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蓝色能源梦实现碳中和
发布时间:2021-07-12     作者:   来源:科技工作者之家   分享到:

走在绵绵的沙滩上,海风阵阵吹过,海浪拍打着海岸……提到海,大家首先会想到这样的场景。

而在这浪漫的场景背后,却隐藏着巨大的能量——海洋能。很多人知道太阳能、风能,也了解这类能源已经进行了大规模的开发和利用。太阳能热水器、风力发电机等,在我们生活中无处不在。

但是海洋能略显神秘,离我们似乎很遥远,它其实是海洋中的可再生能源,甚至可以实现发电。对于海水而言,传统的发电应用难度很高,因此颠覆传统海洋发电模式的摩擦纳米发电技术被研制而出。在碳中和、碳达峰情境下,这项神奇的技术会为节能减排作出哪些贡献?

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「科创中国」邀请了蓝色能源的提出者王中林院士,为我们讲解蓝色能源的奥秘,以及独创的摩擦纳米发电机背后的原理。

问:蓝色能源是什么能源?优势在哪?

蓝色能源有两层意思,第一层意思是提出收集海洋里的水能,因为海水是蓝色的,所以称为“蓝色能源”;另外一层意思是指空气中流动的能量,海水流的能量非常大,全世界海岸线估算有75太瓦,是全世界总能耗的四倍半,这么庞大的能源我们还没有利用起来。

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图源:王中林院士《理解未来》讲座PPT

所以,2014年10月份,我首先提出了蓝色能源的概念。那么,这么大的能源怎么收集,我们的技术需要什么?从提出概念到现在,得到了很多的关注,也做了很多的研发,蓝色能源对我们未来有重大的应用前景。蓝色能源即蓝色海洋能源。

问:蓝色能源的开发对于碳中和的意义是什么?能为碳中和作出哪些贡献?

首先谈谈蓝色能源收集的方式方法,为什么以前的人做不到?因为水波能很大,虽然面积大但频次低,所以非常难收集,所以对于传统的技术来说,比如我们用的发电机不能将它有效地变为电力。这个技术是1831年法拉第发明的,到现在来说对于收集水波能效率很低,除非在河流出海口、水流急的地方,或者浪打过来把水激起来再发电,这都是很小的一部分。

所以蓝色能源提出后,要怎么做?我们就用摩擦纳米发电机连成球状网格式,类似于渔网,渔网的结点是个球,球是个发电体,渔网飘在水上或者飘在水中,随着水波来回荡漾,这种荡漾的动作,利用摩擦发电原理就可以变成电力。不管是白天黑夜,不管是风平浪静还是有大风大雨,都可以把它变为有效的电力,这也是我们摩擦纳米发电机独特的应用。

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图源:王中林院士《理解未来》讲座PPT

我们国家目前的能耗是1.6太瓦,等到2050年预计要达到5太瓦左右,目前全世界总能耗是16太瓦,我们占了全世界的十分之一,等到2050年预计要达到5太瓦。那么要满足与日俱增的能源需求,必然要找到新的途径。

现在提出的碳中和就是尽量的减少碳排放,同时增加可再生能源,那么什么样的是可再生能源?风能、光能、海洋能,风能我们已经发展了很多年了,光伏能也发展了很多年了,只有海洋能我们还没有很好的开发。如果能有效开发收集海洋能,这么大面积、低质量,但是能量特高的能源,对我们实现碳中和非常重要,而且是能够可持续的,收集海洋能是没有碳释放的,除非是制作装置时会有碳释放,其他是没有碳释放的,这个长期来说是解决问题的根本。

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图源:王中林院士《理解未来》讲座PPT

问:目前蓝色能源技术的应用情况如何?有没有实现规模化?

在2014年提出这个思想后,我们开始设计摩擦纳米发电机的球,球和球之间怎么相连,球和球怎么在水里共振,这些连接起来才能收集水波能。现在我们还没有达到规模化,实现规模化需要人力、物力、财力的支持。

问:蓝色能源规模化应用会带来什么变革?

首先实现局部供电提供海上物联网能源支撑,可以利用所发电力进行海水制氢,从而实现碳中和。同时也可以把海水淡化,供我们饮用。

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图源:王中林院士《理解未来》讲座PPT

加快推动像蓝色能源这类清洁能源的开发利用,对我们实现碳中和、碳达峰目标具有迫切性和重要意义。如果能从海浪中获取大量能源解决能源需求问题,世界能源格局可能会发生根本改变,期待这项技术的规模化应用。


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