陸嵐
電燈、電視機、電冰箱、空調(diào)、手機、電腦、電動車、地鐵、輕軌、動車、高鐵、各種工廠生產(chǎn)用的機器設(shè)備……我們生活的世界,方方面面、時時刻刻都離不開電。源源不斷的電能是從哪里來的?科學家們?yōu)榱苏业接汁h(huán)保又高效的電能,在進行著哪些嘗試和努力呢? 聽起來超級炫酷的“太空發(fā)電站”到底是什么東西呢?別急,咱們一步一步地探個究竟吧!
各種電站顯神通
人類生活在地球之上,最善于利用大自然的力量來獲取能量了!瞧,為了獲得電能,人們召集了火、水、風,甚至是原子核,讓它們聽我們的調(diào)遣。
火電站
火力發(fā)電曾是人類最主要的發(fā)電方式。利用煤、石油、天然氣等燃燒產(chǎn)生熱能,再將熱能轉(zhuǎn)換成電能。因此火力發(fā)電站的主要形象就是“煙塵滾滾”。建成了火力發(fā)電站,電是有了,空氣卻臟了。燃燒排放出的含有二氧化硫的氣體,還會形成酸雨,危害環(huán)境、破壞生態(tài)平衡?;痣娬驹诠I(yè)污染中排名第一,成了我們必須大力治理的對象。然而,嚴峻的是,目前我國的火力發(fā)電量仍占總發(fā)電量的80%以上。
水電站
為了減少污染,滿足持續(xù)增長的用電需求,在減少火力發(fā)電站的同時,人們大力興建了利用水力發(fā)電的水電站。水力發(fā)電就是攔截河流、湖泊,將水流從高到低的位能變成動能,再利用動能推動發(fā)電機發(fā)電。你看,大壩聳立,大江大河被攔腰截斷,蓄水成湖,水電站建成了,可以發(fā)電了??墒撬娬窘o環(huán)境造成的危害也不可小覷。水電站把江河截斷,原本棲居在這里的魚類,產(chǎn)卵洄游受阻,會有滅絕的危險。水電站還會影響地殼穩(wěn)定,帶來滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。這可怎么辦呢?
風力發(fā)電站
人們將目光轉(zhuǎn)向了風。風力發(fā)電是靠風力帶動風車的葉片旋轉(zhuǎn),再將這種動能通過發(fā)電機轉(zhuǎn)化成電能。與火力發(fā)電和水力發(fā)電不同,風能作為一種清潔能源,利用起來既不會污染環(huán)境,又不會破壞生態(tài),因此風力發(fā)電也就越來越受到人們的重視??墒牵L力發(fā)電的缺點也顯而易見,那就是受環(huán)境、氣象等因素的影響很大,發(fā)電不穩(wěn)定,也不可控。
核電站
“核電”?聽起來像“核武器”一樣威力無邊的樣子。沒錯,核電站就是利用原子核裂變時所釋放的能量來發(fā)電的。核電站所使用的燃料一般是放射性
的重金屬:鈾、钚等,我們稱之為“核燃料”。利用核能來發(fā)電,不會產(chǎn)生污染空氣的有害氣體,在使用安全的情況下,是一種“綠色的電能”。然而,一旦發(fā)生核泄漏,放射性物質(zhì)對土地、海水甚至人類和各種生物都會造成巨大的傷害。
綠色的“太空電”
我們又把目光投向地球之外,與我們息息相關(guān)的太陽。太陽每時每刻都在釋放巨大的能量,到底有多巨大呢?太陽僅僅1小時釋放的能量,就足夠全人類使用1萬年至10萬年。這么大的能量該如何利用呢?
太陽能發(fā)電
利用太陽能發(fā)電有兩種方式,一種是把太陽產(chǎn)生的光能轉(zhuǎn)化成電能,另外一種是把太陽產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成電能。這可是又干凈又安全的發(fā)電方式呀!然而,利用太陽能也有不便利的時候,比如,陰天或者夜晚沒有陽光照耀的時候,冬天陽光減弱的時候,這都會造成太陽能發(fā)電的不穩(wěn)定。
太空太陽能發(fā)電站
如何才能讓太陽持久、穩(wěn)定地發(fā)電呢?科學家們想到了把利用光能和熱能的“太陽板”送到太空中去的好辦法!知道嗎?在太空中,太陽能的強度跟穿過大氣層到達地球表面的太陽能相比,要強5至10倍呢!而且,沒有了云層的遮擋,也沒有了白天、夜晚或者春夏秋冬的分別,我們可以盡情地使用太陽能發(fā)電了!
在太空中組建太陽能發(fā)電站,似乎沒有太大難度,比如國際空間站的電能就是一個小型太空發(fā)電站提供的。而最重要的問題是,太空發(fā)電站產(chǎn)生的電能如何輸送到地球上呢?這可愁壞了科學家們。架設(shè)高壓線輸送太空電能肯定是不行的,到底該怎么辦呢?
科學家們?yōu)榱嗽旄H祟?,開動腦筋、反復(fù)實驗,努力尋找輸送太空電的好辦法。于是,一種名為“微波無線輸電”的技術(shù)便產(chǎn)生了。
2001年5月,一位叫皮尼奧萊的科學家在美國大峽谷一側(cè),先把電能轉(zhuǎn)化或微波(一種電磁波),向大峽谷的另一側(cè)發(fā)射,另一側(cè)有一個微波接收器,它把接收到的微波再轉(zhuǎn)化成電能,結(jié)果這些電能點亮了一只燈泡。這次電能“無線輸送”實驗,沒有用到“電線”,傳輸?shù)碾娏侩m然很少,但它讓人們看到“無線輸電”的技術(shù)的確是可行的。
2015年3月8日,日本科學家利用微波無線輸電技術(shù)將1.8千瓦電能從A地傳送到了B地,這些電量已經(jīng)大到可以使用的級別,可以用來啟動電水壺、電烤箱、電飯鍋等一些用電“大件”了。
科學家利用微波輸電的“胃口”越來越大,他們計劃在未來幾十年內(nèi),在距地面3.6萬千米高的太空建造一座巨型光伏太空發(fā)電站,讓這座發(fā)電站不再受晝夜、陰晴和季節(jié)變化的影響,時時接受陽光高效穩(wěn)定地“照耀”,持續(xù)發(fā)出巨量電能,然后把這些電能用微波傳送方式輸送到地球,到時我們就會用上純綠色的“太空電”嘍!