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高兴
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未来6种节能减排 发表评论(0) 编辑词条

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未来6种节能减排编辑本段回目录

  想要找到一个创新的方法来解决世界上最棘手的技术挑战,我们呼吁美国那些最聪明的工程师和科学家们找到一个快速的解决方案。这里,提出了6个让未来能源更清洁,更高效,更安全的好点子,包括了核聚变,二氧化碳作为燃料,垃圾作为动力和超高效的家居设计。

  1. 把二氧化碳固定在石灰石中

  图1:地质学家彼得-科勒曼,在2009年4月1日为《大众机械》拍摄了一张图片,他手中拿着一大块橄榄岩,这种岩石可能是固碳的关键。

  10多年前,当地质学家皮特?科勒曼(Peter Kelemen)第一次在阿曼看见这种漂白的岩层的时候,他还不是很高兴。通常黑色的岩石才是橄榄岩,这种岩石的成分是他正在进行研究的。但是他发现每次橄榄岩暴露在外,很容易和空气中的二氧化碳反应并形成了类似石灰岩的碳酸盐。“我马上转移了我的研究方向。”但是在2004年他的观点转变了,科勒曼和他在哥伦比亚大学的Lamont-Doherty地球观测站的同事谈论如何把二氧化碳固定在地下并减缓全球变暖的速度时,他灵光一闪。大多数的固碳法都有形成二氧化碳定时炸弹的危险,因为随着温室气体源源不断地被储存到地下,所以总是会有涌出的危险。科勒曼想橄榄岩可能提供一个长期持久的解决方案。他的想法是,深入到大规模的岩层内部,加温,然后注入二氧化碳浓缩水。岩石就会变成碳酸钙,就可以持久稳固地收集二氧化碳气体了。科勒曼强调说在现实世界他的观点还需要进行可实施性研究。但是,在阿曼(拥有3000立方英里的橄榄岩)的实地考察证实,橄榄岩是大有前途的。下一步则是要在美国论证这个观点。

  2. 用核聚变来消灭核废物

  图二: 一种新的核聚变裂变混合反应堆的设计是由德克萨斯大学的一个小组创立的:机械工程系的埃里希-施耐德(右二)和(左起)的Michael Kotschenreuther,Swadesh Mahajan和Prashant Valanju,都来自核聚变研究所。

  探索控制聚变能量,要知道大多数未来的工程压要取得丰功伟业,都需要耐心和持久的信念。工作取得了进展,不过可行的反应堆可能要再等到十几年后。美国得克萨斯大学的研究人员最近揭开了一个核聚变裂变混合反应堆,这个两全其美的设备既可以处理传统的核电厂产生的最致命的废物,还可以同时产生能量。大部分核废物可在标准的裂变反映中重新用做燃料,尽管美国目前不是这样做的。混合反应堆将是下一步。它可以利用聚变反应来聚集残余的高危险的有中子的超铀废弃物,使它能够在裂变过程中完全的被烧毁。有三分之一的能源能反馈回裂变的过程,余下的700兆瓦将并入电网。根据高级研究科学家苏瓦迪士-马哈詹(Swadesh Mahajan)的研究,在最后,大约99%的核废物能够被清除。“我们真正要做得是想要告诉全世界,请允许通过标准的轻水反应堆来大规模的推广核能的使用,” 马哈詹说,“这是唯一可以很快取代煤作为主要能源的办法,不必担心废物,因为我们能够在20年内将为您提供解决方案,我们可以做到的。

  3. 建造不需要炉子的房子

  图三:换热器(左) :气流进出房子被小心控制。新鲜空气是通过一个热交换器,温暖的空气被排到外面。

  连续绝缘(右上) :阁楼的隔热材料位于螺栓之间。一个完整的绝缘外墙确保螺栓不会作为热桥梁,把热传导到外面。

  三层窗玻璃(右下) :窗框周围有多层次的泡沫,垫圈有一定的灵活性,确保严格、持久适用。

  传统美国家庭的房屋的下门缝、窗扇让热气跑了出去,或是热量直接穿过隔热性能差的墙壁。虽然风力涡轮机和太阳能电池板是令人印象深刻的绿色技术,有效地削减生活账单开支和减少环境影响的方式是生活在一个超高效的房子里——虽然不像正在开发的被动式房屋那样高效。厚的绝缘体不会让螺栓把热量传导到户外去,三层窗玻璃和一个整体的密闭的设计。在欧洲,6000户家庭在过去的十几年拥有了被动式房子的证书,还有成千上万的家庭正在获取证书,还没有完全达到严格的要求。根据能源效率顾问大卫?怀特,被动式房子在美国的东北部消耗的能量比普通家庭能节约90%。“被动式房屋被证实是最可靠和最有效的一个提高效率的一个办法。”怀特说。在德国,现成的窗户,垫圈和被动式房子的其它产品让建筑成本不超过传统房子的5%。在美国,价格可能溢涨至11%或者更多。怀特辞掉了绿色设计公司的工作,专门的研究被动式住房项目。他一天工作18个小时来应对越来越多的新客户的涌入。房市可能会崩溃,但是被动式房屋的市场前景良好。

 4. 继续聚变能的研究工作

图四:国家点火试验室(National Ignition Facility)将在2010年全面投入运作

  经过10几年观察一个研究为导向的含有磁性的“托卡马克反应装置”的脉冲等离子溅射,应该很容易的就抛弃聚变能这个梦想了。但是最终的清洁能源技术可能也意味着越来越接近了。国际核聚变实验室(ITER)预计这个世界上最大的托卡马克反应装置,将在2018年在南法完成。它可能是高效能电厂的一个雏形。明年192个激光器阵列构成的核心国家点火装置,在加利福尼亚州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室将开始点燃少量的氢,测试无磁性的核聚变方案。美国国家点火设施中心的主管埃德?摩西希望在几年后,这个仪器能够释放比预期还要多20倍的能量。“如果这个可行,在今后的十几年我们可以改变地缘政治学说引发的故事。”他说。

  5. 垃圾变绿色动力

图5: 垃圾变绿色动力

  绿色能源机器(Green Energy Machine),简称GEM,是一个不可多得的燃料英雄。垃圾箱大小的一个货柜从马萨诸塞州的一个建筑伸出来,它可以利用3吨的日常垃圾给二十万平方英尺场地提供动力。85万美元这样一个系统,可以在3年内自给自足,制造出GEMs的IST能源公司的副总裁麦克?西曼(Michael Cushman)说。这样每年可削减540吨温室气体的排放——不像其它的能源技术,它已经准备好了。“我们欢迎创新的技术革新,但是这是一个渐进的解决方案,还是有潜在的高风险的。”西曼说:“我们需要的不是10年后的解决方案,我们需要一个今天的解决方案。”

  6. 二氧化碳变能源

图6:把二氧化碳转变为能源的仪器

  纳米管阵列可以增加催化剂的表面积,因此在能源领域里这是许多的“下一件重大事件”中的一个,尤其是对电池行业来说。但是,美国宾夕法尼亚州立大学的电气工程师克雷姆?格里姆斯(Craig Grimes),有另一个使用它们的途径。结合阳光,他的纳米管薄膜能把水和二氧化碳转化成液体燃料,如丁烷和甲烷。如果该技术能纳入发电厂,格里姆斯说,“它基本上就成为了一个闭合回路——你有一种燃料,你燃烧它们,收集反应物,再把它们转化成燃料,然后被工厂所用。”他计算了现有的四平方英尺的薄模,每天可以产生130多加仑的能源。

  (本文来源:www.popularmechanics.com 译者:小飞机 )

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标签: 未来6种节能减排

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