未来发电技术种种发电新方法 怎么发电？

山西浑源师范 刘德明

随着世界能源消耗的不断增加和能源危机的不断加剧，科学家们正在努力寻找新的能源开发途径，以便作为未来能耗的补充。现在除正在使用的煤碳、石油、核裂变核聚变发电外，科学家们正在努力开发太阳能发电、风力发电、磁流发电、水力发电等，此外，科学家们又另辟蹊径，研究和开发更广泛的发电技术。

高温岩体发电

　　高温岩体，顾名思义是深3千米、温度300℃的地下深处的高温岩石，其特点是没有蒸气或热水；这种高温岩体发电和地热发电一样，其很大的优点是本来没有热水，而是利用这种高温热量人工制作蒸气，通过涡轮机发电。

　　高温岩体发电的具体操作是：在高温岩体内打孔，在岩石中人工挖掘龟裂面，接着钻2个孔，在一孔中注入水，水流到龟裂面间，周围高温岩体的加热使水成为热水或水蒸气，然后，此热水或蒸气从另一个孔中出来进行发电。

　　高温岩体发电方式的优点是：在地下产生热，注入水产生水蒸气，对环境影响少，可大规模发电。作为火山之国的日本，高温岩体十分普遍，该热能贮藏量十分丰富，作为自然能源，这种发电方式今后将会具有广阔的发展前景。我国西藏也是发展高温岩体发电的理想场所。

污水沉淀发电

　　日本最近利用城市地下水道的污水沉淀物做为能源，打算建造一座发电站。这在世界上尚属首创。

　　日本东京大学已经发明了一种使污水沉积物固体化的方法。据称：这种固体沉积物每公斤具有4000至4500大卡的发热量，相当于低质煤的发热量。利用它进行发电，既可节约能源，又可保护环境卫生，真是一举两得。

　　这项研究成果的原理是基于下水道的再生水水温常年稳定，使用加热泵将再生水转换成热能。这种转换利用，具有高效和节能等优点所获得的热效率比直接使用电力高三倍，比烧重油还经济，维护修理费用也可节约20%，而且不会污染大气，一座中等城市的再生水，如果得到充分利用，可以供给10%住户取暖和制冷能源的需要。

垃圾发电

　　城市人口多，垃圾也多，不但危害环境，传播疾病，污染大气和地下水源，而且破坏自然景观。因此如何有效地处理、利用垃圾，开辟垃圾的各种用途是当前世界面临的重大课题之一。

　　加拿大对垃圾处理十分重视，把它当作发电的燃料。他们在安大略湖边上建立了用90%的煤和10％的垃圾作燃料的发电站，发电能力为一万五千至二万千瓦。

　　这种电厂很干净，既没有怪味，经济效益又高，更重要的是他们消化了垃圾，避免了大量处理垃圾的麻烦问题。今后，他们打算再建造几座十万千瓦级的垃圾发电站。

　　用垃圾作能源的比例，丹表已占75%，瑞典占50％，德国占30％，日本占25%，法国占21％，英国占6%。

　　3000万吨垃圾的热能相当于850万吨标准煤的发热量。荷兰的莱门德公司的垃圾焚烧厂利用垃圾发出的电每年生产900万吨蒸馏水。日本不少地方用垃圾焚烧热来烧洗澡水。美国的最大废物处理厂用垃圾制造沼气，每天从芝加哥等地运来的8000吨普通垃圾中，可收集到70万立方米的沼气，可见垃圾中蕴藏着相当丰富的能源。

　　匈牙利于1982年就建成了一座规模巨大的垃圾发电厂，它有四个用天然气引火的垃圾燃烧室，每个燃烧室可以燃烧15吨垃圾，电站既能发电，又可给热网提供温度高达250℃的蒸气，这座垃圾发电站全部实现自动比，工作人员不用直接接触垃圾，电站的设计特别注意环境的保护，燃烧出来的气体，用过滤器来过滤处理，剩下的灰烬是很好的肥料。目前世界各国都在设法消灭垃圾，利用垃圾。我国垃圾位于世界之首，合理处理和应用是当务之急。

高炉顶压发电

　　在高炉炼铁过程中，会产生大量带有一定压力的煤气，这些煤气在输送给用户之前，都要先经过降温减压，因此可以利用煤气发生和输送到用户之间的这种压力差进行发电。

　　我国自行设计建造的第一套炼铁厂高炉顶压发电设备在1988年就投入正式运行。这套设备发电能有力为1700千瓦，年发电量可达1000万度，如果每户按两盏25瓦灯泡计算，那么这套发电设备足可供一座十几万人口城市的照明之用。

　　这种发电装置可以保护炉顶压力稳定，从而提高炼铁质量。如果全国所有高炉都建造顶压发电设备，回收这项热源将可获得巨大的经济效益。而国外这种发电方式早已普及。

植物发电

　　植物进行光合作用时，不但能把水分解为氢和氧，而且还能把氢分解为带正负电荷的粒子。

　　日本科学家发现，叶绿素能直接把太阳能转换成电能。他们把从菠菜叶内提取的叶绿素与卵磷脂混合，涂在透明的氧化锡结晶片上，用它作为正极安置在“透明电池”中，当它被太阳光照射时，就会产生电流。

　　这种电池能把太阳能的30％转换成电能、而硅太阳能电池仅能把10％的太阳能转变为电能，所以植物发电潜力巨大。

氦核聚变发电

　　美国威斯康星大学科学家在“阿波罗”号宇宙飞行中对月球考察时发现，月球上含有大量的氦——3，人类可以利用它作为核聚变发电的安全燃料。

　　氦——3是氦的一种问位素，用它作核聚变燃料，不但热值非常高，而且它产生的射线剂量很低，所以很安全。

　　地球上这种同位素含量极小，如果用航天飞机运回20吨液化氦——3，那就足够全世界几百年的动力用电。

　　日本将从1995年度开始研究这项重要技术，预计21世纪初向月球发射探测火箭。从月球向地球运输氦——3采集系统将在202O年至2030年完成，据估计月球上蕴藏有氦——3至少100万吨，若能为人类利用，足够人类上亿年的电能消耗。

太阳能气流发电

　　几年前，太阳能发电站已经在日本和其他国家建成并开始发电。利用太阳能气流发电的装置则刚刚起步，它首先在西班牙马德里门泽乃立斯建成并发电。

　　一座用透明塑料板盖成的巨大温度顶棚中心竖立着198米高的风筒，太阳能通过透明的塑料板将巨大温室内的空气加热，比外面气温高18～20华氏度。外面的冷空气推压着温室内的热空气使它沿着长长的筒管上升，形成一股强大的气流，推动安装在风筒上的叶轮带动发动机发电。这座太阳能温室的直径有244米，能发电50～70千瓦。

　　意大利的一座太阳能气流发电站的大风筒高215米，筒内气流速度达13米／秒，使叶轮以每分钟150转的速度旋转，发电量为500～100千瓦。可供一座城镇用电。

　　科学家们认为：利用太阳能气流发电是一种最经济的高效益发电方法。风筒、温室、发电机等设备的制造加工和施工装配都很方便，建造速度又快，又无需燃料，没有高温高压设备，技术管理简单，更无污染。

　　西班牙打算再建造几座这种发电站，其中一座风管高762米，温室直径1000米，发电量可达40万干瓦。

海洋能发电

　　海洋能发电分波力发电、潮汐发电和海洋温差发电等几种。

　　美国正在建造波浪发电站，该装置为两面直径为170英尺的圆盘，一个浮于水面，一面位于水下，两盘相距60英尺，下盘上装有四只旋转轴，当上盘被波浪冲击摆动时，下盘随之摆动，旋转轴里的活塞即上下活动，压迫水流通过涡轮机而发电。这种波浪发电站的电力可通过海底电缆输到岸上。

　　英国可望今年利用天然条件的波能发电输电成功。印度的一座波能发电站正在建设中。而日本的一座海洋波能发电厂已运转5年。

　　潮汐电站是利用潮汐落差的位能进行发电的装置。我国江厦潮汐试验电站已建成，这个电站有五台发电机组，电力已并入电网，该电站一年可发一千多万度电，其规模仅次于法国和加拿大而居世界第三。

细菌发电

　　日本东京工艺研究所设计了一种新型的发电装置，它的电流是由细菌产生的。微生均放置在含有大量有机物并掺有葡萄糖的混合物中，微生物在这里分泌氢，然后氢在电池中被氧化时便产生电流。

　　细菌在氧化有机物时有传送电子的本领，能把氧化反应中产生的化学能量转变为电能，通过电极即可供电。这种生物化学电池叫做细菌电池。

　　现在细菌电池已发展到酶电池新阶段。由于酶的催化反应，就有电流产生。

　　1980年，牛津大学和肯特大学合作研制成功醇脱氢酶金属电极，以甲醇为原料，产生电能，酶电池虽然刚刚崭露头角，但它已在科学研究、临床化验、通讯、航标等方面广泛应用，酶电池供电的通信装置已在太空中使用，以酶电池推动的船舶也已在海上航行。

冰洋发电

　　冰洋发电是又一种形式的海洋温差发电，不过它的冷源、热源与通常所说的海水温差发电完全不同。

　　冰层是一个良好的绝热体，冰面上的气温在—20℃以下，而冰层下面的海水往往在—1℃到3℃之间，温差达20多度，冰洋电站就是利用这种温度差来发电的。

　　冰洋发电站结构很简单，用水泵把冰层下面温暖的海水抽入蒸发器，与工作物质混合，在低温环境中，海水蒸发成蒸气，推动汽轮发电机工作，产生电能。

　　工作物质的选择很重要，要求选择在0℃时汽化、—20℃时又会液化的物质。丁烷在常压下—10℃时就会沸腾，故常用来作为冰洋发电的工作物质。

　　冰洋发电的突出优点，是冷源、热源之间的距离只隔几米或几十米的冰层，因此建立这种电站不必象海水温差发电那样需要很长的冷水管。

　　冰洋发电站特别适合于给极地考察基地供热使用。

放射性同位素发电

　　世界上第一个放射性同位素发电装置在80年代后期试验成功，这个装置在280天左右的时间内，发电11600度。

　　随后，美国原子能委员会研制了一种坚固紧凑的同位素发电装置，给空间和地面仪器设备供电使用。

　　放射性同位素发电的原理是利用某些放射性同位素蜕变时放射出来的粒子所带的动能转变为辐射能，然后通过核技术将这种辐射能转变为电能。

　　一种给人造卫星仪器供电的、功率为500瓦、使用期为60天的同位素电池已研制成功。后来又研制了另一种新的、更有效的同位素电池，功率分10瓦，60瓦，100瓦三种。

　　同位素发电装置的结构是：它的核心部分是装有放射性同位素的热源，它的外面是换能设备，第二层是防御辐射的屏蔽层，最外面一层是同位素电池的外壳。

　　放射性同位素电池发电设备用途很广，可以应用到任何设在边远地区的，无人维护的，较少受环境影响和灾害严重，需要长寿命，低功率电源的地方。例如偏僻边远地区，导航设施，通讯中继站，森林的火灾报警器，极地气象站，导航浮标等。可以预料，放射性同位素电池不论在地球上，还是在宇宙空间将会起到越来越重要的作用。

超导发电

　　日本九州电力公司从今年开始在电厂做超导发电试验。

　　超导电力贮存装置是利用超导状态的金属无电阻的性质贮存电能，在电力富余的夜间蓄电，白天用电高峰期供电。

　　制造这种超导电力贮藏装置，是用铌钛合金为主要材料制成线圈，由液氦冷却到4K温度时使用，电力贮存效率为90％。在贮藏电力能力取得进展后，日本科学家还准备用其直接发电提供能源。

　　此外，日本、我国正积极研究地热发电装置，因为日本多火山，我国西藏地热丰富，这种发电同高温岩体发电具有异曲同功之处，仅设备不同而已。

　　可以预料，随着科学技术的飞速发展，人类将开发更多的发电途径，为经济的飞速发展提供充足的动力。