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未来是储能的世界吗?【附表】

2014-08-05 11:32
雷本祖
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  储能即储存能源,这个能源可以是热能、电磁能、机械能、化学能等,人类已找到了可储存这些能量的材料。储热能比如用熔融盐,储电磁能比如用电容器或超导体,储机械能比如用飞轮或抽水蓄能电站,储化学能比如常见的各种电池。储存光能、核能也是储能的一种,但人类还没有找到可人工储存这两种能量形式的材料。

  能量密度这个指标是一把双刃剑,指单位体积或质量的物体所能储存的能量。能量密度太低,表示这种储能材料不经济——要很大或很重的物体才能储存够多的能量;能量密度太高,表示这种储能材料不安全——在有限空间或质量的物体内储存巨大能量,这个物体就是炸弹,比如小巧的核弹头内储存着大量的核能,释放能量时产生巨大破坏力。

  储能的动力

  围绕这个指标,人类一直在寻求平衡,希望能够找到一种安全且能量密度高的储能材料。很幸运,人类很早就发现了适合的储能材料——煤炭、石油、天然气。这是地球给人类的馈赠,经过了数亿年的光合作用和地质运动,地球将能量密度低的太阳能,储存到了这些能量密度高且利用相对安全的化石能源中。人类也因此进入了现代文明。

  不过地球母亲的馈赠毕竟是有限的,人类使用化石能源的速度远远超过地球能承受的限度,人类只好再另觅能源。太阳能,以及由太阳能所产生的风能、海洋能(潮汐能不是来源于太阳能)、生物质能,步入人们的视野。只不过人类没有足够的智慧和足够的时间,让这些能源也变成化石能源一样的高密度能源,大部分是通过发电,直接并迅速地利用了这些能源。

  但这些能源最大的问题是时有时无的间歇性和时大时小的波动性,并且还很难预测,这使得一直想认识世界改造世界的人类非常懊恼,于是在用能需求不变的前提下,只有两种办法,一种是把一个地方多余的能量运到另一个需要能量的地方去,另一种是把多余的能量储存起来,等需要的时候再用。

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