随着人们科学技术的而发展,一些以前看起来并不现实的事情我们也随之实现。
比较典型的代表就是人类的宇航技术、生物技术、信息技术和能源技术的突破发展。
我们从第一次工业革命开始,人类发展就进入了快车道。我们的技术发展不是匀速前进的、而是加速前进的。
试想一下十年前也就是2014年的时候,您手里的智能手机网速快吗?
那个时候出行高铁还有衣食住行各个方面肯定不如现在便利,有时候充个话费可能还相当麻烦。
但是随着第三次科技革命乃至第四次技术革命的开展,我们现在的生活已经变化很多。
智能家居、智能汽车的出现,人工智能和现实之间的高度融合,这些都在潜移默化之中改变我们的生活。
但是我们要明白,人类能够实现科学技术的跨越式发展,他离不开能源的支撑。
能源对于现在的人类社会而言是决定一切的。这句话可能说的过于肯定,但是举一个建大的例子您就明白了。假如现在停电了,停一天的话您受得了吗?如果停一个星期呢?
这样的假设我们想都不敢想,关键现在也没经历过这么长时间的停电。为什么现在我们感受不到能源压力?
这就是中国电网和相关部门在背后的统筹协调,但中国在巨大人口规模基础上的资源消耗总量绝对不小,我国的能源安全还是非常重要的。
一项新技术赢得了大家的广泛关注,因为这项技术推广开来之后,以后的“空气”也能发电了,这究竟是怎么回事?
一、中国发电和能源保障
能源消耗程度和一个国家的经济发展程度、人口规模是密不可分的。一般而言经济越发达的国家他们的能源消耗就越快,比如以美国为首的西方发达资本主义国家等。
人口规模巨大那对资源的消耗也不小,这一点不必讳言,因为人生活在这个世界上就是会直接或间接的消耗能源的。
比如印度、中国和美国等人口数量庞大的国家。我们每年直接消耗的天然气、煤炭和石油等化石能源就是天文数字,间接消耗更多。
中国还“很不幸”的集齐了资源消耗大的两大因素:经济发展迅速和人口规模巨大。
但是我们虽然消耗的资源多,我们也不是无节制的消耗资源,相反,我们比世界上任何国家都懂得资源的节约利用,无论是不可再生资源还是可再生资源的利用。
根据中国电力发展报告2023显示:中国2023年全年累计发电量达到了8.7万亿千瓦时,同比上涨3.6%。
虽然其中的火力发电占到了70%左右的比例,但这个比例正在逐年减小。
我国一次性能源生产总量达到了46.6亿吨标准煤,同比上涨9.2%。非化石能源发电装机总量达到了12.7亿千瓦,同比占49.6%。风力、光伏新装机1.2亿千瓦,大电量首次突破1万亿千瓦时。
这也是现在中国发电构成的一个突出特点:清洁能源比重快速上升。
因为现在整个地球的生态环境和人类可持续发展的要求,世界各国对于能源的利用和管控是越来越严格。
但是这总得需要一个过程,人们不可能立刻摆脱对化石能源的依赖。
就像是在发电这一关键核心领域一样,可再生能源和不可再生能源有个自的缺点和长处。
化石能源等非可再生能源进行发电的好处就是:发电量稳定,因此现在还是发电的主体。
但不可再生能源发电的不足之处也显而易见:资源不可再生,另一点就是严重污染环境。那么清洁能源发电的好处有哪些呢?它集中体现在:能源可再生且几乎没有环境污染。
但是清洁能源发电的弊端也显而易见:像风力发电、水力发电以及潮汐能、地热能发电等等,受到自然环境限制比较大,发电量十分不稳定,这就不能满足人们持续发展的需要。
因此我们现在一方面在改进技术,提高清洁能源发电的效率和稳定性,另一方面在不断较少对不可再生资源的依赖程度,我们在不断探索新的清洁能源加以替代。
功夫不负有心人,一种新的发电方式被我们找到了:空气发电,空气发电方式的构想早在上世纪五十年代就已经被德国科学及提了出来,但是到本世纪才有重大突破。
2013年中国兰州某试验基地内,科学家们以蒸汽火车头为牵引,以特制设备进行试验来进行空气发电。
根据实验最后的数据显示:预计单台机发电量能够达到30wKW,这种机器可以安装在火车、轮船和汽车上,有较大的的发展前景,那么空气发电能实现全面应用吗?
二、空气发电是怎么做到的?
我们先来回答上边的问题:空气发电现在已经实现了实践运用。
根据德国媒体报道,德国已经建成了一座290MW的使用空气储能技术进行发电的发电站,他的工作效率几乎和水力发电站持平,这也是世界上为数不多的投入实际工作的空气发电站,具有里程碑式意义。
我么平常接触到的清洁能源也就是水力发电、风力发电,先进一点的还有地热能发电以及潮汐能发电。这些都是我们能够理解范围之内的,但是空气发电是什么?
相信这是大多数人共同的疑问:“空气发电究竟是怎么实现的?”别急,我们接下来就跟随中国电网工程师们的介绍来揭开这神秘的面纱。
1.空气发电的原理
其实空气发电的原理也没有那么神秘,大家猜不透他的原理大概率是被这个“空气发电”的名字唬住了、空气发电可不是燃烧空气发电,也不是消耗空气发电,而是压缩空气发电。
首先,到了晚上工厂停工、人们休息的时候,这时我们的用电量开始大幅度降低。
空气发电装置在这时开始运作起来,他通过电力将周遭的空气进行极限压缩,并且储藏在一个储能罐子中,可别小瞧这个储能罐,这可是需要特定材料和特别技术制造的。
其次,在白天人们的用电量开始逐渐上升。这时候我们就可以把晚上压缩起来的空气释放出来,这个时候经过高度压缩的空气带动汽轮机发电大力发电,以缓解我们白天的用电紧张。
根据中国电网的工程师介绍道:“这样的储能装置每天的发电量能够达到40000千瓦时,换作居民用电就能够满足3000户家庭每天的用电需求。”由此可见这个空气发电的发展前景还是相当可观的。
2.空气发电的技术难点在哪?
空气发电别说技术难点了,很多人以前听都没听说过,对于中国电网的科研工作者们而言也是这样,他们虽然知晓这是上世纪人们就提出过的想法,但那个时候也只是想法。
虽然德国已经建立起一个以空气发电为主导的发电站,但是像这种绝密技术根本不可能公开。
而且就算原理公开了,一些关键设备的制造大家也是两眼一抹黑、啥也不知道。
对于中国的科技工作者而言,首先是没有设计图纸,没有可以参考的现实模型,其次是空气发电设备的几个关键零部件怎么设计制造。这都是我们需要考虑的问题。
整个空气发电装置大概有什么部件我们经过长时间摸索也能划分的很清楚,从上边的发电原理我们就可以看出来。这无非就需要:压缩机、膨胀机、蓄热转热器和集成控制器。
但是我们这边说的简单,这四个关键零部件怎么制造、怎么设计?这都需要我们的科研人员一点点摸索才能摸素出来的,也正是在中国电网科研工作者不懈的努力下,我们也终于制造出了样机。
三、未来空气发电的方向是什么?
空气发电作为一项新事物,他的可塑性是很强的。不过在这之前我们要首先明确一点,任何新事物都是不完美的,他总需要一个不断改变和完善自己的过程,空气发电装置亦是如此。
那么未来空气发电装置总的方向是什么?其一就是要提升整个装置的运行效率,这一点十分重要,因为无论是火力发电还是水力发电、地热能发电,我们能源转换效率还是太低了。
平常在大马路上跑起来的燃油车对石油能源的运用效率更低,这是有据可查的,所以空气发电装置未来一个重要的点就是提高系统运行效率。
其二,要在关键部件上实现创新,我们要争取实现关键零部件的全部国产化,到最后争取100%全国产。
零部件的自主研发能力是基础,也是我们后续精进空气发电装置的根脉所在。
其三,也是最重要的:提高系统运行安全。在这个装置中我们看到设计压缩、发电、转换器等等,这都是操作起来危险系数非常高的部件。所以安全生产,永远是第一位。
结语
科技改变世界,技术影响生活,我们的生活就是在技术创新中不断变得美好起来,也是在科技成果转化中不断变得丰富起来,我们的生活、国家的发展、人类的进步都基于此。
人们意识到化石能源使用的危害性这对于人类发展而言是一个值得庆幸的信号,我们现在也正在做出改变。
清洁能源使用不断提高,世界主要国家在“碳达峰”“碳中和”上做出表率。
一些列新的能源利用技术的出现,如我们这次说到的空气发电技术不断落实,这些都是积极信号,人类发展走向可持续的积极信号。
虽然我们在空气发电等新技术上要走的路还有很多,但是在我们的不懈努力下一定能够实现新的突破。
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