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專(zhuān)家視野

王中林:“藍(lán)色能源”孕育能源革命

發(fā)表日期:2017-02-15來(lái)源:中國(guó)科學(xué)報(bào)放大 縮小

  理論測(cè)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(fā)電網(wǎng)格,其發(fā)出的電量可滿足全世界的能源需求。

  海洋是孕育人類(lèi)的搖籃,也蘊(yùn)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(huì)對(duì)大氣造成任何污染,是一種可持續(xù)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(fā)電技術(shù)的穩(wěn)定實(shí)用的波浪能發(fā)電網(wǎng)格裝置,該技術(shù)難題一旦攻破,將引發(fā)一場(chǎng)海浪發(fā)電技術(shù)革命,加快我國(guó)海洋新能源開(kāi)發(fā)速度,對(duì)保障能源安全、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展有重大里程碑性貢獻(xiàn),這就是“藍(lán)色能源”技術(shù)。2月9日,《自然》雜志以述評(píng)文章形式介紹了這一技術(shù)。

  “藍(lán)色能源”與傳統(tǒng)“綠色能源”相比,擁有地理分布上的優(yōu)勢(shì),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(nèi),人類(lèi)向大海索取資源已成為必然的趨勢(shì)。海洋波浪能具有能量密度高、分布面廣等優(yōu)點(diǎn),據(jù)估計(jì),海浪中蘊(yùn)藏著的能量相當(dāng)于90萬(wàn)億千瓦時(shí)的電能。

  作為目前世界上發(fā)展勢(shì)頭最快的海洋能源利用形式,美、日等海洋大國(guó)十分重視波浪能研究,相繼在海上建立了波浪發(fā)電裝置,然而普遍存在發(fā)電功率小、發(fā)電不穩(wěn)定、轉(zhuǎn)換效率不高等缺陷,特別是在小浪時(shí),捕獲波浪能效率不高。同時(shí),海洋能發(fā)電設(shè)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(tǒng)研究所發(fā)明的摩擦納米發(fā)電機(jī)非常適用于收集“藍(lán)色能源”,可在緩慢流動(dòng)和隨機(jī)方向的波流條件下穩(wěn)定輸出功率,轉(zhuǎn)化效率高?;诖?,我們可以制作一種由眾多摩擦發(fā)電球構(gòu)成的大型網(wǎng)格納米發(fā)電機(jī),采用聚四氟乙烯、橡膠、聚全氟乙丙烯等傳統(tǒng)材料,價(jià)格低廉,適用于大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化。

  采集波浪能的納米發(fā)電球可以高效靈敏地回收海洋中的動(dòng)能資源,包括水的上下浮動(dòng)、海浪、海流、海水的拍打。這種發(fā)電網(wǎng)可以分布在遠(yuǎn)離海岸和航道的深水區(qū),不會(huì)影響近海的人類(lèi)活動(dòng)。理論測(cè)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(fā)電網(wǎng)格,其發(fā)出的電量可滿足全世界的能源需求。

  當(dāng)前,“藍(lán)色能源”還處于實(shí)驗(yàn)室早期研發(fā)階段,要想實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間可靠運(yùn)行,還有許多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題有待解決。海洋藍(lán)色能源發(fā)電是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,設(shè)立一個(gè)致力于此的研究機(jī)構(gòu)將大大加快發(fā)展這種清潔、可持續(xù)性能源技術(shù)的進(jìn)程,同時(shí),需要政府專(zhuān)項(xiàng)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(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化開(kāi)發(fā)之前,可先行開(kāi)發(fā)建設(shè)一批小型分布式波浪能發(fā)電或海島微電網(wǎng)。

  “藍(lán)色能源”有著巨大的優(yōu)越性,有望超越“綠色能源”,成為比太陽(yáng)能板和風(fēng)力渦輪機(jī)更便宜、更可靠、更穩(wěn)定,不依賴(lài)于天氣與晝夜變化的可持續(xù)能源,同時(shí)可與其他可再生能源發(fā)電混合補(bǔ)充,保證入網(wǎng)能源的總量供給。如果“藍(lán)色能源”夢(mèng)得以實(shí)現(xiàn),世界能源格局會(huì)發(fā)生根本改變,人們依賴(lài)于石油和煤炭等化石能源會(huì)成為歷史,“藍(lán)色能源”將造福千秋萬(wàn)代。(記者丁佳整理)

  (王中林,中國(guó)科學(xué)院外籍院士)

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