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用“锅炉”给砖块加加温

加入时间:2024-05-21 18:46    访问量:1800    信息来源: 知识就是力量 2024年5期

  数百万年前,人类学会了使用火,结束了茹毛饮血的历史。火与热密不可分,随着工业发展,我们越来越需要热量。然而,大量的化石燃料燃烧导致了巨量二氧化碳排放,对地球环境造成了严重影响。如何在不阻碍工业进程的前提下保护地球?本期TED大会邀请美国新能源工程师约翰·奥唐纳(John ODonnell)来介绍其节能减排的新灵感。

更清洁的能源

  在生产钢铁、水泥、玻璃、纺织品等工业产品的过程中,需要燃烧巨量的化石燃料,据国际能源署公开的相关数据显示,工业碳排放约占全球碳排放总量的1/4。想要改善这个现状,我们要做的不是去工业化,而是工业减碳,提高能源的利用效率,并更多地使用太阳能、风能、水能等可再生的清洁能源。

  近年来,可再生能源的使用成本不断下降,技术日趋成熟,正在逐步替代传统化石燃料。新的问题是,很多地方增设太阳能、风能等可再生能源的发电设施后,出现了能源过剩,对当地电网的运行造成压力。我们需要把这些多余的电能储存起来,但大部分储电方式都效率较低、价格昂贵,那么,该怎么做?

用砖块做“热电池”

  奥唐纳长期从事用于工业供热的太阳能研究。为了储存电能,他创新性地使用陶瓷砖(由黏土和其他天然矿物原料制作而成的陶瓷制品,通常在建筑领域用于铺设地面、装饰墙壁等,因此多为平板状)来进行测试。

  他将砖块堆叠在一个隔热室中,使用可再生能源产生的电能对其进行加热,能量以热量的形式储存在砖块中。它们就像一块块热电池,空气穿过后,被加热到近1000摄氏度,随后进入锅炉、产生蒸汽。这些砖块由工业标准的耐火材料制造而成,寿命长、成本低,不仅适用于蒸汽轮机,经过设计后,还能被用在水泥、钢铁等已不使用蒸汽技术进行生产的工业领域。

  这个“热锅炉”的加热机制就像烤面包机,只是更大、更热,它配置了许多弯曲的加热元件,由含有少量铬和铝的铁材料制成,能将砖块加热到超过1500摄氏度的高温。而隔热室的设计让它们可以保持高温几小时到几天的时间,需要这些热量时,只需要打开风扇,把空气吹进去。

  奥唐纳的“热锅炉”能够快速充电,在短时间内储存热量,非常适合许多需要24小时运转的工业。这样的技术并不复杂,甚至很多人觉得十分无聊,但它能快速进行规模化的生产和应用,缩减工业碳排放。现在,在世界各地,许多科研人员及其团队都在尝试制作能够储能的工业热电池。这一努力是对未来能源需求和环境保护的响应,我们要不断地探索新材料、新技术、新工艺,保护地球依然任重而道远。

  在保障工业生产的同时,我们也要应对人类发展引发的气候变化,降低碳排放,需要政府、企业和公众共同努力。我们每个人都应尽属于自己的一份力,为子孙后代创造一个更安全、更繁荣的世界。

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