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美国掀起能源复兴运动高科技救急油危机美国

发布时间:2019-11-09 19:52:17

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人类的活动离不开能源,而能源也是当今世界上最紧迫的问题之一。由于地球上蕴藏的煤炭和石油等燃料日益消耗,人们也在担心能源枯竭的危险,现在各国科学家都在采取各种措施开辟新能源,其中包括太阳能、地热能、风能、海洋能以及生物质能等绿色能源,可谓使出浑身解数,节省能源第一。

美国现正着手一场“能源复兴运动”,右边10个方案教你如何戒除“油瘾”。

1、风能更受瞩目

在南波尔德和科罗拉多高原上,四排试验用的风力发电机正对着白雪盖顶的落矶山脉,它们的桨片有46米长,在风中慢慢地旋转着,“如果你想建一个商业用途的风力农场,肯定不会把它放在那地方,”美国国家可再生能源部门实验室总工程师森迪·布特费尔德说,“但却是再合适不过的试验地点,因为那里有高达100mph的狂风,只要一阵风吹过,我们很快就能检测出那一种设计更能够承受风力”。

1991年,美国政府根据一项风力资源数据推断出只要3个州——堪萨斯州、北达科他州和德克萨斯州,就能有足够的风力支持整个国家的电力需求。现在看来,那样的估计过低了。用风力发电的价格在近20年内降低了80%——其中还要归功于,在经过例如科罗拉多等地区的试验后,风力机的效率快速提高。在美国的很多地方,用电者可以选择购买风力能源。不过,使用风力发电的居民比率一直不高,因为他们等于在下一个长期的赌注——到底是风力更实惠还是传统易污染的煤矿更好用。今天,那些下赌注的本钱已经逐渐还清,科罗拉多和德克萨斯的风力能源使用者开始看到他们的选择是正确的,风力能源的价格不断下降,传统能源的价钱却一直上涨,而这两者之间的差额还在日益扩大。

在过去的几十年里,风力发电机的机身和桨片设计越见轻巧,效率却越来越高,现在它们已经可以用来为更为巨大的机器发电——其中有些机器比自由女神像更加巨型(顺便说一句,“她”现在就是依靠风力供电的。)

目前来说,风力机技术上的最大缺陷就是——人为的预测再精确也常常无法战胜大自然的多变性。于是,部分担心发生事故的人置疑,风力的运用是否真的适用在多数地区?同时,一些勇于尝试的人则反驳他们的过分忧虑。中西部地区的许多农民更强烈要求租借风力发电机用于农耕,甚至愿意每年为一部风力机付出2000~4000美元的费用。{TodayHot}

2、分布式的发电系统

现今的能源系统多是通过供电中心向周围的用户发送能量,然而更好的系统模式应该是分布式的。太阳能和风能就可以设置在用户的住所或者工作场所附近,这样,能源就能在控制之下更精确地发送给每一个用户,无论在高峰或非高峰时期都能正常运作,从而避免了能源传输的各种问题。

当东尼·艾尔斯沃斯开始在圣地亚哥筹备建立新的自行车公司时,他决定尽可能把资金和环境对公司的影响减到最低,于是他尝试利用新能源。现在,他的公司依靠地热能源控制建筑物温度,电力的供应则利用屋顶的太阳能,他发现这样比运用当地的发电系统更有效率和节约成本。他预期在这样的效率之下,4年后就能填掉原先为这个太阳能系统的花费。

3、加速混合能源的利用

为什么电影明星今年都开着混合动力汽车参加奥斯卡?当美国军队宣称,他们已开发出一款节约能源的全新混合动力悍马时,我们可以肯定,属于混合能源的时代已经来临。混合能源被证明是行之有效的“新生儿”,这种一半用油,一半用电的混合动力不但可以节省石油,还可令汽车的重量减小,从而使效率倍增,并减少二氧化碳的排放量。除了充电之外,这种车子还可以利用汽车行驶时的废弃能量,如发动机的散热和踩刹车时的额外能量等为电池充电。

“我们国家对石油非常依赖,”加州大学能源再生与合理利用研究部门的丹尼尔·卡门说道,“如果美国舰队在一夜间转而利用混合动力,我国石油的消耗量将减少70%~90%,那我们在几年内将可以自给自足,不用靠其他国家进口石油”。不过,显然这不可能在一夜间发生。{HotTag}

4、向白蚁学习酿造更好的乙醇

早期的福特汽车曾经用酒精作为能源,只要能制造出更好的乙醇,美国人就不再需要把钱花在阿拉伯的石油上,而只要投资给农民栽培农作物来酿造乙醇就成事了。今年,美国的汽车工程师苦思冥想了成千上万的燃料配料,而以乙醇为燃料的配置站将增加到1000间。美国的乙醇燃料都是由谷物和麦粒酿造而成的,它们在农场里从肥料变成汽油。“我们可以做得更好”,丹尼尔·卡门说,他认为谷物燃料将成为一种过渡性的能源,“乙醇燃料的使用可以令汽油的消耗量大大减少,我们需要大规模地把谷物纤维变成乙醇”。就现在而言,把植物纤维转化为燃料的花费非常高,要解决这个问题的方法也还很渺茫,“白蚁体内有一种细菌可以把纤维变成糖类,我们可以研究那种细菌的DNA排序,并最终把白蚁的这种能力转化为我们适用的生物工程学,最终研究出一种便宜好用的转变乙醇方法”。遗传因子学家伊迪·鲁宾说。

5、太阳能的无限可能

明年初,几十个凹型的巨大镜子将会出现在洛杉矶西北部的沙漠农场里。这些每一个直径有11米长的“反射器”被安置在斯特林地区用来追踪太阳的光线,并把光线集中在一个热能收集器中,这些光线的最高温度可达到704摄氏度,并用来当作发电机运行当地的一部机器。只要这个最巨大的太阳能农场完工,就会有2万个反射器分布在莫哈韦沙漠上,为附近27.8万户居民提供用电。

太阳每个小时照射在地球表面的阳光如果能转化成能源,就足够人类用上一年。我们早就知道太阳是如何传播热量的,但要把这些热量转化为瓦特数却是极为复杂的事情。斯特林地区的太阳能收集器能把大约30%的太阳能量转化为电力,使它们成为当今最有效益的太阳能电力技术。我们大多数人所知道的太阳能就是一块安放在屋顶或者后院的光电效应板,它能把太阳热量的15%转化为电力,但我们忽略了它的其他作用。现在,太阳能技术已经允许我们用它来为或者ipod充电,而且可以背在背包里。在不远的将来,我们甚至可以把汽车的表面制成太阳能发电系统,用来提供能源,或者研制出太阳能飞机。

太阳能是环保又高效的可利用能源,过去人们能有效利用的估计10%都不到。

6、氢气大有潜力

除了太阳能和风能外,氢气的潜力也不能小觑——虽然要把它转化成经济实用的能源还远着呢。纯氢并不是一种天然燃料,目前,获得纯氢最便宜的途径还是从石油或天然气中提炼,这对降低二氧化碳的排放没有任何帮助。不过,使用纯氢作燃料的内燃机的效率却是普通内燃机的二倍。在冰岛,可再生能源组织正在研究更好地利用氢气,而美国也正在开发用风能去制造氢气能源,说不定那天就能实现。同时,也有研究人员试图利用生物工程的方式直接把太阳热量转化为氢气。

7、海浪发电法

在世界各地的可再生能源开发项目中,欧洲一直走在前头。今年夏天葡萄牙政府将在靠海的地方建立一个新型的海浪发电装置Pelamis。这个如长蛇般蜿蜒盘旋的钢制长管半淹没在海水中,一直延伸至海面3公里范围。2008年,一种122米长的能源管道将可以为15000户家庭供电。

由于成本较低,水力发电与风力发电相比有着更大的优势,而且水流的稠密度是风的10~40倍,“根据技术分析,这些新的流体动力系统将比风力更适用于我们的生活,接下来可能就是水力发电的时代了”。电力能源研究中心的罗杰·贝德说。

美国的海浪发电法每年大概可以生产2100TWh约2100亿度的电量,而且海浪发电法产生的可用能源的总额等同于现阶段水力发电水坝的产量。

有关海浪发电机的研究飞速发展,在纽约东边河流2.5米下的地方,6条水力发电系统正在河底隧道里“待命”,它们将在这个夏天正式运行。预计它们将在第一年产出525000千瓦时的电量。根据之前一个18个月的试验结果证明,只要有足够的水力发电机,它们就可以产生2.6千万千瓦时的电量,并为8000户家庭提供用电。专家认为,这个试验结果是非常令人兴奋的,因为水力发电将是一种不会污染环境而且可靠的能源。“我们把它称为银色能源,因为与雨水等相比较,海浪的形成更容易被预测,而如果是风力发电的话,你不知道风什么时候会停下来,但我们从1000年前开始就可以预测海浪的潮起潮落。”

8、往更深处采集能源

“西德克萨斯州被废置的油矿里大概有5000百万瓦的地热能源等待我们开发,而这些能源正是来自地心热水。”地热能源研究中心的卡尔·贾维尔说道,“其实我们早就有能力可以把地心热水转变成能量,但我们并没有好好运用和开发,导致那些能源多数都被白白浪费了”。这些地热能源可以转化为电力或者为房屋提供暖气。夏威夷、阿拉斯加以及美国北部各州很早就意识到地热资源的好处,一种新的能源处理方式更可以使热水在160摄氏度的“低温”就可以通过机器转化成电力。德克萨斯、乔治亚和西弗吉尼亚的一些公司正在研究这种低温的地热能源开发事项,并有望在将来四五年间使这种能源使用效率成倍数发展。

9、从垃圾中获取气体

从旧石器时代开始,人类就懂得利用生物能量为生活服务,他们燃烧木头取暖,并用它烧烤捕猎回来的动物尸体。今天,有许多生物能量依然来自树木,但我们希望能够研制出一种更完善的方法把这些农业废料、植物残根转化成电力能源。当我们燃烧这些植物材料的时候,它们会产生类似于化学燃料的二氧化碳。其实植物从几百万年前就不断地排放出这些气体,科学家们决定建立一个温室,使这些气体在产生的时候能够通过化学作用变成能源。如今新一代的技术已经能够非常有效地利用这些废物产生的气体能源,它们能在一个低氧环境下把农业废物转变成一氧化物并最终变成有用的能量。这些能量除了被用于发电外,多余的废置部分还可以用于为房屋提供热量。

在弗蒙特的一个家庭农场里,主人饲养的1500头牛每天排出数以千计的粪便,如果把它转化为电力资源,每年就可以产出大概1.8百万千瓦时的电力。美国首个可再生农业资源计划正准备帮助弗蒙特人民利用牛粪资源生产电力。

10、更好的技术可以节约能源

让我们看看上世纪70年代的情况,那时候,一个家庭如果想节约能源,唯一的方法就是把灯关上。但是到了今时今日,家用能源协会创始者保罗·斯查克说道:“如今最重要的是利用更好的技术来节约用电。”随着科技的发展,美国在技术节能方面比过去30年大有提高,美国现在每创造1美元产值所耗费的能源已比30年前降低了47%。可惜的是,依然有很多能源在到达我们房屋或办公室前就被浪费掉了。消费者对这是无能为力的,但你可以在家里减少用电量,既可以省钱,又可以为能源危机做出小小贡献,“我把这个叫做‘负兆瓦’,”落基山学院的阿默瑞·洛温斯说道:“你想要又便宜又环保的能源?有比不生产能源更好的方法吗?”

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