如何替代石油

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/03 06:43:58
  油价上涨对我们生活的影响已经开始在各个方面显现:不仅仅是出租车和机票的价格在上涨,煤、天然气、电、暖,各种与能源相关的产品无一例外地已经或即将涨价。有什么方法能帮助我们戒除对化石能源的毒瘾呢?





  好消息是,我们现在已经进入了一个能源的“文艺复兴”时期。今天已经有了各种各样的新技术,使我们能够从传统的化石能源转向清洁、可再生的新型能源。尽管我们依然在饥渴地盼望更多的石油,但是输油管道已经不再是我们惟一的生命线。

  坏消息当然更多。传统工业国家的石油消耗仍居高不下,而发展中国家对石油的需求又在不断增加。目前全世界的原油日产量已经高达8.4亿桶,却仍然满足不了需求。与此同时,随着石油消耗的不断增多,大气中的二氧化碳含量也在不断增加,温室效应日益明显,南极的永久冻土层逐渐融化。气象学家已经发出警告:如果我们继续按照目前的速度向大气中释放二氧化碳气体,我们的下一代将面临不可预知的环境灾难。

  没有什么魔法能一下子解决这些问题。但是,科学家和能源专家已经找到了很多有助于解决问题的新技术。他们认为,在这些技术的帮助下,到2025年我们对石油的需求量将下降一半,而用煤、天然气等化学燃料获取电力的方法也将彻底成为历史。这些继核能、氢动力之后出现的新型可再生能源,将使我们在生产和生活中产生的温室气体显著减少。

  当然,事情的发展不会是一帆风顺的。也许20年后,当我们坐在飞机里向外观望时,看到的将是一片片的风力发电机。当然,也可能根本不是这样。但有一点将是肯定的,那就是研究人员和能源公司将竭尽全力地寻找产生可再生能源的最佳技术,并在这一领域进行激烈的竞争。

  现在我们进入新能源时代的最大障碍已经不是技术问题,而是政治和官僚作风。如果能解决这些问题,那么我们的收获将是巨大的:提高能源安全、停止全球变暖、减少贸易冲突、产生数以百万计的就业机会……新能源在我们面前展示了美好的前景,下面是我们如何实现这一切的具体方法。

  利用风能

  风力发电机已经变得更大、更轻、效率更高。

  在美国科罗拉多州玻尔得市南面一处平坦的高地上,4排试验用的风力发电机矗立在被白雪覆盖的落基山脉的背阳处,直径45米的巨大叶片在微风中缓慢地旋转着。“如果是一处商业风力发电站,绝不会布置在这个地方。”美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的首席工程师桑迪·巴特菲尔德说,“但是对于试验来说,这里是绝佳的地方。这里经常会有速度高达160千米/小时的狂风,这样我们很快就能测试出什么样的设计才能经受得住严酷的考验。”

  1991年,美国在全国范围内对风力资源的状况进行了调查。根据调查的结果,仅仅在堪萨斯、北达科他和得克萨斯3个州的可利用风力资源就能满足全美国的用电需求,而今天看来,这个分析还很保守。在过去的20年里,风力发电的成本已经降低了85%,这主要是由于技术的进步使得风力发电机的效率大大提高了。在美国,很多家庭都可以自由选择是购买风力发出的电还是传统的火力发电厂发出的电,有很多家庭都签订了使用风力发电的长期合同。这样不仅减少了对环境的污染,而且这些家庭自身也从中获益。例如,在得克萨斯和科罗拉多,风电的价格已经低于火力发电的价格。而且随着煤和石油价格的不断高涨,风电的价格优势将更加明显。

  在过去的几十年里,随着更轻、更坚固的叶片的不断出现,风力发动机在尺寸和功率上都变得更大。现在美国最大的风力发电机比“自由女神”雕像还要高(巧合的是,“自由女神”雕像的照明使用的也是风电)。而在近期,针对不同地区的、个性化的风力发动机设计开始出现。例如,供平原地区使用的风力发动机与供飓风频发的海边地区使用的就有很多不同。

  风力发电的主要缺点—风的方向和大小变化无常—已经由于非常准确的天气预报在很大程度上得到了解决。而随着合适的补偿措施的出台,以前当地居民反对建立风力发电站的情况也基本不复存在。例如,在美国中西部地区,风力发电公司会为了占用土地,每年为每台风力发动机向土地所有者支付2000~4000美元的费用。

  一些风力发电技术的开发者甚至将目光盯向了天空。Sky WindPower公司开发了一种悬浮在4500米空中的风力发动机,这些发动机利用强劲的射流获取电能并通过导电的缆索将电能传回地面。这种方案目前存在的主要问题是日常的维护和缆索的设计,但是很显然,在几千米高空的风是我们这个星球上最强劲、稳定、丰富的能源来源。油价上涨对我们生活的影响已经开始在各个方面显现:不仅仅是出租车和机票的价格在上涨,煤、天然气、电、暖,各种与能源相关的产品无一例外地已经或即将涨价。有什么方法能帮助我们戒除对化石能源的毒瘾呢?





  好消息是,我们现在已经进入了一个能源的“文艺复兴”时期。今天已经有了各种各样的新技术,使我们能够从传统的化石能源转向清洁、可再生的新型能源。尽管我们依然在饥渴地盼望更多的石油,但是输油管道已经不再是我们惟一的生命线。

  坏消息当然更多。传统工业国家的石油消耗仍居高不下,而发展中国家对石油的需求又在不断增加。目前全世界的原油日产量已经高达8.4亿桶,却仍然满足不了需求。与此同时,随着石油消耗的不断增多,大气中的二氧化碳含量也在不断增加,温室效应日益明显,南极的永久冻土层逐渐融化。气象学家已经发出警告:如果我们继续按照目前的速度向大气中释放二氧化碳气体,我们的下一代将面临不可预知的环境灾难。

  没有什么魔法能一下子解决这些问题。但是,科学家和能源专家已经找到了很多有助于解决问题的新技术。他们认为,在这些技术的帮助下,到2025年我们对石油的需求量将下降一半,而用煤、天然气等化学燃料获取电力的方法也将彻底成为历史。这些继核能、氢动力之后出现的新型可再生能源,将使我们在生产和生活中产生的温室气体显著减少。

  当然,事情的发展不会是一帆风顺的。也许20年后,当我们坐在飞机里向外观望时,看到的将是一片片的风力发电机。当然,也可能根本不是这样。但有一点将是肯定的,那就是研究人员和能源公司将竭尽全力地寻找产生可再生能源的最佳技术,并在这一领域进行激烈的竞争。

  现在我们进入新能源时代的最大障碍已经不是技术问题,而是政治和官僚作风。如果能解决这些问题,那么我们的收获将是巨大的:提高能源安全、停止全球变暖、减少贸易冲突、产生数以百万计的就业机会……新能源在我们面前展示了美好的前景,下面是我们如何实现这一切的具体方法。

  利用风能

  风力发电机已经变得更大、更轻、效率更高。

  在美国科罗拉多州玻尔得市南面一处平坦的高地上,4排试验用的风力发电机矗立在被白雪覆盖的落基山脉的背阳处,直径45米的巨大叶片在微风中缓慢地旋转着。“如果是一处商业风力发电站,绝不会布置在这个地方。”美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的首席工程师桑迪·巴特菲尔德说,“但是对于试验来说,这里是绝佳的地方。这里经常会有速度高达160千米/小时的狂风,这样我们很快就能测试出什么样的设计才能经受得住严酷的考验。”

  1991年,美国在全国范围内对风力资源的状况进行了调查。根据调查的结果,仅仅在堪萨斯、北达科他和得克萨斯3个州的可利用风力资源就能满足全美国的用电需求,而今天看来,这个分析还很保守。在过去的20年里,风力发电的成本已经降低了85%,这主要是由于技术的进步使得风力发电机的效率大大提高了。在美国,很多家庭都可以自由选择是购买风力发出的电还是传统的火力发电厂发出的电,有很多家庭都签订了使用风力发电的长期合同。这样不仅减少了对环境的污染,而且这些家庭自身也从中获益。例如,在得克萨斯和科罗拉多,风电的价格已经低于火力发电的价格。而且随着煤和石油价格的不断高涨,风电的价格优势将更加明显。

  在过去的几十年里,随着更轻、更坚固的叶片的不断出现,风力发动机在尺寸和功率上都变得更大。现在美国最大的风力发电机比“自由女神”雕像还要高(巧合的是,“自由女神”雕像的照明使用的也是风电)。而在近期,针对不同地区的、个性化的风力发动机设计开始出现。例如,供平原地区使用的风力发动机与供飓风频发的海边地区使用的就有很多不同。

  风力发电的主要缺点—风的方向和大小变化无常—已经由于非常准确的天气预报在很大程度上得到了解决。而随着合适的补偿措施的出台,以前当地居民反对建立风力发电站的情况也基本不复存在。例如,在美国中西部地区,风力发电公司会为了占用土地,每年为每台风力发动机向土地所有者支付2000~4000美元的费用。

  一些风力发电技术的开发者甚至将目光盯向了天空。Sky WindPower公司开发了一种悬浮在4500米空中的风力发动机,这些发动机利用强劲的射流获取电能并通过导电的缆索将电能传回地面。这种方案目前存在的主要问题是日常的维护和缆索的设计,但是很显然,在几千米高空的风是我们这个星球上最强劲、稳定、丰富的能源来源。
用食品垃圾做生物燃油


环保问题越来越引起注意





  导语

  食物为我们提供热量,也为发动机提供动力。在能源危机中,巧克力下脚料、餐厨剩油、屠宰场的废弃鸡肉脂肪都被投入油箱,填补矿物燃料的缺口。但食物垃圾只是生物燃料的小半,大半的生物燃料来自大片的油料作物种植园。东南亚、拉美等地区正在规划大面积种植油料作物,生物燃料开始跟粮食抢夺水源,跟雨林争夺土地。

  英国普尔港的码头,一辆破依维柯拖来了两辆更为破旧的“陆地巡洋舰”和一个油罐。车窗和车身上贴着大号不干胶,拼出“生态大卡”和“生物燃料”字样。车主,34岁的伦敦人安德鲁•派格(Andrew Pag)和39岁的普尔港人约翰•格雷姆肖(John Grimshaw),两个环保主义者兼探险爱好者,正忙着装箱上船,开始他们“烧着巧克力过撒哈拉”的旅行。

  糖果的甜香从油罐里溢出来,混进咸湿的海风里。油罐里装着他们全程7,250公里所需的全部燃料——2000升生物燃料,这些生物燃料全部来自糖果厂。Ecotec公司(2012年奥运会的环保服务提供商之一)从填埋场里拯救出了糖果厂抛弃的巧克力下脚料,用乙醇改变了可可脂的分子结构,把4000公斤巧克力制成了生物燃料。这些燃料将支撑着两个英国人穿越撒哈拉。

  船将从普尔港出发,把他们运到马里的廷巴克图(Timbuktu)。在英文中,廷巴克图的意思就是“爪哇国”——遥不可及的地方。派格打趣说:“如果这次巧克力能把我们送到‘爪哇国’,那废植物油、动物脂肪也能胜任城市交通。”他们选择生物燃料,是因为它的排放量相当于矿物燃料排放量的十分之一。为了贯彻环保,他们的三辆车全部来自废车场。他们的行李里还有一台生物燃料制备机,这台机器将捐献给马里慈善组织,该组织承诺会指导当地妇女收集饭馆的废弃植物油,制成燃料。

  石油坑害了生物燃油

  生物燃油来自动植物油脂,包括甲酯、乙酯、甲醇、乙醇。相对于以石油为代表的矿物燃油,生物燃油的燃烧效率更高,从而减少了因燃烧不充分而产生得的碳氢化合物和一氧化碳。生物燃油中不含硫,不会产生二氧化硫。花生油,大麻油、玉米油、动物脂肪和餐馆废植物油都能为制造生物燃油提供复杂脂肪酸。相对于以石油为代表的矿物燃油,生物燃油的燃烧效率更高,不会产生二氧化硫,排放的碳氢化合物和一氧化碳也相对少。

  1898年,鲁道夫•狄塞尔(Rudolf Diesel)在巴黎展示了他的第一台柴油内燃机。也许称之为花生油机更贴切,因为在最初的二十多年里狄塞尔的内燃机烧的都是花生油。在柴油机和蒸汽机对决的那段日子里,生物燃油比煤更易得,成为前者炫耀的资本。

  几年后,哈里•福特(Henry Ford,美国,福特汽车的创始人)设计了烧生物燃油(乙醇)的Model T型汽车。福特和狄塞尔一样,对生物燃油信心满满,1908年,他在美国中西部建起了一个生物燃油工厂,和新泽西州标准石油公司合作见了许多加油站,同时提供乙醇和汽油。二十世纪二十年代,在美国中西部,生物燃油和汽油的销量比一度达到1:4。

  1920年,新泽西州标准石油公司中止了和福特生物燃油的合作,石油老大(包括洛克菲勒)对生物燃油发动了战争三部曲。一、推出狄塞尔Ⅱ号,这种内燃机只能烧烧柴油。二、反对大麻,大麻籽油是美国生物燃油的重要来源。他们在报纸上连续发表“反毒”报道,要求联邦政府限制大麻种植。限制大麻种植的大麻捐税条例不久出台,失去了原料的福特公司的生物燃油厂随即倒闭。三、修更多的路,因为“修路才是解决运输交通的终极方案”。让公路网遍布全国,再让公路网上泡满汽车,公路网边站满只提供柴油和汽油的加油站。

  石油想把生物燃料赶出局,当年的柴油价格也确实比生物燃油便宜,但二战给了后者生机。1940年以后,美国联邦政府提出“为胜利种大麻”的口号,呼吁农民重新种植这种从殖民地时代开始为新大陆经济作贡献的植物,为盟军“加油”,大麻为美国军队提供了包括燃料在内的大量军需。而轴心国,也忙着收购玉米、大豆,用生物燃料推动他们战争机器。



  1997年来自路易斯安那的研究生Josh Tickell开始了一次房车环美行,他的Winnebago房车的燃料来自美国快餐企业的废油。他的目标是宣传一种可代替石油的燃料——植物油。2007年已经是他宣传活动的第10年。他建立了非营利组织——Veggie Van ,通过打标语,在学校设宣传点,公路巡游,宣传生物燃油和其他可再生能源。Tickell的房车以每小时112公里的时俗,跑完了四万公里,用掉了许多新植物油和废植物油。每加仑植物油可以把这个移动的家往前推40公里,排出来的炸薯条味的尾气。
  

  一直到1970年的第一次石油危机,生物燃油才趁OPEC(石油输出国组织)抬高油价的机会悄然归来。

  2003年6月3日,奥地利东南部城市——格拉兹(Graz),废植物油驱动了全市所有的公共汽车(140多辆)。6月3日当天,新城加油站附近一直塞车,这是政府为公共汽车准备的生物燃油加油点,排队等油的公共汽车阵中也夹着来凑趣儿的家用车。

  为了收集足够的废植物油,格拉兹市已经努力了十三年。1990年前后,格拉兹市开始向爱吃炸制食品的市民灌输废油回收的观念,宣传活动包括:

  一、给不参加废油回收的餐馆发宣传单,找专人上门宣传。

  二、让公共汽车和出租车帮忙散放的宣传单和装废油的容器。给出租车司机开废油再利用的免费课程。

  三、在废油回收车进社区前,先给在该社区中抽取2000户发放传单,向他们宣传废油可以用作公交和家用车燃料,然后对其中一部分人电话回访或问卷调查。

  四、在公共场所和重要集会上设流动咨询点,解答市民提出的关废油回收的问题。

  这些措施让煎锅里植物油的大部分回到了生物燃料制造厂。2003年,格拉兹市从本地餐馆回收餐厨废油180吨,从本地家庭回收废油80吨。这些废油够26辆公共汽车跑一年。

  2005年年初,美国阿肯萨斯大学(Arkansas University)的Mack Blackwell 运输中心和化工领域的科学家们开始尝试鸡肉脂肪制成生物燃油,并以5%至8%的比例与矿物燃油混合使用。这些脂肪是肉制品加工厂从鸡胸或鸡翘等部位剔出的废料。这些废料的以往归宿是做成宠物食品或肥皂。与植物油相比,动物油脂的酯化过程更为复杂。参与该项目的研究员Brian Mattingly把鸡肉脂肪分为贵的和便宜的两组,便宜的一组脂肪酸含量高,在反应过程中生成粘稠的脂肪酸盐,燃油质量因此打折扣。Mattingly说,虽然动物脂肪燃油也很高效环保,但动物脂肪更容易凝结,所以只适于温暖地区。尽管如此2007年年初,美国密苏里州仍然建起了大型动物油脂燃料加工厂,用容量为7,500加仑的油罐车把小山一般的固体鸡脂肪运进厂,分四次投入2000加仑的反应器。鸡脂肪在反应器中被提纯混上豆油后制成生物燃油。该厂预计年产量1360万升,除了鸡肉脂肪,也染指猪油和牛油。

  雨林里的燃

  71岁的(英国)的阿尔文•惠尔迪科(Alvin Whitticombe)家住威尔士,他把闲暇时间大半花在自家花棚里,那儿放着他的家用生物燃油设备。惠尔迪科每隔几天就去街角的商店里买一次植物油,倒进机器里,坐在旁边听它如何吱吱嘎嘎地搅拌,等着植物油变成生物燃油。他说:“我不是科学爱好者,但制造生物柴油并不难。本地的消防队来检查过我的柴油作坊,不过他们挺满意,没有噪音也没有异味。”惠尔迪科每年生产1,500升柴油。他的柴油够三辆汽车用。

  在英国,已经有几千个家庭生物燃油作坊。自制燃料的价格相当于加油站燃料价格的十分之一。自制燃料的加工设备价值700美元,机器不大,可以放在花房或者车库里。每升燃料的成本合9便士,加油站的燃料价格是96便士。用废植物油的话,可以向餐馆要(他们每周都会有大上百升的废油需要处理)。2007年6月,英国政府调整了对自制燃料的征税规定,允许公民每年自制2,500升燃料,这些燃料够一辆家用车跑4万英里/6万七千公里。此前,家庭自制生物燃油必须上每升28.4便士的税。

  自制燃料热衷者们在2007年秋天在内瓦克(Newark) 召开一个经验交流会。会议间歇,会员们想出来透透风,却撞上了的反生物燃油联盟的示威队伍。反对者们认为对生物燃油的环保宣传中水分很大,生物燃油其实是伪环保。目前,废油燃油只占生物燃油的一小部分,生物燃油的大部分来自大豆、玉米、甘蔗、木材。

  不久前,墨西哥政府公布的一项生物燃料发展计划,2012年墨西哥将拿出30万公顷的土地,专供生物燃料的农作物生长。墨西哥农牧渔业、乡村发展部长解释说,扩大生物燃料原料农作物种植面积可以更加合理利用土地,提高农产品附加值,帮助农民增加收入,促进该国的农业发展和农村就业。

  目前拉美和东南亚的很多国家都对生物燃料寄予厚望,希望借此实现能源自给。斯坦福(SRI)咨询公司的一项研究表明,到2010年,亚洲有望超过北美、成为仅次于西欧的世界第二大生物柴油生产地区。到时候东南亚将成为最重要的生物燃油生产基地。

  在不久前的“世界水周”上,专家们警告说,燃料在和粮食竞争,内燃机在和人类争夺口粮、土地和水资源。有一些国家会为种植生物燃料开荒,森林和生物多样性也会因此受到消极影响。

  自制燃料速成手册(永恒之旅组织Journey to Forever 提供)

  配料:

  从超市买来的未使用的烹调用植物油 1升

  浓度99% 的酒精 200毫升

  碱液(氢氧化钾或氢氧化钠)少许(催化剂用)

  (氢氧化钠的纯度至少要达到97%,用量为3.5克;

  氢氧化钾的浓度要高于85%,用量为5.8克;)

  旧搅拌机 1台

  精确到0.01克的天平 1台

  装植物油和酒精的量杯 1个

  容量为半升的半透明的带盖并可以拧紧的塑料容器(HDPE高密度聚乙烯)1个

  和量杯匹配的漏斗 2个

  容量2升的带盖PET塑料瓶 2个(清洗用)

  布胶带 1卷

  温度计 1支

  (以上所有器具必须保持干燥洁净)

  步骤

  1、把酒精通过漏斗倒入HDPE杯,通过第二个漏斗向杯中加入碱液,盖紧杯盖。充分晃动杯子,(不要上下晃)。杯中的液体因剧烈反应而发热。大约一分钟后,碱液会完全溶于酒精,生成甲醇钠。

  2、将植物油加热到55度(温度计测量),倒入搅拌机,再倒入HDPE杯中的甲醇钠。盖上搅拌机的盖子,开始搅拌。选择低速档,让机器运转20至30分钟

  3把搅拌机中的液体倒入容量为2升的PET塑料杯,盖紧。

  4、12至24小时后,瓶底出现颜色略深的甘油,甘油是反应的副产品。小心地分离出上层的浅色液体,这就是生物燃油,将它倒入另一个PET杯中保存。生物燃油的颜色会因原料不同而略有差别。如果原料是厨房废油的话,生物燃油的颜色会更深。

  注意事项

  量取氢氧化钠(或氢氧化钾)和酒精的动作一定要快,因为它们会迅速吸收空气中的水分,而水会阻碍成成生物燃油的反应。

  倒入植物油前,需要检查搅拌机的密封性是否良好,内部是否干燥清洁。

  安全提示

  碱液危险,注意不要让碱液沾上你的皮肤和眼睛。在制作生物燃油之前,确保你的孩子不在周围,让制作过程远离食物。碱液会与铝、锡、锌发生反应,所以请用高密度聚乙烯、玻璃陶瓷或不锈器皿来盛。
没有攻克可控核聚变之前,其他能源暂时无法代替石化燃料。
关键是,石油不只是燃料啊.
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风筝发电机:万米高空放飞8吨超级风

  2004年10月,德国一家风力电机制造商在距离汉堡60公里的西北部架起一座120米的风电机,为世界上最大的风力发电机之一。图为一个技师正在给一个巨型发电机安装旋翼。




这座风电机选址在一家核电站附近。





意大利KiteGen公司风筝发电机效果图
 

  首艘以风筝拉动的船于2008年1月起航,现在,用风筝发电也将成为现实。目前,全球风电资源5万兆瓦,相当于50个大型核电站的发电能力。当一台直径100米的木马风筝把风能转化为5亿瓦的电能,风电产业将发生巨变。风将化为无穷电力从天而来。

  在西伯利亚的荒原上,一台直径9米的卷扬机缓缓放出直径0.5米粗的钢索。钢索的另一端是50张自上而下排列成一串的风筝,它们每张都有足球场那么大,像是一排饱满的风帆欲牵引着大地驶向天空。在这个俄罗斯物理学家波德哥茨所设计的风筝发电场景中,这组风筝将被放到6000米高空做垂直运动积累能量,好像一座巨大的通天梯,让西伯利亚高空的狂风化身100兆瓦的电能走下人间。

  旋转木马放风筝

  旋转木马和风筝组合而成的发电机更为轻巧。意大利巨杉公司的设计的KiteGen,把旋转的12组风筝放到2000米的高空收集风力,来牵引一个直径100米的旋转木马转盘进行发电。波德哥茨的天梯风筝排列成一排做上下运动,不存在朝不同方向转的问题。一架风车的全部扇叶也可以被设计成相同的偏折角度。而让这12组风筝向同一个方向运动则是个技术难题。KiteGen的主设计师,48岁的马西莫?伊波利托是一个极限运动爱好者,经常会在周末去都灵郊外玩悬挂式滑翔。他由悬挂式滑翔伞的手动方向控制原理得到灵感,用一对高阻电缆传送地面控制信号来控制风筝的方向和角度。风筝本身的设计借鉴了他热衷的另一项运动——冲浪。风筝牵引冲浪所用的风筝重量轻、升空能力高、抵抗力超强,与KiteGen所用风筝的要求很相似。

  “这个旋转木马还可以设计的更大一些,不必担心动力问题。”伊波利托表示,更大尺寸的转盘上面可以配制更多组风筝来收集风动力。根据巨杉公司的估计,直径100米的木马风筝发电机可以转化5亿瓦的能量,堪比一座核电站。

  不过,这座木马风筝发电机目前还只是停留在绘图板上的一个概念,专家在进一步研究其可行性。要在哪里安置这台俏皮的大型旋转木马也是个问题。与游乐园的木马不同,KiteGen必须拿到空域许可证,才可把12组风筝放上天空。伊波利托眨眨眼说:“把它造到特里诺维切累斯核电站去吧,那里早已是禁飞区了。”

  伊波利托很快就可以在意大利见到自己设计的木马风筝发电机了。有意在风力发电产业有所发展的都灵公用事业公司与巨杉签订了技术合作协议,并将承担40%的样机制造费用。这家公司距离意大利主要进行风车发电的沿海地区较远,因此寄希望于高空风能的开发。

  高空风电场

  世界各国都在关注高空风能的开发。低空的风力并不恒定可靠,因此,一般风力发电站通常都设在可获得持续风能的高地或者海边。并且,为了提高风轮机的发电量,风车也越造越高,在夏威夷珍珠港北岸的世界上最大的风轮机高达122米。

  澳大利亚悉尼科技大学机械工程学教授布莱恩?罗伯茨表示:“海拔4600米到1万米的高空,气流强劲而稳定,是理想的空中风电厂。”当巨杉公司在意大利寻找建造木马风筝的合适地点时,在美国加利福尼亚和圣地亚哥,罗伯茨与另外三个工程师启动试验,推出了他的“高空风车场”计划。

  在“风车场”里,风筝与风车发电机的主要组件风轮机被设计在一起,主要发电设备将全部被放上高空,就像一只真正的风筝。这只风筝有一个H型的巨大支架,支架上安装着发电机,支架的四端分别还有四个大型风轮机。这四个风轮机可像直升机螺旋桨一样旋转,带着发电机飞向高空。罗伯茨可以通过风筝上的全球定位系统确定其方位,在理想的高度利用风轮机的电脑辅助控制仪调整风筝迎风倾斜的角度。当风筝最终悬停在1万米高空时,地面电站停止供电,此时时速近320公里的强劲气流会吹动风车叶片发电。把风筝与地面紧密维系的是特制的电缆,将转化的电能以2万伏的高压通过两根铝丝输送到地面。

  为了把这套复杂的设备送上天,罗伯茨必须尽量减轻它的体重。采用碳纤维、铝和玻璃纤维等材料制造的风轮机重约2吨。当这只超过8吨的“超级风筝”在万米高空遇到320公里/小时的强风时,电缆核心直径7.6厘米的超轻纤维缆绳可以保证它不被吹走。这种超轻纤维也被用来制造NASA的航天飞船的安全气囊。

  在1万米的高空,大气环流永远不会停息。罗伯茨估计自己的风筝发电机“比起经常因为无风而在地面上闲置的风车,发电能力高出3倍”。而且高空可以不受地形地势等地理环境的限制进行电力输送,也大大降低了成本。据估计,300个这样的发电风筝在200平方公里的空域组成一个“高空风车场”,就足以供应整个芝加哥市的电力需求。

  罗伯茨表示用这台“高空风车”来发电,每度电的生产成本不到2美分。而意大利巨杉公司在计算了木马风筝发电机的制造成本后,也宣布他们的成本不到1欧分/度。高空的风能在被人类成功驾驭后,展现出其低廉成本和恒定产能效率的优势,伊波利托说:“我称之为一场革命,高空风能将会是未来新能源的一部分。风电可能会因此成为未来能源产业的主体。”

  目前,风电已经是全球范围内发展速度最快的能源产业,10年来它以每年30%的速度增长。全球现有风电资源5万兆瓦,约等于50个大型核电站的发电能力。

  风电时代的来临

  中国的风电产业起步较晚,不过最近两年开始高速增长,增长速度超过100%。2007年,中海油在威海建成110万千瓦的全球最大海上风电站。同年,海南5座风电场开工,重庆也建成1座风电场并计划发展成西部风电城……2007年我国风电新装机328万千瓦,仅次于美国和西班牙,成为世界风电增长最快的国家之一。

  中国的风能总储量虽然达到约43.5亿千瓦,但是目前技术条件下可开发和利用的只有7亿~12亿千瓦。在开发新能源的过程中缩减耕地资源——建设大规模的风力发电场可能占用大量耕地,这也是中国风电产业发展的瓶颈。新疆吐鲁番市的李晓冬十多年来一直想要尝试风筝发电:“倒没有什么研究成果,就是觉得这会是个不错的点子,所以想和人讲讲。”

  风电时代正在全面到来,目前全世界有许多关于风筝发电的好点子。荷兰代尔夫特工业大学曾有一个“梯式电站”的研究项目,他们设想把一组大风筝用缆绳串连成风筝环放飞到几千米的高空,由电脑控制使风筝环一边比另一边获得的风力高出更多,而带动整个风筝环旋转,旋转产生的动力传递到地上的发电机,转化成电能。而加拿大的飞艇工程师佛瑞德?费格斯则把飞艇和风车组合成“飞艇风车”,利用飞艇把桶形风车带到45米~120米的空中收集风力再由电缆输送到地面发电。这种“飞艇风车”被设计的很小,比较适合家庭使用。德国科学家想要设计出专供家庭使用的小型风筝发电设备:把发电机安装在房顶,然后把风筝放飞到100米的高处收集风能,用来供给家庭所需的不到几千瓦的电力。

  然而,这些好点子并非都能得到实现。“梯式电站”已经停止研究,而“飞艇风车”也依然停留在设计图纸上。罗伯茨的“高空风车实验机”虽然已在地面风洞试验中成功,然而他至今仍无法筹集到制造和试验原型机的所需的400万美元资金,“高空风车场”计划遭到投资者的冷遇。罗伯茨自嘲道:“他们可能更愿把钱花在有保险收益的能源大工程上。”

  伊波利托则乐观得多,他认为风筝发电设备覆盖区域小,却可产生巨大能量,优于诸如滑翔机发电机和风车等类似项目,在未来必将成为首选的风电设备:“即使设计无法立刻化为产品,我们仍然应该相信自己的想象力。只要找到恰当的技术来规范,它会立即变成强大的生产动力。”
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原帖由 大白鼠 于 2008-6-30 10:26 发表
关键是,石油不只是燃料啊.


对啊~~也是极其重要的化工原料,塑料和橡胶(合成)还有相当的化学纤维等等~~~~看来只有发展人造石油了。汽车可以不用油,但是其他的方面就不好说了~~:L
原帖由 曲奇 于 2008-7-7 23:31 发表


对啊~~也是极其重要的化工原料,塑料和橡胶(合成)还有相当的化学纤维等等~~~~看来只有发展人造石油了。汽车可以不用油,但是其他的方面就不好说了~~:L




高分子聚合替换石油工业原料研究成果也不少,只是主流煤体暴光少而已
高分子聚合物质,高分子有机化工
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核动力全面常规化[:a4:]
当然是受控核聚变。

石油用来烧太可惜了。
科学家在近期出版的美国《科学》杂志上发表文章称,他们找到了一种转化糖的方法,可以将自然界中含量最丰富的糖直接转化为制造塑料和燃料的基础原料,从而可以使植物成为石油的替代来源。这是可再生能源技术研究取得的又一个重大进展。

  借助一种被称为离子液体的溶剂,使用金属铬的氯化物作为催化剂,美国能源部太平洋—西北国家实验室的高级研究人员康瑞德·张及其小组成员,以70%的产率从葡萄糖制得羟甲基糠醛,以90%的产率从果糖制得羟甲基糠醛。羟甲基糠醛是制造燃料或聚酯所需的基础原料,由它可以制造出上百种化工产品,因此羟甲基糠醛被看作是石油化工的替代来源。

  曾有文章介绍如何从果糖制备羟甲基糠醛。果糖存在于水果和蜂蜜中。康瑞德·张说,我们的方法可以将葡萄糖直接高产率地转化成羟甲基糠醛,这是别人没有做过的。虽然果糖和葡萄糖具有相同的化学式,但分子中各原子的排列位置不同,因此性质大不一样。已经证明葡萄糖要比果糖“顽固”的多,它的分子结构不容易被打破。绝大多数植物内部纤维状的骨架由纤维素构成,葡萄糖是纤维素的基本组成单位,在自然界的含量要远比果糖丰富。

  按照康瑞德·张的方法,在大约100℃下,就有可能将大量的生物作料如树干、玉米秆、稻草秆、海藻等,转化成塑料、燃料及各种化学品的原料。而石油化工需要的温度是600℃,自然界中石油形成时则需要更高的温度和压力。康瑞德·张认为,直接利用生物作料制取燃料和化学品是一个富有挑战性的目标,我们的研究指出了一个利用自然界最丰富的可再生资源制取羟甲基糠醛的极有潜力的途径,或许有一天,当你在自家后院烧烤时,你所用的塑料叉子、围裙和炉子中的木炭一样,都是来自植物。

     今后10年内,欧洲和北美大地上可能会开始大量种植多年生草本植物象草,作为燃料发电,有望真正替代煤炭和石油。

  象草因大象爱吃而得名,是热带、亚热带地区多年生草本植物,生长较快,植株可高达4米或更高,银色叶子,可燃性强。试验表明,这种植物能在大部分耕地上生长,不需施加肥料,不受病虫害困扰,收获后的干草能利用现有技术轻易制成燃料用于电厂发电。根据现在的市场价,种植1公顷的象草燃料产生的能量可替代36桶石油,收入高达2160美元,农民种植必定有利可图。

  美国伊利诺斯州对这种能源芒草的最新试验表明,如果美国使用10%的耕地种植象草,每公顷至少收获60吨干草,能供应包括芝加哥市在内的整个美国50%的电能需求。伊利诺斯州大学教授史蒂夫-朗表示,直到现在能源芒草才被视为有限潜力的能源,类似甘蔗,可获得相当高的收益。

  欧洲人对能源草的期望值没有美国人那么高。都柏林草地和环境研究所专家布朗表示,如果能在10%的合适土地上种植象草,将能供应欧洲所需电能的9%。在英国,大臣们为种植象草的计划而大受鼓舞,已建成几个设计使用能源草燃料的发电站。

  都柏林大学教授琼斯认为,能源芒草可能对许多南欧国家不合适,因为那里缺乏充足的水资源,但在包括英国和北爱尔兰在内的欧洲其他地区,有许多荒地,没有理由不在今后10年内广泛种植能源草。能源植物除了能作为煤炭和石油的替代品外,不会增加二氧化碳排放量也是它的一个主要优势。象草生长时会大量吸收二氧化碳,燃烧时排放出来的二氧化碳又会被附近的象草吸收,因此利用这种能源植物替代煤炭,能在一定程度上促进《京都议定书》提出的防止全球变暖的目标尽快实现。




基因专家格里格·温特
  
  如果不是围绕石油展开的海湾战争再度爆发,也许不会有人注意基因专家格里格·温特(J.Graig Venter Jr.)在做什么。因为2002年11月29日美国《科学》杂志上那篇《温特着手生命根本》的文章是那么不起眼,并且文章中仅提到温特在试图制造一种有经济价值的细菌。通过与负责人类基因组测序中国部分的技术人员交流和数月的资料收集,温特的人造细菌才逐渐露出水面。正如《科学》杂志所报道的那样,温特已经动手合成基因,目标是制造一个能够独立稳定存活和自我复制的细菌,而这个细菌还不能仅仅是“花瓶”,温特要叫这个细菌吐纳石油。

  怄气中的基因专家

  温特要进行这样科学风险很高的试验,不能不说有很大的怄气成分。格里格·温特是基因领域卓有成就的人物,他曾是全球六国政府在上个世纪末启动的人类基因组测序计划(HGP)最大的竞争者。实际上,温特早在1996年就第一个对完整的细菌基因进行了测序,之后他领导的研究团队一直在进行基因分离试验,目的是合成能维持新陈代谢与自身复制的最基础基因组。1999年他们成功地将微小的支原体生殖气管染色体组删简至300多个基因,而且还能维持支原体生殖气管染色体组正常自我复制,这为人造细菌乃至生命奠定了大量的实验基础。

  当时六国政府的人类基因组测序方案是全部基因相位测序,温特则认为只需测量最多20%的基因就可以了,不应该将基因切分测量。为此他合股成立了自己的民间基因研究技术公司赛雷拉(Celera Genomics),利用他在生物领域的技术优势一度拥有31家客户,最辉煌的时候甚至在纽约证交所以CRA上市,市值一度达到了25亿美元。而当2002年人类基因组测序结束后,六国政府的科学家私下都很认可温特的测序思路,但他的方案还是没有得到承认。也许是温特个性的特立独行,学究派的科学家认为他是基因界的另类。怄了一肚子气的温特自行出资成立了BIEA研究所,决定启动人造生命计划。

  BIEA的尝试

  BIEA的目标就是要在3年内人工合成基因制造一个吐石油的细菌。

  石油由古代地下动植物尸体经过地下的压力环境产生,其中细菌成为了该转化过程的核心成员,温特就是希望在地表的正常环境下通过分析远古细菌的机理来人工组合基因,使人造细菌在地表环境下能够吐石油。这个大胆的科学想法同样遭到不少科学界人士的辱骂,不过温特并不担心,他写了一份周密的科学计划书给美国能源部科学发展办公室,并得到了美国国立卫生研究院(NIK)支持,仅用了不到4个月时间就拿到了300万美元的研究拨款。更为惊人的是,1978年诺贝尔生物学奖得主汉密尔顿·史密斯(Hamilton O. Smith)也被温特拉进来,加盟领导马里兰州的25人生化研究小组。

  人造细菌吐石油?似乎对听惯了“水变油”的国人又是一个天方夜谭。中国只有在基因领域领先的华大研究所和北京大学生物系在此之前对温特的计划略知一二。华大李先生在接受记者采访时从原理上解释到:“人体肠胃的放屁,排出成分就包括甲烷,这与温特的细菌吐油是同样的生物机理,只要能创造适当的环境,人造细菌在自然状态吐油是绝对可行的前沿研究方向。”

  李先生同时还不无担忧地分析说:“温特确实很有眼光,美国政府肯定扶持和控制这项技术,这对于生物领域实力并不弱的中国基因技术界无疑具有很大的挑战性。”目前温特的研究有了很大进展,已经圈定到底是哪个基因可以分解垃圾吐纳油。马里兰州的小组正在着手解决影响机体的碳元素或者有毒物质排出,以及为自身生存创造氢元素能量。李先生说:“基因的人造合成是很高深的技术研究,相比之下,社会上炒得很热闹的克隆技术就好像中学生课堂试验。”

  真正的技术难题还是在如何人造排列基因上,最小的细菌也要百万个碱基,这么大量数量级的人工合成还从来没有进行过,以目前掌握的酶引导ATCG底物合成技术,只能达到病毒基因的合成长度,如何突破酶引导的长度限制将是决定3年计划成败的关键。

  斯坦福大学伦理学家米尔德来德·周是温特是这项研究最大的批评者,她建议有关当局重视此类实验将可能引起的环境问题以及被用作生化武器制造的危险。宾夕法尼亚大学的生物伦理学家大卫·马格斯也认为,现在正应该谈论和讨论这些存在的问题,并找到控制这种技术的方法。

  不过这些反对的声音与人造油的诱惑相比是那么微不足道,据称美国能源部之所以批准这项研究,就是看中了其技术的可操作性和研究成果的战略意义。
嗯嗯,最近20年内都不可能。。。。。。。
太阳能、风能的能流密度很低,受昼夜、地形、季节变化制约很大,,而制造太阳能发电装置所需要的电量比太阳能发电装置寿命内发生的电量要高,且如果达到一定的功率,太阳能电池板或者反射镜需要很大的面积,下面的生态环境会受到毁灭性的打击。
最近我们这里准备搞一个多晶硅的项目,污染是很大的,附近都比较反对。
原帖由 plumage 于 2008-7-26 12:04 发表
太阳能、风能的能流密度很低,受昼夜、地形、季节变化制约很大,,而制造太阳能发电装置所需要的电量比太阳能发电装置寿命内发生的电量要高,且如果达到一定的功率,太阳能电池板或者反射镜需要很大的面积,下面的生 ...



我记得是某诺奖获得者对生物质能源说过的,某些制造生物燃料消耗的能源比生物能源本身高,是这么句话,被曲解成这样了。

当然,太阳能电池效率极低下的问题,不是最近一段时间能解决的。实验室里的有70%效率,原理是远红外端频率共振,只要是热辐射。,夜里照样发电,非晶硅的。规模化生产至少要20年了吧。
至于晶硅的污染问题,不至于这么恐怖吧,而且很多废料可以循环利用,或者回收。
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顶了·支持!
顶多部分替代。
难周全啊。
比较行之有效的方法是尽快实现可控核聚变。这是比较现实的下一代能源。从生物能——化学能——核能,每一个能源时代都是一次伟大的突破。
没有了汽油,橡胶将成为最大的化工原料!汽油的炼制其实我们已经研究了好多年了!人工汽油成本也不是很高!汽车一类的交通工具将被电动车太阳能车和氢动力车代替!飞机也会由烧航空煤油变成烧氢气的氢动力发动机!这个功率比内燃机更大更环保!还有生物酒精呢!发酵技术制作酒精,还有能产生酒精的植物改造都在研究中!未来二十年会大规模的应用和种植!这个属于新能源的后期建设!智能电网将会大大的节约电能输出过程中产生的热量,换句话说就是变相的多生产了电!
我觉得未来十年内 我们一定会看到新能源的大量普及使用 我个人看好另一点 太空太阳能发电
在受控核聚变技术成熟之前,加快“快堆”建设
回复 9# ssn688i


   
高分子聚合替换石油工业原料研究成果也不少,只是主流煤体暴光少而已


那那些高分子物质哪里来?能否普及一下,我不喜欢学这个的,这方面了解比较少。。。
太空微波发电,并非遥不可及


替代能源目前最成熟的还是核能,不过核原料好像也是有限的,还有污染问题。清洁能源中有开发价值的、稳定可靠的,第一是水力,但是开发有限制,还会破坏环境;
其次是潮汐发电,海洋的潮汐是稳定的,技术上也不难,不知道什么一直没有大规模开发;
第三是地热,地球内部是热的,只要打个洞就可以得到取之不尽的能源;
最后如果能够实现人工光合作用,不通过植物直接用水、二氧化碳、阳光合成碳水化合物,不仅最终解决能源问题,连粮食问题也解决了,地球可以容纳1000亿人。

替代能源目前最成熟的还是核能,不过核原料好像也是有限的,还有污染问题。清洁能源中有开发价值的、稳定可靠的,第一是水力,但是开发有限制,还会破坏环境;
其次是潮汐发电,海洋的潮汐是稳定的,技术上也不难,不知道什么一直没有大规模开发;
第三是地热,地球内部是热的,只要打个洞就可以得到取之不尽的能源;
最后如果能够实现人工光合作用,不通过植物直接用水、二氧化碳、阳光合成碳水化合物,不仅最终解决能源问题,连粮食问题也解决了,地球可以容纳1000亿人。
可控核聚变可能是比较靠谱的,如果成功,够人类使用很长一段时间
偶一直相信商用发电重水堆会复活的。不仅是利用低浓度铀,还要为将来的核聚变电站打下燃料基础。
用计算机精确控制的反光镜阵加热工作物质,然后推动涡轮机,转换效率和成本比光伏电池如何?锅炉,透平机这些技术都是成熟的,也不存在氯化硅的污染问题
ssn688i 发表于 2008-6-30 19:43

上束几种细菌都是化能有机营养型,其生长所需能量来自于其他有机物。这不是一次能源。
车永学 发表于 2010-1-3 13:46

具体的工作物质是什么?
以后发展核能,新一代清洁的核能


回复 33# bjnr

多数用水,最成熟廉价安全的工作物质应该是水
好象是西班牙的什么地方,先用熔融状态的(熔点不高的)盐作为载热体,再去加热水,然后推动蒸汽透平机发电。
科幻一下:如果氦气的话,可能会得到更高的热效率吧?先聚焦到一个坩埚,融化的载热剂利用自然循环,去加热氦气,然后氦气去推动透平机或者斯特林发动机
工作后的氦气用水冷却后再压缩,回到加热器去循环。冷却水则送到保温水池里作为夜间供暖的储备。

太阳能用在固定发电站上合适,用在汽车上则不合适。让我们再科幻一下:利用生物技术改良牲畜品质,发展畜力车,岂不是很好吗?特别是那些运动汽车、跑车。动辄四公升以上的排量,推动一台只有2个座位的小车,烧掉那么多汽油,就图一个爽字,不仅是犯傻,简直是犯罪。对于这样运动娱乐性质的车,以后统统不许上车牌,让这些飚车狂去赶着四匹转基因高头大马拉的碳纤维质地的两轮跑车,一次飚个爽。能节省多少汽油啊。

回复 33# bjnr

多数用水,最成熟廉价安全的工作物质应该是水
好象是西班牙的什么地方,先用熔融状态的(熔点不高的)盐作为载热体,再去加热水,然后推动蒸汽透平机发电。
科幻一下:如果氦气的话,可能会得到更高的热效率吧?先聚焦到一个坩埚,融化的载热剂利用自然循环,去加热氦气,然后氦气去推动透平机或者斯特林发动机
工作后的氦气用水冷却后再压缩,回到加热器去循环。冷却水则送到保温水池里作为夜间供暖的储备。

太阳能用在固定发电站上合适,用在汽车上则不合适。让我们再科幻一下:利用生物技术改良牲畜品质,发展畜力车,岂不是很好吗?特别是那些运动汽车、跑车。动辄四公升以上的排量,推动一台只有2个座位的小车,烧掉那么多汽油,就图一个爽字,不仅是犯傻,简直是犯罪。对于这样运动娱乐性质的车,以后统统不许上车牌,让这些飚车狂去赶着四匹转基因高头大马拉的碳纤维质地的两轮跑车,一次飚个爽。能节省多少汽油啊。
你说的这个是  太阳反射塔么?
正是反射塔,在很多缺水的地方没有条件让植物生长,也就不能通过光和作用实现碳固定——然而太阳辐射还是按照每平方米1.4千瓦照射地面。
如果在这样的地方建设反射塔来采集热能,就可以部分代替化石燃料
在西北某些地方还可以用水来储存发电余热,在晚上用来取暖
其实太阳能如果能解决制造污染和转换效率问题 真的是很好的能源来源
不是有可燃冰吗 据说南海储量丰富
那个也不是长久之计