乘著空氣去旅行

蘇更林

空氣能作為一種可再生的清潔能源，具有極其廣闊的應(yīng)用空間。說起空氣能，許多人會覺得不以為然，空空如也的空氣中能蘊(yùn)含什么能量呢？其實(shí)，空氣能還真是一種清潔高效的能量，并且我們早已在日常生活中享受到了空氣能的恩惠，空調(diào)器就是典型的例子。近年來推出的一種新型高效節(jié)能熱水器——空氣能熱水器，就是空氣能造福人類的例證。

400%的能源效率是

如何創(chuàng)造的？

我國2013年10月實(shí)施的熱泵熱水器標(biāo)準(zhǔn)，居然要求能效比達(dá)到3～5，這平均400%的能源效率是如何創(chuàng)造的呢？要說明這個問題，我們還得從空氣能熱水器的工作原理說起?？諝饽軣崴鞯娜Q為“空氣源熱泵熱水器”，其工作原理與空調(diào)器極為相似，采用少量的電能驅(qū)動壓縮機(jī)運(yùn)行，高壓的液態(tài)工質(zhì)經(jīng)過膨脹閥后在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)為氣態(tài)，并從空氣中吸收大量的熱能；氣態(tài)的工質(zhì)被壓縮機(jī)壓縮成為高溫、高壓的液態(tài)，然后進(jìn)入冷凝器放熱而把水加熱……如此不斷地循環(huán)加熱，可以把水加熱至50℃～65℃。

在這一過程中，消耗1份的電能驅(qū)動壓縮機(jī)運(yùn)行，同時可從環(huán)境空氣中吸收轉(zhuǎn)移約4份的熱量到水中。由于空氣能熱水器耗電量只有等量電熱水器的1/4，即相當(dāng)于使用同樣多的熱水，空氣能熱水器耗電費(fèi)用只需電加熱的1/4。

由于空氣能熱水器不使用電直接把水加熱，因此沒有電元件與水的接觸，這樣就從根本上消除了觸電隱患，且不存在燃?xì)鉄崴鞯囊谎趸贾卸镜劝踩[患?？諝饽軣崴髦皇菍⒅車諝庵械臒崃哭D(zhuǎn)移到水中，可以完全做到“零排放”，對環(huán)境幾乎不產(chǎn)生影響，是真正的環(huán)保型熱水器。

“能量銀行”中的新面孔

如今，清潔能源異軍突起，并呼喚儲能技術(shù)日益完善和發(fā)展。這里的儲能技術(shù)指的就是“能量銀行”。有了“能量銀行”，像風(fēng)能和太陽能等間歇性綠色能源技術(shù)將獲得更廣泛的應(yīng)用，并幫助能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更有效的供需平衡。

目前，在生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛采用的大規(guī)模儲能裝置主要為抽水蓄能，發(fā)展新型儲能裝置一直是一個前沿性的課題。為了輸出西北豐富的風(fēng)能資源，我國迫切需要配備大規(guī)模的儲能裝置。但由于很多地區(qū)并不具備建設(shè)抽水蓄能電站的自然條件，因此需要采取其他可行的儲能手段。有科學(xué)家提出，用壓縮空氣的辦法來儲存能量，不失為一個大規(guī)模儲能的理想解決方案。

壓縮空氣儲能指的是在高壓情況下通過壓縮空氣來存儲大量的可再生能源，然后將其存儲在大型地下洞室、枯竭井或蓄水層里。在非用電高峰期，用電機(jī)帶動壓縮機(jī)將空氣壓縮進(jìn)一個特定的地下空間存儲。然后，在用電高峰期，通過一種特殊構(gòu)造的燃?xì)鉁u輪機(jī)釋放地下的壓縮空氣來進(jìn)行發(fā)電。壓縮空氣蓄能電站作為一種新型電能存儲系統(tǒng)，具有動態(tài)響應(yīng)快、經(jīng)濟(jì)性能好、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，可提高供電質(zhì)量、調(diào)峰填谷、負(fù)荷平衡，并保證機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

壓縮空氣儲能是一種技術(shù)比較成熟的儲能手段。早在1949年，美國就受理了第一個關(guān)于空氣儲能的專利。1978年，第一臺商業(yè)運(yùn)行的壓縮空氣儲能機(jī)組在德國誕生。此后，在國外壓縮空氣儲能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。有專家預(yù)測，我國的壓縮空氣儲能在未來將會迎來一個快速的發(fā)展期。

壓縮空氣動力汽車

為了應(yīng)對能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，開發(fā)清潔動力汽車成了當(dāng)務(wù)之急。目前，清潔動力汽車的動力方案有多種，壓縮空氣動力汽車就是其中之一。

壓縮空氣動力汽車的工作原理與傳統(tǒng)汽車基本相同，最大的差別在于汽車動力的來源不同。壓縮空氣動力汽車使用高壓壓縮空氣作為動力源，汽車在運(yùn)行時將壓縮空氣儲存的壓力能轉(zhuǎn)換為其他形式的機(jī)械能。壓縮氣體動力發(fā)動機(jī)在工作時，高壓氣體進(jìn)入某一工作腔，氣體的壓力使其推動活塞或葉片對外做功，氣體體積發(fā)生膨脹，溫度和壓力降低，氣體具有的內(nèi)能部分轉(zhuǎn)化為了活塞或葉片的動能。

由于空氣資源取之不盡、用之不竭，因此空氣能源是一種可持續(xù)的能源。同時，由于空氣壓縮做功是一種物理過程，沒有高溫高壓的燃燒過程，因此排放的尾氣為純凈且溫度較低的空氣，對環(huán)境沒有污染，而且有助于減輕城市熱島效應(yīng)。但空氣能源的能量密度比較低，因此儲存壓縮空氣需要在車內(nèi)占據(jù)一定的空間，這樣一來該動力汽車的連續(xù)行駛里程會較短。這些特點(diǎn)使得壓縮空氣動力汽車的發(fā)展存在一定的局限性。

據(jù)悉，目前世界上有許多國家開發(fā)出了不同風(fēng)格的壓縮空氣動力汽車原型。美國一家汽車公司正在研制生產(chǎn)一種空氣動力汽車，這種汽車通過壓縮空氣和一個小型的常規(guī)引擎來提供動力。這種空氣動力汽車完全依靠壓縮空氣能夠行駛32千米，當(dāng)引擎發(fā)動后將能夠行駛更長距離，最高時速可達(dá)150千米。法國某汽車公司宣稱，將在2016年推出空氣動力汽車。印度研制成功的一款依靠空氣提供動力的汽車，最高時速可以達(dá)到每小時108千米。該汽車可以在“加氣站”加壓縮空氣，也可以使用內(nèi)置壓縮機(jī)自己加氣。

也許，未來有一天我們會乘著空氣能汽車去旅行，那該是一件多么愜意的事情?。?/p>

【責(zé)任編輯】龐 云endprint