒制造出了電池的正、負(fù)極。該電池的儲(chǔ)電能力以及其他性能與最先進(jìn)的充電電池相當(dāng)。此外，用病毒生產(chǎn)電池的過(guò)程相當(dāng)環(huán)保，生產(chǎn)出來(lái)的電池也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何危害，因?yàn)樗褂玫氖菬o(wú)毒材料，不需要用到任何有害溶劑。

目前，雖然這枚與硬幣大小相當(dāng)?shù)碾姵啬Ｐ椭荒苁褂?00次，但研究人員已經(jīng)在繼續(xù)努力，爭(zhēng)取通過(guò)使用更好的材料以及高電壓生產(chǎn)技術(shù)制造出更好的病毒電池。一旦新一代病毒電池生產(chǎn)出來(lái)，將會(huì)馬上被投入商業(yè)生產(chǎn)。

??細(xì)菌

細(xì)菌糞便聽(tīng)起來(lái)最不像燃料來(lái)源，然而已有科學(xué)家尋找到遺傳學(xué)的方法，利用微生物細(xì)菌生產(chǎn)可再生汽油。位于美國(guó)硅谷的LS9公司聲稱(chēng)，公司生產(chǎn)的“燃油2.0”燃燒不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體。他們使用的細(xì)菌是一種單細(xì)胞組織，只有螞蟻的十億分之一大小。就是這么小的東西也能經(jīng)過(guò)改造之后能“排泄”出原油，前提是為其提供農(nóng)業(yè)廢料作為給料。

從本質(zhì)上講，使用細(xì)菌生產(chǎn)能源的方法與自然界中細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生乙醇的過(guò)程一樣。目前LS9公司面臨的最大挑戰(zhàn)就在于，雖然已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了病菌生產(chǎn)燃油的可行性，但要想用這種方法滿足美國(guó)每周的石油需求，公司將需要一個(gè)面積如芝加哥市大小的工廠。

??波浪中的“蛇”

2006年，好萊塢大片《空中有蛇》曾引起一時(shí)轟動(dòng)，創(chuàng)造票房神話。如今，來(lái)自英國(guó)的研究人員希望他們發(fā)明的“波浪中的蛇”能夠復(fù)制那段神話，創(chuàng)造新能源領(lǐng)域的奇跡。研究人員說(shuō)，他們想到了利用一根長(zhǎng)長(zhǎng)的、兩端封口、內(nèi)部充滿水的橡膠管發(fā)電。將橡膠管放至海平面以下，一端朝向海洋中迎面而來(lái)的波浪。當(dāng)巨浪不停地拍打橡膠管的同時(shí)，會(huì)擠壓橡膠管，產(chǎn)生“膨脹波”，形狀就像蛇吃飽后鼓鼓的肚子一樣。隨著巨浪對(duì)橡膠管膨脹部分的擠壓越來(lái)越嚴(yán)重，膨脹塊會(huì)變得越來(lái)越大。在橡膠管的另一端，“膨脹波”會(huì)推動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電，并通過(guò)海底電纜運(yùn)至陸地。

英國(guó)的研究人員將這一工程稱(chēng)為“水蟒工程”，由南安普敦大學(xué)開(kāi)發(fā)。研究人員表示，一根“水蟒”有182.88米長(zhǎng)，直徑7.62米，可生產(chǎn)1兆瓦電量，足夠2000戶(hù)英國(guó)家庭使用。

??太空太陽(yáng)能

利用外太空的豐富太陽(yáng)能造福人類(lèi)并不是遙不可及的夢(mèng)想。美國(guó)加利福尼亞州公共事業(yè)部門(mén)太平洋天然氣與電力公司最近剛與新成立的Solaren公司簽訂協(xié)議，從2016年年中開(kāi)始通過(guò)安裝在地球軌道上的太陽(yáng)能電池板向地球供電，預(yù)計(jì)整個(gè)項(xiàng)目的總發(fā)電量可達(dá)200兆瓦。兩公司稱(chēng)，如果該技術(shù)性能優(yōu)越、價(jià)格合理的話，與其他形式的能源相比將十分具有競(jìng)爭(zhēng)性。

與地面太陽(yáng)相比，空間太陽(yáng)能的最大優(yōu)勢(shì)就在于它能24小時(shí)不間斷發(fā)電，不受地球上陰天或日夜更替的影響。

??海洋流

根據(jù)美國(guó)密歇根大學(xué)工程師邁克爾·柏尼薩斯的描述，安裝在海底的圓柱體可以捕捉海底或河底緩慢移動(dòng)的洋流，用來(lái)發(fā)電，而這個(gè)點(diǎn)子正是受到了魚(yú)的啟發(fā)。當(dāng)水流流過(guò)圓柱體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生漩渦，導(dǎo)致震動(dòng)。這些漩渦會(huì)形成一種交替模式，對(duì)在其中的物體不停地上下左右推拉，產(chǎn)生機(jī)械能。這一機(jī)械能就是柏尼薩斯及其同事想要捕捉的對(duì)象。柏尼薩斯解釋說(shuō)，他們之所以能想到這一奇妙的方法，全是魚(yú)的功勞?！爱?dāng)一群魚(yú)在海中或河里前行時(shí)，處于隊(duì)伍后面的魚(yú)為更好利用前邊的同伴游行時(shí)產(chǎn)生的漩渦，更加自由地暢游，會(huì)將身體彎曲到一定的弧度。在水里，魚(yú)兒是無(wú)法單憑自己的力量快速前行的，他們必須借乘彼此的浪潮。”

工程研究人員稱(chēng)，面積如跑道大小、高度有兩層樓的圓柱體陣可以產(chǎn)生足夠的電力，供10萬(wàn)戶(hù)家庭使用。

風(fēng)箏發(fā)電

風(fēng)在大自然界中至少目前看是一直存在的，且海拔較高的風(fēng)（超過(guò)500米）會(huì)更強(qiáng)勁、更持久，風(fēng)能發(fā)電也是被看好的一個(gè)新能源行業(yè)。風(fēng)力發(fā)電只需要一個(gè)簡(jiǎn)約的渦輪機(jī)裝置，僅包含直徑為幾厘米的葉片和系繩等重要組件就可以搞定了，Makani公司于2006年成立，專(zhuān)門(mén)致力于這種高海拔風(fēng)力發(fā)電的研究。

由于該公司的前景被一致看好，Makani于2013年被Google收購(gòu)，主要項(xiàng)目是機(jī)載風(fēng)力渦輪機(jī)，基本上就是一種上面提到的發(fā)電風(fēng)箏。

2015年設(shè)計(jì)的該原型機(jī)——機(jī)載風(fēng)力渦輪機(jī)(AWT)能生產(chǎn)高達(dá)600千瓦的電力，足以為300個(gè)家庭供電。它有一個(gè)被系在地面上的翼型，它在250-600米高空的強(qiáng)風(fēng)中繞著一個(gè)大的垂直圈飛行，旋翼既充當(dāng)渦輪又充當(dāng)螺旋槳，就像風(fēng)箏一樣。然后，直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)將電力通過(guò)纜繩輸送到地面站。

當(dāng)然，在長(zhǎng)時(shí)間的低風(fēng)、惡劣天氣或維護(hù)期間，AWT可以收回纜繩，然后再釋放。

Makani公司認(rèn)為，鑒于高海拔地區(qū)的風(fēng)速，他們的AWT每單位容量所能產(chǎn)生的能量大約是傳統(tǒng)渦輪機(jī)的兩倍，也就是說(shuō)，它的負(fù)載系數(shù)大約是60%，而不是30%。這將使它在生產(chǎn)電力時(shí)，可以節(jié)約一半的成本，而且不需要塔身，這樣可以減少90%的材料，從而降低成本。

由于典型的海上風(fēng)電場(chǎng)需要建設(shè)深入海床的平臺(tái)，這需要昂貴的成本，而且無(wú)法在風(fēng)力充足的深海區(qū)域作業(yè)。因此，Makani公司被收購(gòu)后，Google 試圖通過(guò) Makani “風(fēng)箏”發(fā)電的方式來(lái)解決上述問(wèn)題。

具體來(lái)說(shuō)，這個(gè)項(xiàng)目致力于開(kāi)發(fā)可以附著到浮標(biāo)上的機(jī)載風(fēng)力旋渦機(jī)，浮標(biāo)一般高出水面 1000 英尺（約 300 米），機(jī)載風(fēng)力旋渦機(jī)繞著浮標(biāo)自行飛行轉(zhuǎn)圈，產(chǎn)生的電力通過(guò)纜繩輸送，遠(yuǎn)遠(yuǎn)看上去就像一只“風(fēng)箏”。

Makani 項(xiàng)目確實(shí)取得了一些成績(jī)。2019 年 8 月，Makani 的“風(fēng)箏”首次在挪威沿海地區(qū)“試飛”：

除此之外，Makani 還將產(chǎn)生 20kW 功率的“風(fēng)箏”演示裝置優(yōu)化成一種更加實(shí)用的模型，從而能夠產(chǎn)生 600kW 功率。

探索新技術(shù)的道路上總是充滿了曲折和困難，大家都知道，海上的氣候多變，這種發(fā)電方式用在海上有優(yōu)勢(shì)，但也要克服氣候的變化，這需要新的技術(shù)作為支撐。另外，Google自從收購(gòu)該項(xiàng)目后一直是砸錢(qián)的，據(jù)《金融時(shí)報(bào)》報(bào)道：2018 年Google為這一項(xiàng)目砸了34 億美元，2019 年的研發(fā)成本更是高達(dá) 48 億美元。Makani公司領(lǐng)導(dǎo)者Fort Felker也承認(rèn)，將其風(fēng)能風(fēng)箏轉(zhuǎn)變成商業(yè)上可行的東西將花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。

可惜的是，谷歌母公司Alphabet于2020年2月19日宣布將放棄風(fēng)箏發(fā)電項(xiàng)目——Makani。他們認(rèn)為：Makani商業(yè)化的路程比所希望的要更加漫長(zhǎng)且風(fēng)險(xiǎn)更大，而再讓Makani繼續(xù)保留在Alphabet公司內(nèi)，已經(jīng)沒(méi)有任何意義。所有與氣候相關(guān)的想法都值得投資，盡管這種話聽(tīng)上去很有誘惑力，但時(shí)刻保持頭腦清醒并將資源分配到更有前景的項(xiàng)目上才是關(guān)鍵。

然而，這并不是Makani及其技術(shù)的終點(diǎn)，因?yàn)樗鼘⒗^續(xù)獨(dú)立存在。它只需要找到一個(gè)愿意為此愿景進(jìn)行投資的新合作伙伴，而最早的合作伙伴之一殼牌，似乎已經(jīng)在考慮各種可能性。

文章來(lái)源： 中國(guó)能源報(bào)， 直觀學(xué)機(jī)械