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Lack of electricity? Vegetable greenhouses to find! - Leonardo da Vinci's creative

缺電?到蔬菜大棚裡找!——達芬奇的創意

本報特約撰稿 前衛
  太陽為人類尋找能源提供了無數的答案,隻要我們留意就會有無數令人驚喜的發現。

  經濟發展導致電力短缺,人類需要越來越多的電能。

http://www.people.com.cn/BIG5/huanbao/36686/2810794.html
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人類並不是缺乏發電的能力,隻是用煤發電所產生的二氧化硫、粉塵和二氧化碳等等污染,使得城市空氣質量惡化,所以用煤發電的熱電廠基本上已經快要被淘汰。核電站污染小,能量大,但是日后堆積如山的核廢料,永遠是一塊壓在心上的石頭。水力發電原本被認為是環保能源,但近年來的研究發現,水電站不僅破壞生態,還可能是河流在幾十年之后干枯的罪魁禍首。

  有沒有一個更好的辦法,既能獲得能量又不污染環境呢?

  達芬奇的創意

  歐洲文藝復興時期,達芬奇曾經設計過一個聰明絕頂的方案:他讓太陽光照射一個溫室,空氣受熱溫度就會上升,然后他讓熱空氣通過一根高聳的煙囪,帶動風輪發電。

  受此啟發,1981年,德國建筑設計大師Jorg Schlaich在這個基礎上建造了一個可以用來大規模發電的設施模型。西班牙政府對這個不冒煙的“煙囪”和不用燃料的“發電站”很感興趣。在首都馬德裡東南方150公裡的Manzanares留了一塊地給Schlaich建“電廠”。在德國政府技術與研究部的贊助下,“電站”開工。

  於是,在南歐的一片荒地上,出現了一條高195米的“煙囪”,它矗立在一個直徑為240米的塑料薄膜平面中央。塑料薄膜隻有0.1毫米厚,具有防紫外線功能,壽命能達到15年。走進去一看,裡面極像一個農家大棚。塑料薄膜的下面,大約有兩三米高,可以開進汽車。最靠近“煙囪”的地方,離地面10米高,有一台直徑10多米的風輪發電機在飛速旋轉,風速表顯示,風的速度達到每小時60公裡。此時風輪處的溫度為50攝氏度,“煙囪”頂部的溫度大約30攝氏度,溫差這麼大,難怪有這樣高的風速了。除此以外,這座發電廠就沒有其他東西了。就是這麼簡單的設備,卻能發電5萬瓦,而所有建造費用才100萬美元,性價比優勢凸顯。此外,建造者沒有想到,原來這一片缺水的荒漠地,居然植物長得郁郁蔥蔥。原來,是熱空氣在夜間凝結后,出現了露珠,久旱逢甘露,植物不茂盛都難。

  建造者另一個沒有想到的是,這座風力發電站不僅在艷陽高照時能發電,夜間的發電量也不遜色。這是由於白天的照射,地面吸熱時間較長,到了夜晚外界空氣的溫度減低,地面就向外釋放熱量。這同夏季的夜晚屋內悶熱的道理是一樣的。而夜間外面的空氣溫度大幅度降低7~8度,溫室裡面的溫度減少並不多,因此,仍然存在一個較大的溫差,仍然能保持風速。

  挑戰核電站

  經過8年的運行,Schlaich積累了更充分的經驗,完善了這種太陽能發電站。幾年前他又有了一個更大膽的動作,他花了17個月研究了一個規模更大的電廠。這時候澳大利亞EviroMission公司找上門來,提出要建一個發電量20萬千瓦的太陽能電廠(20萬千瓦和一個普通熱電廠的發電能力不相上下,中國的秦山核電站一期工程投資17億元人民幣,建成投產的發電能力也不過30萬千瓦)。

  澳大利亞EnviroMission公司的這座電廠坐落於維多利亞州的Mildura城郊。佔地面積和一座普通熱電廠差不多,其主要結構是玻璃的溫室,不過直徑要大得多,達到7公裡。“煙囪”要高得多,為1000米。設計師說:“理論上說,溫室越大,‘煙囪’越高,發電量越大,當然我希望無限大。”溫室和發電量大體上遵循這個比率:3萬千瓦發電量大致需要直徑2200米的溫室,10萬千瓦發電量大致需要直徑3600米的溫室,20萬千瓦理論上需要4000米,但為了保險起見,設計師把溫室直徑設計成了7000米。

  Schlaich說,1000米高的建筑,在歷史上絕無僅有,巴黎的埃菲爾鐵塔不及它的1/3,紐約的帝國大廈不及它的1/2高,因此,目前暫時設計這個高度。這座發電廠用途太多了,不僅可以做地球上最高的建筑物,出租給電信公司、電視台,還可以成為一個旅游景點。它不僅能為電器提供能源,還可為人體提供能源——它是地球上最大的蔬菜大棚。別看這個直徑200米的“煙囪”這麼高,但它隻不過是25厘米厚的鋼管而已,Schlaich暫時沒有透露他將用什麼方法保証這條1000米高的鋼管能抵抗住空中每小時120公裡的風速。不過從他以往設計的無數高樓大廈可以推斷,他一定能給人們帶來意外的驚喜。

  為了保証陰晴風雨和白天黑夜所發的電基本穩定,Schlaich進行了精密的計算:“煙囪”每升高100米,與地面的溫差就有一攝氏度,也就是說如果當天的室外氣溫為30攝氏度,“煙囪”頂部隻有20攝氏度。而由於溫室的聚熱作用,在溫室中心位置空氣溫度為70攝氏度,邊緣的溫度逐漸遞減。在如此大的溫差下,煙囪裡的風速夜間也能達到每秒19米,也就是大約每小時60公裡。為了增強夜間發電的效率,Schlaich還在環繞溫室的中央部位,鋪設了3條黑色的陶瓷粗水管,以便更好地儲存和釋放日間吸收的太陽能。

  市場前景

  Schlaich透露,2005年澳大利亞這個20萬千瓦電廠項目完成后,下一個項目已經同印度基本談妥。這樣的發電廠造價7億美元。雖然初期造價比建設一座普通火力發電廠高,但是這種發電廠的優勢在於省掉了燃料以及由燃料產生的各種費用,需要維護的主要是32台風輪發電機,這樣一座發電廠,100名員工就足夠了。除了這方面成本小,電廠的高塔帶來的旅游收入,溫室的農業產品收入都不可低估。

  Schlaich相信會有很多國家的投資公司找他。現在跟他接洽的人就有來自美國、墨西哥、約旦、越南、巴基斯坦、印度、埃及和中國。不過,這種發電廠在發達國家的市場應該比發展中國家的市場更大,因為很多發達國家都簽署了《京都協議》,承諾在2010年把二氧化碳的排放大幅度減下來,以防止地球的溫室效應造成南北兩極冰川快速融化。而澳大利亞的這座電站建成后,每年能減少二氧化碳排放75萬噸,這個數字極具誘惑力。事實上,美國已經表示希望在亞利桑那、內華達、得克薩斯、新墨西哥、加利福尼亞等地建一批這樣的發電廠。

  Schlaich風趣地說:“別人發電制造溫室效應,我用溫室效應造電。太陽為人類尋找能源提供了無數的答案,隻要我們留意就會有無數令人驚喜的發現,誰又能懷疑將來我們不能從冰雪中找到能量呢。”

http://www.people.com.cn/BIG5/huanbao/36686/2810794.html

來源:《青年參考》 (責任編輯:張莉)

Solar Chimneys, Vortex, Energy Towers
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