空氣變身“超級充電寶”

隨著智能手機等移動數(shù)碼產(chǎn)品功能的不斷發(fā)展，人們對其充電需求持續(xù)增加。充電寶也逐漸成為大家外出常備。蘇教版科學三年級上冊第一單元《認識空氣》，為我們介紹了無處不在的空氣，神奇有趣。本期，空氣搖身一變，竟成了“超級充電寶”！我們快跟隨南京市赤壁路小學的宋薔老師一探究竟吧！

壓縮空氣

空氣是地球大氣層中的混合氣體，由于氣體分子之間存在比較大的間隔，所以空氣可以被壓縮。對密閉容器中的空氣施加壓力時，空氣的體積就會被壓縮，內(nèi)部壓強就會增大。當外力撤銷時，在內(nèi)部壓強的作用下，空氣又會恢復(fù)原來的體積。如果容器中有可以活動的物體，當空氣恢復(fù)原來的體積時，該物體將被容器內(nèi)空氣的壓力向外推彈出來。

其實，生活中，我們經(jīng)常接觸到壓縮空氣。比如，吹鼓氣球，再放開它，看著它飛馳穿過房間。再比如，向籃球、排球、足球以及車胎里充進壓縮空氣，充進的氣體越多，球就越硬，車胎也越鼓。

能量氣體

人們將空氣進行壓縮，使空氣被迫進入一個小空間，這時它的分子會移動得更快并產(chǎn)生能量，這種能量可以根據(jù)需要釋放和使用。所以，壓縮空氣也被稱為“能量氣體”。它是僅次于電力的第二大動力能源，能為生產(chǎn)提供動力。事實上，幾乎每一道生產(chǎn)工藝都會用到壓縮空氣。它的應(yīng)用范圍遍及石油、化工、冶金、電力、機械、輕工、食品、醫(yī)藥、國防等行業(yè)和部門。

礦工使用電鉆一樣的機器采煤時，電鉆的桿可不是在旋轉(zhuǎn)，而在啪啪響著，煤塊就大塊大塊地飛落下來，用的就是壓縮空氣開動的風鎬。

與其他能源比，壓縮空氣具有明顯的優(yōu)勢：輸送方便，沒有特殊的有害性能，沒有起火危險，不怕超負荷，能在許多不利環(huán)境下工作，而且取之不盡。

壓縮空氣儲能

儲能是指利用化學或物理的方法，將產(chǎn)生的能量（主要是電能）存儲起來，并在需要時釋放。大規(guī)模儲能，還是要看物理儲能，比如抽水蓄能、壓縮空氣儲能等。

盡管抽水蓄能目前技術(shù)成熟、效率高，但抽水蓄能電站對地理條件要求較高，既要有一定的地勢落差，又需要充足的水源，且占地面積大，能滿足建抽水蓄能電站的地方不多。而壓縮空氣儲能對地理條件要求相對較低，地區(qū)適應(yīng)性更強，具有規(guī)模大、效率高、環(huán)境友好、原料取材方便等優(yōu)點。

壓縮空氣儲能就像“充電寶”，工作過程分為兩個環(huán)節(jié)：儲能過程和釋能過程。儲能過程就相當于我們給自行車輪胎打氣。當用電需求少的時候，利用低谷電等過剩電力對空氣進行壓縮，將高壓空氣密封在地下儲氣室中。釋能過程就相當于打開輪胎氣閥，讓空氣跑出來。在用電高峰釋放壓縮空氣，通過推動汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電。

鹽穴：天然的儲能罐

壓縮空氣儲能的電站把空氣存在哪里呢？放在儲氣罐中嗎？這當然也是一種選擇，但是這么多空氣，如果需要人為制造巨大的容器，成本極高。那該怎么辦呢？科研人員選擇了鹽穴。

鹽穴就是鹽礦開采后留下的礦洞。鹽礦的開采用的是水溶開采方式，在地底下則會留下礦洞，容積可達數(shù)十萬立方米，具有容積大、密閉性好、穩(wěn)定性高的天然優(yōu)勢。世界上第一座壓縮空氣儲能電站誕生在1978年的德國，它的壓縮空氣儲藏室就在地下600米的鹽穴里，從建成到現(xiàn)在已經(jīng)運行了40多年，仍非常穩(wěn)定，可靠性也很強。

我國的“超級空氣充電寶”

我國鹽穴資源豐富，且多數(shù)處于閑置狀態(tài)，適宜儲存石油、天然氣等重要戰(zhàn)略物資。經(jīng)過多年的鉆研和創(chuàng)新，我國的科研人員自主研發(fā)出“先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)”。從2016年至今，一座座自主研發(fā)的新型壓縮空氣儲能電站陸續(xù)建成：貴州畢節(jié)10兆瓦先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)，日發(fā)電量最多達4萬千瓦時，相當于3000戶普通家庭一天的用電量。江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能供電系統(tǒng)，利用廢棄千年鹽穴儲存壓縮空氣，年發(fā)電量達1億千瓦時，全年可節(jié)約標準煤3萬噸，減少二氧化碳排放6.08萬噸。

在壓縮空氣儲能領(lǐng)域，中國人一直在努力奔跑，逐步實現(xiàn)從追趕到領(lǐng)先的跨越。儲能技術(shù)是新能源發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，期待著未來有更多新型儲能技術(shù)能夠齊頭并進、開花結(jié)果，改寫能源格局，推動能源革命！