寻找新能源

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  你见过大型露天采煤吗?庞大的采掘机械,一铲下去,所挖的煤就是一辆特大型卡车的装载量。就是躲在地下深处的煤,也难躲开现代采煤机的挖掘。机头飞转,1台采煤机30秒钟可挖煤1吨!
  你到油田工地参观过吗?乌黑的石油,从地底、从海底滚滚而出,像奔腾的河水,流进巨大的油罐。与石油常常共生的天然气,喷薄而出……
  煤炭、石油、天然气,成了人类现在生活的三大能源支柱。屈指一算,仅仅200多年的光景,它们被“抬高”到这样的“地位”。同时,它们也几乎被采了个“底朝天”。
  煤炭、石油是3亿多年前的植物,被埋在地壳深处,在高温高压密封的环境下,经过矿化或油化作用才形成的,是远古地球留下采的遗产。
  坐吃山空,一旦煤炭、石油、天然气被开采完了,人类该怎么办呢?火车跑不了,汽车开不动,飞机上不了天,电脑启动不了,夜来一片黑,那又是一个什么样的世界!
  于是,寻找新能源成了当务之急。人们把目光转向了生物能源、水力能源、风力能源以及太阳能、地热能、原子能等能源资源。
  
  生物能源
  
  据科学家测算,地球上的林木等绿色植物,每年能使500亿吨的二氧化碳、300亿吨的水,通过光合作用合成有机物质,如木材、油脂、秸秆、枝叶。实际上是它们把大量的太阳能贮存起来了。若让它们把一年之中所贮存的能量“吐”出来,相当于8000万吨煤所具有的能量。据估算,目前地球上绿色植物所贮存的总能量,相当于8万亿吨煤所具有的能量。而目前世界上煤的贮存量,总共不过10万亿吨左右。
  砍树当柴烧?不,那叫犯傻气。相反,要保护林木,培植林木,让它们年年生长,岁岁常青。人们只取一少部分,通过“加工制作”,获得能源。
  
  科学探索
  美国早在20世纪70年代,就制订了《国家生物能源计划》。政府拨巨款先后建立了一批“能源林场”,专门培植松树、柳树、橡树、枫树、梧桐树等速生树种。每年取一部分木材,经过热化学处理,得到甲醇等燃料,作为工农业生产的能源。林场还专门培植了“石油树种”,就像橡胶树流胶液一样,这类树所流出的汁液,含有30%左右的类似石油的碳氢化合物,稍经化学处理,就可作为石油的代用品。如加利福尼亚“石油植物种植加工场”,在2005年就已将“种出来的石油”出口到澳大利亚了。
  在巴西,人们把植物制成酒精,这好比用谷物酿酒。1981年该国年产酒精40亿升,到2005年年产量竟达1000亿升!全国30%的汽车使用的不再是汽油而是酒精,它们照样奔驰山区平原、高速公路。
  法国指定1980年为该国的《绿色能源计划》元年,即开创生物能源的第一年。法国人更“抠门”一些,只是收集树木枝叶、稻草麦秆之类,经过甲烷细菌的发酵,生产沼气。近年,法国每年生产出来的沼气,相当于350万~500万吨石油的价值。另外,他们大量培植富含油分的藻类植物,经过提炼,获得一种“生物石油”。
  莫看英国人个个像绅士一般,但在能源方面,他们恨不得把一分钱掰开,当做两分花。垃圾中有可燃性的物质,他们就把垃圾集中处理,作为发电的燃料,大搞“垃圾发电”。此外,用所生产的沼气,建立沼气发电厂。如斯特莱斯发电公司,近年新装了8台685千瓦的燃气轮机,用沼气代煤驱动,带动发电机发电。
  
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  花生、葵花籽可以榨油,茶籽树结的果,取出茶籽也可榨油。这些油一般都是供人们食用的。
  “黄连木结的籽,不是也可以榨出油来么?”河北省武安县孔林河乡一位农民产生了联想:1960~1962年“苦日子年代”,没油吃,大伙摘下黄连木籽榨出了油,当菜油吃,只是味道特苦。若把这种油“喂给机器吃”,作为生物柴油,岂不也是可行的么?于是他号召周围的人,上山栽下许多黄连木。等树木结籽的时候,却遇到了麻烦,当地有人阻止说:“国家没有文件说要搞这种油。”这位农民答:“国家没有文件说不许搞这种油!”搞!他跑到海南省,与一家公司合作,生产黄连木籽油。后来,这居然成了国家支持的科研项目,成了寻找新能源的一条路子。这说明,咱们中国农民也有大智慧!
  
  水力能源
  
  在利用水力能源上,科学家的目光已转向海洋,那里“油水”更多,是水力利用的“大头”。如海浪、潮汐、海流、温差等,都可以用来发电,获取电能。
  科学家计算过,海浪的运动,在1平方千米的海面上,每秒钟能产生20万千瓦的能量。当海浪波高3米,周期在7秒钟时,那么越过10千米海面的海浪,所具有的波浪能,就相当于一座大型水电站发出的电能。据估算,全球海洋波浪能,每年达700亿千瓦,可供开发的约有20亿~30亿千瓦。若将这些能量全部用来发电,每年可以提供90万亿千瓦时的电力。潮起潮落,据科学家测算,全球海洋潮汐能每年的蕴藏量达27亿千瓦,我国的潮汐能每年蕴藏量在1.1亿千瓦,如果我国把这些潮汐能全部用于发电,每年可发电900亿千瓦时,这就相当于两个葛洲坝水电站的发电量。海流也是一种能源,莫以为海洋就是整体划一的水体,其实,在海洋里有肉眼不能看见的“河流”,即一大股一大股的海水按一定的方向涌动,称为“海流”。如墨西哥湾海流、秘鲁海流、赤道海流、太平洋海流(俗称太平洋“黑潮”)都是著名的海流。这些海流通常有固定的路线,水流的能量异常大,让它们推动相应的装置,就能发电。更奇妙的是,人们还能利用深层海水与表层海水的温度之差,进行发电,称之为“温差发电”。
  
  科学探索
  
  有了“马”,就看如何利用它们“驾车”了。
  对海浪能发电的研究,墨西哥走在世界前列,发电设备接受海浪的能量,传递海浪的能量。然后把获得的能量转化成电能。例如利比尔海浪发电站,远远看去就像一艘巨大的船,让它在惊涛骇浪中受冲击,而电流源源不断地输送出来,供给工厂用电。
  真正具有商业规模的潮汐发电站,是法国在郎斯河口建造的一座潮汐电站,当年的装机容量为24万千瓦。它的办法是,筑一条拦水大坝,涨潮时把海水引进贮水库,退潮时放水发电。
  美国热衷于搞海流发电,上世纪70年代,他们研制了几百种海流发电装置,从中选中“降落伞集流式”发电装置,其发电效果明显它的整体装置是将50只直径为0.6米,形似降落伞的“口袋”,串拴在一根长150米的环形绳子上,绳子固定在船尾底部的滑轮上。船锚泊在海面,迎向海流的一些“口袋”,在海流的冲力下,一个个被撑得胀鼓鼓的顺流而下。但它们全是被拴在绳子上,不能乱跑,到达一定的部 位,随环形绳子绕回来,逆流而上,这时变得瘦瘪瘪的。周而复始,于是使得串拴“口袋”的绳子像传动带一样,带动船尾的轮子不停地转动,从而推动发电机发电。
  仅凭海水的温差,怎么能发电呢?其原理并不复杂。深层的海水温度很低,如1500米深处的海水,仅1℃~2℃。一种方法是把深层海水从管道中快速引上来,遇上海面高温,会突然汽化,产生大量蒸汽,从而推动发电机发电。另一种方法是,利用温度较高的表层海水和一个热交换器作用,加热氨,氨经过加热变成氨蒸汽,从而推动发电机发电。在另一个交换器中引入深层低温海水,使氨蒸汽重新冷却为液态氨,如此循环往复,重复利用氨。
  
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  1982年,在我国东海海面出现一些航标灯,功率为10~20瓦,相当于家庭用的小灯泡功率。航标灯随浪摇动,指示着来往船只的航向。怪就怪在,从来没有人去安电源,全靠它们自力更生,自放光明。这就是上海航道局设计研究所研制成功的海浪能发电装置。它们能把海浪的能量转换成电能,被用作海上的航标。一花引来百花开,到了1990年,我国已自行研制出装机容量为3千瓦的海浪能发电装置。1998年功率为100千瓦的海浪发电站,在广东省汕尾市动工兴建,如今电流源源而出。这是我国第一座达到工业化应用规模的海浪能发电站。
  
  风力能源
  
  “大风起兮云飞扬。”风力,这是大家熟知的,只要来个五六级的大风,你就会感到顶风前进的吃力。
  充分利用风力的典型,当数地处欧洲西部的荷兰,一到这个国家,首先映入眼帘的,是海边成排的巨大风车。
  如今,风力发电处在世界先进地位的是荷兰、德国、英国、美国。
  对风力的利用,在我国自古有之,小到少儿放风筝,大到用风车车水、推磨,顺风扬帆,甚至“火烧赤壁”。但作为风力发电,那是现代兴起的门路。你若有机会到内蒙古看看,就会发现众多的风力发电机“呼呼”转动。据有关部门统计,目前内蒙古自治区有十多万台风力发电机在日夜发电。
  
  科学探索
  海上的风力资源比陆地上的要大得多。利用海风发电如何?这正好与科学家们想到一块了。
  我国有漫长的海岸线,还有众多的大小岛屿,正有利于在这些地方建设风力发电站。山东省的荣成县、浙江省的嵊泗和大陈岛、福建省的平潭,均已利用海风进行发电。而最突出的是广东省的南澳风力电站,南澳岛(一个岛就是一个县)位于台湾海峡南端喇叭口处,一年四季海风不断,年平均风速达到每秒8.5米。该县从1989年起,先后安装了60多台风力发电机进行发电。至2006年止,全县风力发电机总装机容量达到27530千瓦,每年发电量达2500万千瓦时。风力发电效率达到国际领先水平。
  
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  既然风力发电机可以安装在海岸上、海岛上,能否把它安装到海上去呢?可以,英国人办到了。1994年,英国研制出了第一台海上风力发电设备。用来固定发电机的,是一个用混凝土制成的巨大空心壳体,把它系上许多根能防海水腐蚀的绳索,绳索的另一端是锚块,沉入海底,使壳体固定在海上的一定位置。即使海上刮起狂风,风力发电机也能正常发电。所发出的电通过海底电缆输送到岸上。
  
  太阳能和地热能
  
  太阳能和地热能,一种在天空高高照,一种在地下深深藏。
  太阳能,就是太阳发出的光和热。据科学家测算,由太阳辐射到地球上的能量,一秒钟内相当于燃烧500多万吨煤所释放出来的能量,一年内,就相当于燃烧170万亿吨的煤所释放的能量。
  地热能,通常指地下水被地热加温,形成温泉所带来的能量。形成温泉的原因是,渗入地壳缝隙中的雨水,当它们流到地下深处或者遇到局部热源,例如未冷却的岩浆的,就成了温泉。在我国,自然出露的温泉多达2000多处,其中湖南省就有100多处。高温温泉的温河达80℃~100℃。
  
  科学探索
  太阳能发电,引人注目。坐落在葡萄牙中部的塞尔帕镇的太阳能发电站,占地32公顷,电站共装有5.23万组太阳能电池板,发电功率达20兆瓦,所发出的电可供应8000户人家的日常用电。这座电站已于2007年3月正式营运,是目前世界上最大的太阳能发电站。我国也正在奋起直追。国内首家太阳能发电站出现在上海崇明县前卫村,于2007年10月并网发电,装机容量为1046千瓦,年均发电量约107.3万千瓦时。与火力发电机相比,每年能节省337吨煤。
  温泉可以发电吗?可以。在西藏拉萨的羊八井温泉,湖南宁乡的灰汤温泉,均建了温泉发电站。人们对不同温度的温泉,采用不同的方法,将地热能转换为电能。一是将地热蒸汽直接引入汽轮发电机组,蒸汽推动汽轮机飞转,产生电流。二是将地下热水,用减压扩容的措施,使部分热水汽化,所产生的蒸汽,驱动汽轮发电机组发电。三是利用温泉热量,加热封闭系统中的氯乙烷、异丁烷等低沸点的有机化合物,使它们沸腾汽化,用其蒸汽推动汽轮发电机组发电。
  
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  直接利用地热能,不免有些“土气”,但只要能够解决问题,哪管什么“洋气”“土气”呢?到湖南汝城县一带看看,你会发现人们就在温泉边杀猪宰鸭,舀起温泉水刮毛脱羽。石门、宁乡等地方,把温泉水引入温室,进行反季栽培,冬天里也能生产出夏季的时鲜瓜果蔬菜。有的人,干脆跳到温泉里洗澡,大声地喊着舒服。
  
  原子能
  
  科学家测算,1千克铀235,全部裂变时产生的能量,相当于2500吨煤燃烧所释放的能量。单凭这一点,我们就不难知道原子能的威力了。铀235、铀233、钚239都是原子能工业的重要原料。
  一提起原子能,人们都会联想到原子弹、氢弹,那剧烈的爆炸,能摧毁一切。但在寻找新能源的过程中,和平利用它们,却是令人神往的。
  这就好比一只老虎,放出来。它吃人,关进笼子,可以为动物园挣钱。原子能的和平利用,就在于让它的能量慢慢地释放出来,“细水长流”,造福于人类。
  
  科学探索
  原子能发电站。俗称“核电站”。核电站反应堆的结构和特性是:大都采用低浓度裂变物质做燃料,反应堆设有完备的安全装置,通过严密的控制手段,使能量缓慢地释放出来,转换成电能。反应堆具有自我稳定的特性,当核能释放太快,堆芯温度上升太高时,链式裂变反映能自行减弱甚至停止:释放太慢时,能自动加快。这就保证了反应堆的安全运转。
  自1954年苏联建成了世界上第一座核电站以来,其他国家也相继建设核电站。其中美国、法国、芬兰等国家,核电站的发电量分别占全国总发电量的30%~38%。我国以及日本、瑞典、巴基斯坦、印度、朝鲜,也相继有了自己的核电站。
  原子能和平利用的渠道是广泛的,如原子能破冰船行使在北冰洋破冰开道,核潜艇在海洋深处游动自如。它们所用的动力全部来源于原子能。
  
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  钴是一种白色金属,其中钴60能释放伽马射线。利用钴60放出的射线照射植物种子,细胞里的基因便发生各种变化,有的变坏,有的变好。把经过照射的种子播种到试验田里,经过反复挑选,就能选育出我们所需要的优良品种。这叫原子能辐射育种法。有名的山东“鲁棉1号”棉种、辽宁“铁丰18号”大豆品种、湖南的“湘辐81-10”稻种等,都是用这种办法选育出来的。
  
  悄悄的尾声
  
  寻找新能源,路子有很多条。但是你会发现,这些新能源的发展,仅仅只是处在“嫩竹扁担”甚至是“春笋刚发”的阶段,远远担负不起工农业生产和人们日常消耗能源的重担。因此,节约能源是我们应长期履行的责任和义务。有朝一日,新能源数量相当充足了,我们同样要节约能源。留住地下的煤、石油、天然气,给我们的子孙后代用吧。也许他们那个时候,不再是燃烧取能,而是具有更深刻的用途。
  
  (编辑 孙世奇)
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