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【科学网】王中林院士:“蓝色能源”孕育能源革命

 

时间:2017-03-09
来源:科学网  【责任编辑:】
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  海洋是孕育人类的摇篮,也蕴藏着巨大的能量,理论上,海洋完全可以满足地球上所有的能源需求,并且不会对大气造成任何污染,是一种可持续永久解决世界能源需求的途径。

  目前,我们正在致力于研究一种基于摩擦纳米发电技术的稳定实用的波浪能发电网络装置,该技术难题一旦攻破,将引发一场海浪发电技术革命,加快我国海洋新能源开发速度,对保障能源安全、环境保护和可持续发展有重大里程碑性贡献,这就是“蓝色能源”技术。2月9日,《自然》杂志以述评文章形式介绍了这一技术。

  “蓝色能源”与传统“绿色能源”相比,拥有地理分布上的优势,海洋覆盖了地球70%的表面,全球约44%的人口都居住在距海岸线150千米的范围内,人类向大海索取资源已成为必然的趋势。海洋波浪能具有能量密度高、分布面广等优点,据估计地球上海浪中蕴藏着的能量相当于90万亿千瓦时的电能。

  作为目前世界上发展势头最快的海洋能源利用形式,美国、日本、英国、西班牙、瑞典、丹麦等海洋大国均十分重视波浪能研究,相继在海上建立了波浪发电装置,然而普遍存在发电功率小、发电不稳定、转换效率不高等缺陷,特别是在小浪时,捕获波浪能效率不高。同时,海洋能发电设备庞大而沉重,制造成本高昂,使海洋能成为地球上最昂贵的一种能源形式。

  相比之下,中科院北京纳米能源与系统研究所团队发明的摩擦纳米发电机非常适用于收集“蓝色能源”,可在缓慢流动和随机方向的波流条件下稳定输出功率,转化效率高。基于此,我们可以制作一种由众多摩擦发电球构成的大型网格纳米发电机,采用聚四氟乙烯、橡胶、聚全氟乙丙烯等传统材料,价格低廉,适用于大规模生产和商业化。

  采集波浪能的纳米发电球可以高效灵敏地回收海洋中的动能资源,包括水的上下浮动、海浪、海流、海水的拍打。这种发电网可以分布在远离海岸和航道的深水区,不会影响近海的人类活动。理论测算,对于像山东省面积大小的这样一片海域,如果在10米深的水中布满这种发电网格,其发出的电量可满足全世界的能源需求。

  当前,“蓝色能源”还处于实验室早期研发阶段,要想实现长时间可靠运行,还有许多关键技术问题有待解决。海洋蓝色能源发电是一项系统工程,设立一个致力于此的研究机构将大大加快发展这种清洁、可持续的能源技术的进程,同时,需要政府专项资金、政策支持和私人投资者、主要能源公司予以前期资金投入。在未实现大规模商业化开发之前,可先行开发建设一批小型分布式波浪能发电或海岛微电网。

  依托海洋技术,实施“蓝色能源”战略,既可节约常规能源,减轻环境污染,又能改善能源结构。“蓝色能源”有着巨大的优越性,有望超越“绿色能源”,成为比太阳能板和风力涡轮机更便宜、更可靠、更稳定、不依赖于天气与昼夜变化的可持续能源,同时可与其它可再生能源发电混合补充,保证入网能源的总量供给。如果“蓝色能源”梦得以实现,世界能源格局会发生根本改变,人们依赖于石油和煤炭等化石能源会成为历史,“蓝色能源”将造福千秋万代。(本报记者丁佳整理)

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