不需備用電池儲電的再生能源蒸發(fā)發(fā)電首估可產(chǎn)生全美 70% 電力

2017-10-27 21:40:40 科技新報　　點擊量：評論 (0)

風能或太陽能正在成為替代化石燃料的可再生能源，但當沒有太陽或風時，供電間歇性問題仍是一大障礙。來自哥倫比亞大學(xué)的團隊首次評估具有發(fā)展?jié)摿Φ牧硪环N再生能源：蒸發(fā)發(fā)電可以為美國帶來多少能量，探討結(jié)果指

風能或太陽能正在成為替代化石燃料的可再生能源，但當沒有太陽或風時，供電間歇性問題仍是一大障礙。來自哥倫比亞大學(xué)的團隊首次評估具有發(fā)展?jié)摿Φ牧硪环N再生能源：蒸發(fā)發(fā)電可以為美國帶來多少能量，探討結(jié)果指出，全美湖泊和水庫在蒸發(fā)過程中，可以產(chǎn)生高達 325GW 的電力，這數(shù)字相當于美國目前產(chǎn)出電力的 70%。

研究領(lǐng)導(dǎo)人、哥倫比亞大學(xué)生物科學(xué)與物理學(xué)副教授 Ozgur Sahin 表示，蒸發(fā)發(fā)電不會受到天氣條件限制，因為水本身會儲存熱量，不論白天或黑夜都在蒸發(fā)，不像風能或太陽能需要備用電池來儲存發(fā)電全盛期的電力。他們估計，若有良好、高效率的技術(shù)，則美國湖泊、水庫的蒸發(fā)能量將供應(yīng)高達 70% 的電力;而在收集同時也能節(jié)省高達 25 萬億加侖的蒸發(fā)水，對水資源處于緊張狀態(tài)的加州、亞利桑那州或內(nèi)華達州等地方受益匪淺。

▲ 研究人員表示，湖泊、水庫的蒸發(fā)能量有機會成為下一個具巨大潛力的再生能源。(Source：pixabay)

2014 年時，Ozgur Sahin 已經(jīng)先行提出蒸發(fā)發(fā)電的概念，他說，能量轉(zhuǎn)移的最大形式就是蒸發(fā)，驅(qū)動氣候變化的就是蒸發(fā)自海洋的水，但人類并沒有可以直接獲取這類能量的方式，所以他利用一種會隨著濕度變化而進行膨脹收縮運動的“芽孢桿菌”(注)，將薄層細菌孢子附在柔性彈性橡膠片上，再連接一臺渦輪發(fā)電機，研究人員在一旁控制濕度變化，讓發(fā)電機捕獲膨脹收縮的機械能并轉(zhuǎn)換成電能。這篇論文發(fā)布在《自然納米技術(shù)》期刊。

至于今年發(fā)布在《自然通訊》期刊的研究，旨在評估若將蒸發(fā)能量用做可再生能源時，理論上能轉(zhuǎn)換多少功率。研究人員說，人口日益增長且光照充足的國家地區(qū)有本錢利用蒸發(fā)發(fā)電，原因是一來可減少廢水浪費，二來則是蒸發(fā)能在溫暖干燥的環(huán)境產(chǎn)生更多能量，容易出現(xiàn)旱災(zāi)現(xiàn)象的加州、內(nèi)華達州、亞利桑那州受益最大。

蒸發(fā)發(fā)電潛力測試模型也已被研究人員盡力調(diào)高門檻，比如排除農(nóng)田、河流、海岸線，且收集蒸發(fā)能量的技術(shù)必須很有效率，才能產(chǎn)出全美 70% 的電力。

第一個建議捕捉空氣中二氧化碳來因應(yīng)氣候變遷的碳管理先驅(qū)克勞斯˙拉克納(Klaus Lackner)教授雖然沒有參與這項研究，但他也在進行類似項目，利用人造樹木吸取空氣里的二氧化碳。他對這種采取干燥、潮濕周期循環(huán)以產(chǎn)生機械能、轉(zhuǎn)換成電能的模式給予肯定。目前研究人員正致力于提高孢子材料的能量效率，并希望最終能在湖泊、水庫甚至溫室里測試。

注：芽孢桿菌是常見于土壤的微生物，這種細菌在不適合生存的情況下(比如饑餓)會轉(zhuǎn)化為僵硬的內(nèi)生孢子，若處于潮濕環(huán)境，孢子會吸收空氣中的水分擴大到 40%，若是處于干燥環(huán)境則相反。