编译 方陵生

新能源之梦

编译 方陵生

日本仙台地震引发的核电厂爆炸、辐射泄漏事件让全世界陷入恐慌，也引发了世界各国对如何实现各种新能源的更多的思索。新能源指传统能源之外的，刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

太阳能

美国俄勒冈州的三河镇是在不影响居民现代生活方式的前提下使用新能源的城镇。早在上世纪80年代中期，在最早一批永久性住宅建立之初，三河镇的居民们就已经开始使用太阳能了。由于这里距离最近的输电线网也有好几千米，而扩建电网需要耗费几十万美元，所以居民们自行购买和安装了太阳能光电板和太阳能电池充电器套件，而这为居民们提供了2千瓦电力，满足了每家每户各种家用电器80%～95%的用电需要，其余不足部分以柴油发电机发电补足。

意大利北部地区有一个拥有2400人的村庄，这里成为欧洲第一个全部电力来源于新能源的社区，村民们利用太阳能、风能及小规模水力发电。他们在山脊上竖起的四架风力涡轮机可提供3.2兆瓦电力，村公所和小学校屋顶上的太阳能电池板可提供6千瓦电力，加在一起提供的电力是村民日常所需电力的三倍。

潮汐能

潮汐能是一种海洋能。加拿大芬迪湾是世界上潮汐涨得最高的地方。在长达270千米的海湾上，由于月球引力的作用，1000亿吨大西洋海水每天潮起潮落两次，从不间断。像芬迪湾这样的潮汐在世界各地还有许多。科学家认为，这是一种可以利用的、很有吸引力的新能源。据世界能源委员会估计，仅芬迪湾的潮汐，每年发电能力就可达17000千兆瓦小时，相当于世界总发电量的约5%。

如何利用潮汐能呢？方法之一是修筑拦河堤坝，利用12小时循环一次的潮汐涨落来发电。法国布列塔尼地区的兰斯潮汐发电站是利用潮汐能的一个成功典范。一条拦河堤坝横跨兰斯河口，从1966年开始运作的兰斯潮汐发电站平均日发电量约50万度，足够一座万人城镇照明用电。一些廉价开发潮汐能且不会对海洋环境产生很大影响的潜在技术（如利用海流驱动涡轮机）也在发展之中。它们和风力发电有着异曲同工之妙，所不同的是在水下。

不过，拦河筑坝开发潮汐能的做法也受到了环保主义者的指责：被拦蓄的水淹没了平原和浅滩，使得一些以海滩为生的野生动物如鸟类被迫迁移。

风能

风能将成为一种强大的能源，未来的风力涡轮机效率将更高，性能将更可靠。但是，未来的风力涡轮机的造价也是极高的，比如一台20兆瓦的风力涡轮机，其风车叶片要求达到130米。可以使用高强度碳纤维材料制造更轻质的叶片，但这对原材料的要求之高可与制造航天器相比拟，而更长的叶片意味着对动力传动系统材料的强度要求也更高。美国开发出一种新的传动系统，据称能将来自叶片的负荷减少1/4。荷兰设计出了一种“智能叶片”，利用传感器对叶片长度进行控制，在风小的时候叶片会自动展开，通过扩大叶片的表面积来提高发电能力。

目前多数人都接受了风力涡轮机越大越好的理念，但也有不同意见认为，风车叶片越造越大的优越性并未显示出来，应该建造更多的廉价小型小功率风力涡轮机。还有意见认为，风车可向高处发展，毕竟高处风更劲。

地热能

地热是一种清洁能源，地热可以在地球上许多地方获得，而且取之不尽用之不竭，可24小时不间断地供能，如果在理想地点开发地热能发电，其成本非常低廉，只占到天然气电厂发电成本的一半。据估计，美国的地热能如全部开发出来，可达到全国能源需求的2000倍以上。

但是，开发地热能的障碍还是不小的。除了一些火山活动多发、地理条件得天独厚的地方，如冰岛、日本和新西兰等，在世界大多数地方，地热都被深锁在几千米之下的地壳岩石里。符合地热能开发条件，温度在150～250℃之间的岩层，通常在地下3千米处甚至更深处，越深越热，但越深开发成本也越高。

开发地热资源的一种最新技术叫做“增强地热系统”，其方法是对地下进行深层钻探，破碎“热岩”，把水注入地下，水流过岩体被加热，泵回地面的高温水通过热交换器，产生蒸汽驱动涡轮发电。德国、法国和澳大利亚等都建立了地热能发电厂。

现在，人们对地热能源的兴趣空前高涨。在不久的未来，地热能也许会成为新能源世界的一大“杀手锏”。

生物质能

生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中，由太阳能转化而来。生物质能直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，是一种取之不尽用之不竭的可再生能源。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能，包括木材、森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便等。据估计，地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10～20倍，但目前的利用率不到3%。

欧洲是生物质能开发利用非常活跃的地区。20世纪70年代，世界性的石油危机爆发后，丹麦开始积极开发清洁的可再生能源，大力推行秸秆等生物质发电。目前德国每年可使用沼气发电，发电量占到全部用电量的11%。美国生物质发电的总装机容量达到104兆瓦，生物质能利用占到一次能源消耗总量的4%左右。

近年来中国生物质发电也得到了极大的发展。预计到2015年，中国生物质发电装机容量将达到720万千瓦，沼气年利用量达到240亿立方米，生物质固体燃料达到120万吨。

智能化技术实现可靠供电

阻碍新能源发展的一个关键问题是间断供电，因为只有风在吹、阳光普照的情况下才能利用风能和太阳能发电。如何解决这个问题呢？

在意大利一家实验室里，有关专家正在寻求解决间断供电问题的办法。在实验室里，100台与电网相连的电冰箱静悄悄地监测着供用电情况。那么，当因电力供不应求而出现“电力危机”时，电网会做出何种反应呢？通常情况下，如果一个大型风力场遇到无风时，电网操作人员只得减少部分用电负荷，让部分地区停电。而在这家实验室，电冰箱自身会根据实际情况做出反应——当冰箱的内置控制器检测到电压下降时，便会自动检测冰箱的温度，计算断电情况下能维持冰箱正常温度多久，然后在这段时间内自动关闭冰箱电源。

如果冰箱和空调装置都能使用这种被称为“动态需求”的技术，那么因新能源的间断供电引起的问题就可以消弥于无形之中。如果3000万台家用电冰箱都能装上这种“动态需求控制器”，可在用电高峰期减少用电量2000兆瓦，相当于两个煤电厂的发电量。

“动态需求”还不是解决这类问题的唯一途径。电力公司还可利用“智能电网”与消费者的家用电器的控制器进行双向联系。“智能电网”能根据家用电器反馈的信息，以及当地短期天气预报信息，“通知”一些非必要的电器关闭电源。比如，将某个用户空调系统关闭15分钟，而这不会对用户造成很大影响。

给每个家庭都装上智能电表，帮助用户避开用电高峰期，比如选择在电费较便宜的非高峰期使用洗衣机，也将有助于减少新能源的供电波动问题。