
新能源
科學家正在競爭更完美的綠色能源,以改善環境並減少對石油和其他化石燃料的依賴。有些人預測氫經濟。其他人說太陽能是必經之路。 Wilder計劃涉及高高的風力渦輪機或反物質發動機。 LiveScience探討了10種最佳可能性的期望,神話和現實。
反物質
反物質是Bizarro物質的雙胞胎,由與普通物質具有相同質量但具有相反原子特性的反粒子組成,稱為自旋和電荷。當相反的顆粒相遇時,它們相互殲滅並釋放大量的能量,如愛因斯坦著名方程式E = MC2所決定的。
反物質已經在一種稱為正電子發射斷層掃描(PET)的醫學成像技術中使用,但是它用作潛在燃料來源的科幻小說領域。
反物質的問題在於宇宙中幾乎沒有它。它可以在實驗室中生產,但目前只有很少的數量,並且成本高昂。即使可以解決生產問題,仍然存在一個棘手的問題,即如何存儲某些傾向於與普通物質接觸的趨勢,以及如何利用能量曾經創造的東西。
NASA所有專家都同意,在《星際迷航上看到的那樣,抗擊者驅動的星際飛船的夢想)的資金研究可能有一天可以使人類成為明星。
燃料電池
乍一看,氫燃料電池似乎是化石燃料的理想選擇。它們只能使用氫和氧氣發電,並且無污染。在氫燃料電池上運行的汽車不僅比由內燃機提供動力的汽車更有效,而且其唯一的發射是水。
不幸的是,雖然氫是宇宙中最豐富的元素,但其中大部分是在水分子(例如水)中結合的。這意味著必須在其他能源的幫助下生產純淨的氫氣 - 在許多情況下,這涉及化石燃料。如果是這樣,那麼將氫作為燃料的許多環境益處被否定。氫的另一個問題是它不能輕鬆或安全地壓縮,並且需要大型儲罐才能存儲。同樣,由於尚未完全了解的原因,氫原子具有通過包圍它們的材料流血的趨勢,從而削弱了它們的容器。
本田於去年推出了使用燃料電池技術的踏板車。
核
阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)告訴我們,物質與能量之間的界線是模糊的。能量可以通過分裂或組合原子(分別稱為裂變和融合)產生。
核裂變會釋放有害輻射並產生大量放射性材料,這些放射性物質可以保持數千年,如果洩漏,可能會破壞整個生態系統。還擔心核材料可用於武器。
當前,大多數核電站都使用裂變,因為融合需要大量的能量來生產和維持必要的高溫。但是一種自然現象稱為發光有一天可能會提供一種在液體燒杯中復制恆星的力量(本身就是巨大的核融合反應堆)。
聲發光是指高能聲波擊中特殊液體時產生的光閃光。聲波在液體中撕裂,產生微小的氣泡,這些氣泡迅速膨脹,然後猛烈崩潰。在此過程中產生了光,但更重要的是,爆發氣泡的內部達到了極高的溫度和壓力 - 足以使核融合發生。
科學家還正在嘗試創建的方法受控的核融合通過在強大的電場中加速“重”氫離子。
海洋熱能轉化
海洋佔地70%,水是天然太陽能收集器。 OTEC或海洋熱能轉化旨在利用這一事實,並利用陽光加熱的地表水與海洋寒冷深度中的水之間的溫度差異來發電。
OTEC植物通常分為三類:
封閉週期:使用溫暖的海水將具有低沸點的液體煮沸。所得的蒸汽用於操作發電的渦輪機。然後使用冷海水冷卻蒸氣。開放週期:與閉合循環OTEC相似,除了沒有中間液體。溫暖的海水被轉化為用於發電的低壓蒸氣。然後將蒸氣冷卻,並用冷海水變成可用的淡水。混合週期:封閉的循環OTEC用於產生電力,然後將其用於創建開放週期所需的低壓環境。
OTEC植物可以作為淡水來源的兩倍,並且可以用海洋深處吸收的富含營養的海水來培養海洋生物和植物。 OTEC的主要缺點是,由於它們在如此小的溫度差異上運行,通常約為36華氏度(20攝氏度),因此它們的效率僅為1%至3%。
水電性
無論是跌落,流動還是以其他方式移動,都可以利用水來產生電力。水力發電可提供全球電力的20%。直到最近,人們普遍認為水能是一種豐富的自然資源,不需要額外的燃料,也不會造成污染。然而,最近的研究挑戰了其中一些主張,並表明水電大壩可以通過淹沒植物材料的腐爛產生大量的二氧化碳和甲烷。在某些情況下,這些排放量與在化石燃料上運行的發電廠相媲美。大壩的另一個缺點是人們經常需要重新安置。如果三gorges大壩項目中國- 這將是2009年完成的世界上最大的水壩 - 搬遷了190萬人,而無數的歷史遺址被洪水淹沒和丟失。
生物量
生物量能量或生物燃料涉及釋放在木材,農作物和動物廢物等有機物中存儲的化學能。將這些材料直接燃燒以產生熱量或精製以產生乙醇等酒精燃料。
但是,與其他一些可再生能源不同,生物質能量不干淨,因為燃燒有機物會產生大量二氧化碳。但是,有可能通過種植快速生長的樹木和草作為燃料供應來抵消或消除這種差異。科學家還正在嘗試使用細菌分解生物量和產生氫用作燃料。
一種令人興奮但有爭議的生物燃料替代方案涉及一種稱為熱轉化的過程或TCP。支持者聲稱,與常規生物燃料不同,TCP幾乎可以將任何類型的有機物轉換為高質量石油的水作為唯一的副產品。然而,不斷申請該過程的公司是否可以生產足夠的石油來成為可行的燃料替代品,這是有待觀察的。
石油
有人稱其為黑金。整個帝國都是基於它的。戰爭已經為之奮鬥。石油或原油之所以如此有價值的原因之一是因為它可以轉變為各種產品,從煤油到塑料和瀝青。是否是未來的來源熱烈辯論。
估計地球中剩下多少石油的估計差異很大。一些科學家預測,石油儲量將達到頂峰,然後早在2005年就會迅速下降。其他人則認為,將發現足夠多的新儲量,以滿足世界能源需求,幾十年來。
與煤炭和天然氣一樣,與其他燃料替代品相比,石油相對便宜,但其使用量更大,環境破壞的成本更大。石油使用會產生大量的二氧化碳,溢油會損害脆弱的生態系統,並且很難清理。
風
將風車的概念更進一步,或更高的科學家希望通過在空中浮動15,000英尺來在天空中創建電站。奇怪的手工藝品將由四個螺旋槳置為渦輪機,並通過電纜將電力送回地球。
風能目前僅佔世界電力需求的0.1%,但由於風是最乾淨的能源形式之一,只要風能吹出,這一數字就會增加。
當然,問題在於,風並不總是吹,並且不能依靠風力來產生持續的電力。也很擔心風電場可能會影響當地天氣以尚未完全理解的方式。科學家們希望將風車帶到天空會解決這些問題,因為風在高海拔地區更強烈,更加一致。
煤炭
煤炭是為工業革命提供動力的燃料,從那以後,它在滿足世界能源需求方面發揮了越來越大的作用。煤炭的主要優點是,有很多東西,足以以當前的消費速度持續200 - 300年。
儘管它的豐度使其非常經濟,但燃燒的煤炭釋放出硫和氮等雜質,它們可以與大氣中的水結合在一起形成酸雨。燃燒的煤炭還會產生大量二氧化碳,這是大多數氣候科學家所做的氣體,促進了全球變暖。正在進行的重大努力,以尋找使燃煤清潔劑和恢復廢煤的新方法,這是煤礦開采的一種不可用的副產品。
太陽的
如果按計劃進行,那麼在澳大利亞的巨大太陽能塔上的建設可能會在2006年開始。這座3,280英尺高的塔將被寬敞的溫室包圍,該溫室將在塔樓底部驅動渦輪機。據估計,電站將能夠產生200兆瓦的電力,足以為200,000戶家庭供電。
太陽能不需要額外的燃料才能運行,並且無污染。可以將陽光捕獲為可用的熱量或轉化為電力使用太陽能或光電,單元格或通過稱為Heliostats的同步鏡子,可追踪太陽在天空中的運動。科學家還開發了使用太陽能通過在水箱中加熱氫氣來替代氣體動力發動機的方法,該氫氣擴展以驅動活塞並為發電機供電。
太陽能的缺點包括高初始成本以及對大空間的需求。同樣,對於大多數太陽能替代方案,生產力都受到的異想天開空氣污染和天氣,可以阻止陽光。