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專家視野

王中林:“藍色能源”孕育能源革命

發(fā)表日期:2017-02-15來源:中國科學報放大 縮小

  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(fā)電網格,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(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)電技術的穩(wěn)定實用的波浪能發(fā)電網格裝置,該技術難題一旦攻破,將引發(fā)一場海浪發(fā)電技術革命,加快我國海洋新能源開發(fā)速度,對保障能源安全、環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)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(yōu)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(yōu)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(fā)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(fā)電裝置,然而普遍存在發(fā)電功率小、發(fā)電不穩(wěn)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(fā)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(fā)明的摩擦納米發(fā)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(wěn)定輸出功率,轉化效率高?;诖?,我們可以制作一種由眾多摩擦發(fā)電球構成的大型網格納米發(fā)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(guī)模生產和商業(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能資源,包括水的上下浮動、海浪、海流、海水的拍打。這種發(fā)電網可以分布在遠離海岸和航道的深水區(qū),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(fā)電網格,其發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)展這種清潔、可持續(xù)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(guī)模商業(yè)化開發(fā)之前,可先行開發(fā)建設一批小型分布式波浪能發(fā)電或海島微電網。

  “藍色能源”有著巨大的優(yōu)越性,有望超越“綠色能源”,成為比太陽能板和風力渦輪機更便宜、更可靠、更穩(wěn)定,不依賴于天氣與晝夜變化的可持續(xù)能源,同時可與其他可再生能源發(fā)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(fā)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。(記者丁佳整理)

  (王中林,中國科學院外籍院士)

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