解决能源危机的四大炫技

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  能源危机正在成为当今世界的梦魇,驱动世界经济发展的“血液”——石油可能会在几十年内消耗殆尽,煤炭最多也只能支撑人类一二百年的能源需求。没有了以石油、天然气、煤炭为代表的化石能源,人类社会将会重新回到物资匮乏、经济落后的黑暗时代吗?
  不会的!世界各地的科学家正在努力,寻找新的能源,希望把世界从能源危机中解救出来。这不,他们已经提出了几种非常炫目的新技术,能够给我们带来更多的能源。
  从大气层偷电
  不要只盯着地下的石油、煤炭这些能源,抬头看看天空吧!实际上,大气中的雷电、极光等就是电制造的把戏,大气层中蕴含着丰富的电能。但是,如何捕捉和控制大气层中的电能却比较麻烦,就拿雷电来说,它们稍纵即逝,而且电压超高,很难获取。
  过去人们一直以为大气层中的小水滴是电中性的,但是最近的一些研究发现,小水滴会带上电,而且还能够把电传输给接触到的其他物质。所以,就像人们利用太阳能板收集太阳能那样,科学家认为,人们也可以设计出特殊的板面,收集大气层中水滴所带的电。特别是在一些潮湿而且多雷雨的地区,大气层中水滴的带电量相当可观,当地的人们可以用收集水滴电能的面板改造自己的屋顶,获得生活所需的电能。
  液态的太阳能
  就目前的太阳能产业而言,人们主要是利用太阳能板,把太阳能直接转化为电能来使用。你想过没有,能不能把太阳能转化成液体燃料?
  听上去这个主意很疯狂,但实际上植物每天干的事情不就是这个吗?植物利用光合作用,把太阳能转化成了自己所需的能量,而许多植物可以作为燃料燃烧,石油、煤炭其实就是亿万年前的动植物转化而来的。科学家现在需要做的事情是,如何让太阳能迅速转化成可以供汽车使用的液体燃料。
  一些科学家正在研究利用阳光、二氧化碳和非饮用水,模拟植物的光合作用,合成液态的、含有能量的化合物。他们已经取得了一些进展,并希望在不久的将来,这种新的液态燃料可以和汽油一样,能够直接灌入汽车的油箱中,驱动汽车。
  到太空中去采电
  目前太阳能技术的发展,已经让我们在捕捉太阳能、转化太阳能方面越来越高效了。但是在地球表面铺设太阳能板采集太阳能,会有很大的局限性。比如,大气层会散射太阳光,因此照射到太阳能板上的能量就少了;阴天、夜晚太阳能板都难以正常供电,这直接影响了太阳能采集的效率。
  既然大气层那么讨厌,我们直接把太阳能板搬到地球之外去吧!如果在太空中利用太阳能板采集太阳能,单位面积上的能量会是地球表面的8到10倍,而且可以全天候地采集。此外,太空是“无主之地”,不需要租场地的费用。
  应该说,科学家已经部分实现了这个梦想,目前太空中的国际空间站的能源供给,就是依靠几块巨大的太阳能板来实现的。国际空间站总计有四组太阳能电池板,总发电功率达到120千瓦。但是,目前在太空中架设太阳能板还过于昂贵,像国际空间站这样小规模的科研用途还可以承受,大规模商业使用成本太高,得不偿失。
  如今,一些科技类公司已经在做这方面的商业尝试,他们的设想是先发射太阳能卫星到太空,然后卫星展开大面积的太阳能板,收集太阳能。据估计,一旦太阳能板的面积足够大,在太空中采集太阳能将变得有利可图。
  不过有一个问题需要考虑:我们怎么把太空中采集到的太阳能传输回地球呢?
  在天地间无线传输
  用电线把太空中采集的能量传回地球,你就太土了,试试无线输电吧!
  我们的手机接收到的信号就是无线传输过来的,从技术本质上讲,无线输电和无线通讯并没有什么区别,只是前者更强调把能量传输过来,后者更强调附加在能量上的信息。无线电波在传播的过程中,会出现弥散和衰减,这对无线通讯来说不是大问题,通过中继站来加强信号就行了。但是对于无线输电来说,则必须尽量减少能量在传输过程中的弥散和衰减,让尽可能多的能量传输到接收地点。
  有几个办法可以减少能量的衰减,比如使用微波甚至激光来传输能量。因为无线电波的波长越短,定向性就越好,弥散也就越小,而微波波长很短,适合能量传输。另一个办法是实现天地间物体的共振。我们知道,有相同共振频率的物体,彼此交换能量的效率很高,比如在中学物理实验中,我们敲击两个并排放置的音叉中的一个,另一个也会响,这就是音叉之间实现了能量的传输。
  根据科学家的设想,人们可以在地球和高空电离层之间建立起一套低频共振系统,利用环绕地球的电磁波传输能量,在这个巨大的共振腔里,电磁波的能量弥散会很少,从太空中的太阳能卫星穿越大气层向地球表面输电,是完全可行的。
  看了这些有趣的技术,我们相信,能源危机只是纸老虎。在获取能源的道路上,人们没有做不到,只有想不到。
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