书城科普人类的生活:能源科学知识3(青少年科普知识必读丛书)
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第2章

人造太阳伞

1993年2月4日,俄罗斯科学家成功地在离地面350千米处张开一把特制的太阳伞,把阳光反射到地球上来,犹如在太空升起了一颗“人造月亮”。其亮度相当于月亮光2~3倍,在短短的6分钟里,它向处于黑夜的欧洲地区反射了一道约数千米宽的光带,从南向北依次照亮了里昂、日内瓦、伯尔尼、慕尼黑和白俄罗斯,6分钟后自行烧毁,完成神圣的使命。这是人类历史上利用太阳伞首次成功地反射阳光,它揭开了人类照明和能源史上的新的一页。

太阳伞其实是用很薄的涤纶反光膜制成,由无人驾驶“进步”号货运飞船携带到“和平”空间站后,在离“和平”站160米处,飞船头部卷筒以每秒570°的速度旋转,在离心力作用下将薄膜太阳伞打开,这顶太阳伞直径为22米,这时太阳伞距离“和平”号空间站320米,此时飞船卷筒旋转速度为每秒84°,足以使太阳伞绷紧,整个太阳伞重40千克,薄膜只重4000克。

人类平均能耗

世界各国能源消费水平有很大差距。据能源经济学者分析,现代化社会人口平均最低限度的能源消费量为1615千克标准煤,而美、英、德、法等国能源消费量平均每年每人为6700千克,超过最低限度4倍以上,美国超过7~8倍。这些发达国家人口只占世界人口的10%,而能源消费已达世界总能耗的40%。中国人口平均能耗仅有620千克,仅为最低限度的2/5。资料表明,现代化社会每年每人平均最低能耗1615千克标准煤中,衣108千克,食323千克,住323千克,行215千克,其他646千克。

人工能源

人工能源(二次能源)是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源,如煤气、汽油、煤油、柴油、电力、蒸汽、热水、氢气、激光等。其中,已被人类广泛利用并在人类生活和生产中起过重要作用的能源,称为常规能源,通常是指煤炭、石油、天然气、水能4种。而新近才被人类开发利用,有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源,相对于常规能源而言,在不同的历史时期和科学技术水平情况下,新能源有不同的内容。

据世界能源会议统计,世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨,预计还可开采200年。探明可采石油储量共计1211亿吨,预计还可开采30~40年。探明可采天然气储量共计119万亿立方米,预计还可开采60年。探明可采铀储量合计235.6万吨(未包括中央计划国家),如果利用得好,可再用2400~2800年。全世界可开发水电装机容量共计22.6亿瓦,年发电量可达9800瓦,可长期开发利用。

为了缓解能源的供需矛盾,世界各国都在积极研究开发新能源,特别是再生能源,以保证人类长期稳定的能源供应。这方面的措施主要有,发展核能和利用太阳能、生物能、氢能、地热能、风能、潮汐能、海洋温差、波浪发电等。

人造能源“树”

德国人亨特·维格纳发明了一种人造能源“树”,“树”上的15片大叶子是聚酯制成的。他用这棵“树”来供应他家的暖气并使一个小游泳池保持一定的温度。叫它“树”是因它的样子像树。

能源树的供暖原理是:在有温差的情况下,热向冷转化。“树”本身中空,叶子中间也是空的,里面有一种水和防冻剂的混合液体。设在房子里的靠小量电能推动的热泵使液体温度始终比外界温度低5℃。

15片叶子从外界潮湿的气流中吸收热量,热泵又使液体温度重新下降,进行循环,由此获得的热量被输送到暖气片上或输入热储存器里储存。在外界温度接近0℃而潮湿空气能在叶子表面呈结晶状态时,能源树发挥的功能最佳。该树已经于1982年成批生产。

染料敏化电池

染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理,研制出来的一种新型太阳电池,其主要优势是:原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单,在大面积工业化生产中具有较大的优势,同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的,部分材料可以得到充分回收,对保护人类环境具有重要的意义。自从1991年瑞士洛桑高工(EPFL)M.Grtzel教授领导的研究小组在该技术上取得突破以来,欧、美、日等发达国家投入大量资金研发。