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“藍色能源”孕育能源革命

   日期:2017-02-15     來源:中國科學報    瀏覽:85    評論:0    

  海洋是孕育人類的搖籃,也蘊藏著巨大的能量,理論上,海洋完全可以滿足地球上所有的能源需求,并且不會對大氣造成任何污染,是一種可持續永久解決世界能源需求的途徑。

  目前,我們正在致力于研究一種基于摩擦納米發電技術的穩定實用的波浪能發電網格裝置,該技術難題一旦攻破,將引發一場海浪發電技術革命,加快我國海洋新能源開發速度,對保障能源安全、環境保護和可持續發展有重大里程碑性貢獻,這就是“藍色能源”技術。2月9日,《自然》雜志以述評文章形式介紹了這一技術。

  “藍色能源”與傳統“綠色能源”相比,擁有地理分布上的優勢,海洋覆蓋了地球70%的表面,全球約44%的人口都居住在距海岸線150千米的范圍內,人類向大海索取資源已成為必然的趨勢。海洋波浪能具有能量密度高、分布面廣等優點,據估計,海浪中蘊藏著的能量相當于90萬億千瓦時的電能。

  作為目前世界上發展勢頭最快的海洋能源利用形式,美、日等海洋大國十分重視波浪能研究,相繼在海上建立了波浪發電裝置,然而普遍存在發電功率小、發電不穩定、轉換效率不高等缺陷,特別是在小浪時,捕獲波浪能效率不高。同時,海洋能發電設備龐大而沉重,制造成本高昂,使海洋能成為地球上最昂貴的一種能源形式。

  相比之下,中科院北京納米能源與系統研究所發明的摩擦納米發電機非常適用于收集“藍色能源”,可在緩慢流動和隨機方向的波流條件下穩定輸出功率,轉化效率高。基于此,我們可以制作一種由眾多摩擦發電球構成的大型網格納米發電機,采用聚四氟乙烯、橡膠、聚全氟乙丙烯等傳統材料,價格低廉,適用于大規模生產和商業化。

  采集波浪能的納米發電球可以高效靈敏地回收海洋中的動能資源,包括水的上下浮動、海浪、海流、海水的拍打。這種發電網可以分布在遠離海岸和航道的深水區,不會影響近海的人類活動。理論測算,像山東省面積大小的一片海域,如果在10米深的水中布滿這種發電網格,其發出的電量可滿足全世界的能源需求。

  當前,“藍色能源”還處于實驗室早期研發階段,要想實現長時間可靠運行,還有許多關鍵技術問題有待解決。海洋藍色能源發電是一項系統工程,設立一個致力于此的研究機構將大大加快發展這種清潔、可持續性能源技術的進程,同時,需要政府專項資金、政策支持和私人投資者、主要能源公司予以前期資金投入。在未實現大規模商業化開發之前,可先行開發建設一批小型分布式波浪能發電或海島微電網。

  “藍色能源”有著巨大的優越性,有望超越“綠色能源”,成為比太陽能板和風力渦輪機更便宜、更可靠、更穩定,不依賴于天氣與晝夜變化的可持續能源,同時可與其他可再生能源發電混合補充,保證入網能源的總量供給。如果“藍色能源”夢得以實現,世界能源格局會發生根本改變,人們依賴于石油和煤炭等化石能源會成為歷史,“藍色能源”將造福千秋萬代。

 
標簽: 能源革命
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