继往开来

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继往开来

  到这里,我们已在能源技术百花园里匆匆地走一圈。但毕竟是走马观花,一晃而过。对前面所介绍的内容,在您的记忆中虽不至于已成过眼云烟,但也不能对园内一草一木都印象很深刻,甚至就连其中的奇葩(pā)异草恐怕也难一一记清。为了加深印象,巩固知识,让我们一起回味一下本书的主要内容,并进一步鉴往观来,作一个概括的分析和预测吧。

  火,本是一种自然现象。当人们发现它是摄取和转换能量的最基本的形式,并加以利用以后,人类便在文明的康庄大道上迅猛前进了。到目前为止,人类对一切能源的利用,归根结底,或从引伸意义上讲,都是以火或用燃烧的形式来实现的。人类日常生活中使用的许多能源,大都通过燃烧取能。火力发电将化石燃料和木材,城市垃圾中的有机物质等生物质能转换成电能等等,都是直接以火的形式来利用能源。而风能、水能和生物质能等本身呢,实质上是太阳熊熊燃烧之后辐射能量所转化出来的。当然,太阳的光和热,不用说,更是烈火高温的直接产物了。核电站燃烧核燃料,通过裂变链式反应产生很高的温度,将水变成蒸汽,推动涡轮机发电,实质上,它还是以燃烧形式从核燃料中取能。即使是燃料电池,尽管并不产生很高的温度,也看不到火光,但本质上依然是燃烧,科学家们将其称之为“冷燃烧”。没有能源,人类便不能生存,更不能发展。因此,完全可以说,人类正是在火的光辉照耀下,迈出了一个又一个大发展的步伐,日益文明昌盛起来。

  人类对常规能源的利用,无论是在开源方面,还是在节流方面,都在不断进步。对于煤炭、石油和天然气等化石燃料,从勘探、开采、运输到使用,技术不断进步,日新月异,令人目不暇接。这对能源本身的盛衰与荣辱,不但没有影响,反而进一步促进了与这些常规能源有关的能源技术的进步和发展。于是,资源卫星勘探技术、煤炭地下气化技术、二次三次采油技术、煤炭液化和气化技术、磁流体发电和燃料电池等直接发电技术,以及高效大容量输电和余热利用等等新节能技术相继诞生并发展起来,而且已经和正在给人类带来极大的社会与经济效益。人们对水力能的利用,已经今非昔比,走上了大规模、经济地开发和系统设计、综合利用的轨道。在常规能源技术领域,目前,磁流体发电技术、燃料电池、水力能源综合利用工程、高效大容量输电技术和余热利用技术等已成为人们关注的热点。

  本世纪中叶以来,人们对核聚变能、太阳能、地热能、海洋能、风能和生物质能等等新能源的研究开发和利用付出了辛勤的劳动,坚持进行着孜孜不倦的研究,并取得了许多可喜的成果与重大突破。

  如果从50年代初算起,人们研究和开发核聚变能已经有40年了。人们已攻克了许多难关,虽然尚未达到受控热核聚变的目标,但是正在一步步地逼近实现受控热核聚变的临界条件。随着托卡马克和磁镜约束聚变反应装置,以及激光驱动等惯性约束聚变反应装置的不断改进,对于等离子体温度、粒子密度和持续时间等实现聚变的主要条件已达到或接近受控热核聚变必须的临界条件;这使我们已经看到受控热核聚变航船的桅杆和旌旗出现在地平线上。而且,据目前发展来看,惯性约束反应堆有可能比磁约束聚变反应堆更早一些实现商业应用规模。对低温核聚变——冷核聚变的研究,道路虽然曲折坎坷,甚至在1989年还出了一场闹剧,但是,它毕竟是许多科学家所梦寐以求的;在几十年的研究和试验过程中,有失败的痛苦,也有胜利的喜悦,并积累可靠的科学数据。所以,尽管许多议论纷纷,仍然有很多科学家和工程师在坚持研究,它目前依然是开发和研究核聚变能的一个热点。

  在大规模地利用太阳能方面,近20年来发展很快。目前,世界上已经建立起许多装机容量相当可观的太阳热试验电站;还有不少功率已达数十万千瓦至上百万千瓦的太阳光发电站也陆续建造成功。随着宇航技术的高度发展,到太空去建造卫星发电站,非但不是遥远的将来才能办到的事,而且很有可能成为能源技术今后的主攻方向之一。发射“人造月亮”——在几千千米的高空布设太空伞,不但已指日可待,而且许多国家都在近几年内竞相将它发射上天,已成为近期内开发和利用太阳能的一个热点。这项技术起初可能是以做试验和解决照明为主,将来会逐步发展到与地面大规模太阳能发电结合起来。

  “地球是个庞大的热库,有源源不绝的热流。”(李四光)目前,世界上凡是有条件的地方,利用地下热水和地热蒸汽取暖、洗澡、医疗、做饭、温室种植、禽类孵养、水产培育等等已经相当普遍了。地下热水和地热蒸汽在纺织、造纸、制革和制冷等工业领域也已得到了大量应用。自本世纪初意大利建成第一座地热蒸汽发电站以来,经过70年代后的大发展,地热发电技术也有了长足进步。世界上的地热发电站越来越多,近十年来正以20%左右的年增长率发展着。然而,地热蒸汽和地下热水的形成需要一定的地质和地理条件,不是任何地方都有这种资源。不过,在地球上干热岩到处都有。因此,开井汲取干热岩中的热能技术受到人们的重视,正在迅速发展起来。目前,世界上利用干热岩发电的试验电站,装机容量最大的已达20万千瓦。预计在今后20年内,数十万至几百万千瓦的干热岩发电站将可进入实用化阶段。

  覆盖着地球表面71%的海洋中蕴藏着巨大而丰富的能源。波浪能、潮汐能、海流能、海水温差能、海水盐浓度差能、海洋生物质能和海水中的氢能等等应有尽有,丰富多彩。对海洋能的利用,目前只有对潮汐能的利用比较成熟。潮汐发电技术发展较快,已达到大规模商业开发阶段。其中,法国朗斯潮汐电站和我国江厦潮汐电站是世界上最大的潮汐发电站。对海洋波浪能、海流能、海水温差能和海水盐浓度差能等等其他形式海洋能的大规模开发利用,目前仍处在研究试验阶段。其中,对波浪能和海水温差能的开发研究进步较快,已建成一些试验发电站或效率较高的发电装置,估计到下个世纪初可达到大规模商业应用阶段。在海洋生物质能的利用方面,虽然也有人建立过种植巨藻的“海洋农场”,但因成本昂贵和管理上的困难,一直未能发展起来。从海水中提取氢、氘和氚,尽管可以实现,也有人在做,但还谈不上大规模地应用。也许将来有一天,热核聚变发电站大批建立起来了,人们会到海水中去寻求大量的氘和氚。

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