蘇更林

空氣能作為一種可再生的清潔能源，具有極其廣闊的應(yīng)用空間。說(shuō)起空氣能，許多人會(huì)覺(jué)得不以為然，空空如也的空氣中能蘊(yùn)含什么能量呢？其實(shí)，空氣能還真是一種清潔高效的能量，并且我們?cè)缫言谌粘Ｉ钪邢硎艿搅丝諝饽艿亩骰?，空調(diào)器就是典型的例子。近年來(lái)推出的一種新型高效節(jié)能熱水器——空氣能熱水器，就是空氣能造福人類的例證。

400%的能源效率是

如何創(chuàng)造的？

我國(guó)2013年10月實(shí)施的熱泵熱水器標(biāo)準(zhǔn)，居然要求能效比達(dá)到3～5，這平均400%的能源效率是如何創(chuàng)造的呢？要說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，我們還得從空氣能熱水器的工作原理說(shuō)起?？諝饽軣崴鞯娜Q為“空氣源熱泵熱水器”，其工作原理與空調(diào)器極為相似，采用少量的電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)行，高壓的液態(tài)工質(zhì)經(jīng)過(guò)膨脹閥后在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)為氣態(tài)，并從空氣中吸收大量的熱能；氣態(tài)的工質(zhì)被壓縮機(jī)壓縮成為高溫、高壓的液態(tài)，然后進(jìn)入冷凝器放熱而把水加熱……如此不斷地循環(huán)加熱，可以把水加熱至50℃～65℃。

在這一過(guò)程中，消耗1份的電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)行，同時(shí)可從環(huán)境空氣中吸收轉(zhuǎn)移約4份的熱量到水中。由于空氣能熱水器耗電量只有等量電熱水器的1/4，即相當(dāng)于使用同樣多的熱水，空氣能熱水器耗電費(fèi)用只需電加熱的1/4。

由于空氣能熱水器不使用電直接把水加熱，因此沒(méi)有電元件與水的接觸，這樣就從根本上消除了觸電隱患，且不存在燃?xì)鉄崴鞯囊谎趸贾卸镜劝踩[患?？諝饽軣崴髦皇菍⒅車諝庵械臒崃哭D(zhuǎn)移到水中，可以完全做到“零排放”，對(duì)環(huán)境幾乎不產(chǎn)生影響，是真正的環(huán)保型熱水器。

“能量銀行”中的新面孔

如今，清潔能源異軍突起，并呼喚儲(chǔ)能技術(shù)日益完善和發(fā)展。這里的儲(chǔ)能技術(shù)指的就是“能量銀行”。有了“能量銀行”，像風(fēng)能和太陽(yáng)能等間歇性綠色能源技術(shù)將獲得更廣泛的應(yīng)用，并幫助能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更有效的供需平衡。

目前，在生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛采用的大規(guī)模儲(chǔ)能裝置主要為抽水蓄能，發(fā)展新型儲(chǔ)能裝置一直是一個(gè)前沿性的課題。為了輸出西北豐富的風(fēng)能資源，我國(guó)迫切需要配備大規(guī)模的儲(chǔ)能裝置。但由于很多地區(qū)并不具備建設(shè)抽水蓄能電站的自然條件，因此需要采取其他可行的儲(chǔ)能手段。有科學(xué)家提出，用壓縮空氣的辦法來(lái)儲(chǔ)存能量，不失為一個(gè)大規(guī)模儲(chǔ)能的理想解決方案。

壓縮空氣儲(chǔ)能指的是在高壓情況下通過(guò)壓縮空氣來(lái)存儲(chǔ)大量的可再生能源，然后將其存儲(chǔ)在大型地下洞室、枯竭井或蓄水層里。在非用電高峰期，用電機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)將空氣壓縮進(jìn)一個(gè)特定的地下空間存儲(chǔ)。然后，在用電高峰期，通過(guò)一種特殊構(gòu)造的燃?xì)鉁u輪機(jī)釋放地下的壓縮空氣來(lái)進(jìn)行發(fā)電。壓縮空氣蓄能電站作為一種新型電能存儲(chǔ)系統(tǒng)，具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、經(jīng)濟(jì)性能好、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，可提高供電質(zhì)量、調(diào)峰填谷、負(fù)荷平衡，并保證機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

壓縮空氣儲(chǔ)能是一種技術(shù)比較成熟的儲(chǔ)能手段。早在1949年，美國(guó)就受理了第一個(gè)關(guān)于空氣儲(chǔ)能的專利。1978年，第一臺(tái)商業(yè)運(yùn)行的壓縮空氣儲(chǔ)能機(jī)組在德國(guó)誕生。此后，在國(guó)外壓縮空氣儲(chǔ)能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。有專家預(yù)測(cè)，我國(guó)的壓縮空氣儲(chǔ)能在未來(lái)將會(huì)迎來(lái)一個(gè)快速的發(fā)展期。

壓縮空氣動(dòng)力汽車

為了應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，開(kāi)發(fā)清潔動(dòng)力汽車成了當(dāng)務(wù)之急。目前，清潔動(dòng)力汽車的動(dòng)力方案有多種，壓縮空氣動(dòng)力汽車就是其中之一。

壓縮空氣動(dòng)力汽車的工作原理與傳統(tǒng)汽車基本相同，最大的差別在于汽車動(dòng)力的來(lái)源不同。壓縮空氣動(dòng)力汽車使用高壓壓縮空氣作為動(dòng)力源，汽車在運(yùn)行時(shí)將壓縮空氣儲(chǔ)存的壓力能轉(zhuǎn)換為其他形式的機(jī)械能。壓縮氣體動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，高壓氣體進(jìn)入某一工作腔，氣體的壓力使其推動(dòng)活塞或葉片對(duì)外做功，氣體體積發(fā)生膨脹，溫度和壓力降低，氣體具有的內(nèi)能部分轉(zhuǎn)化為了活塞或葉片的動(dòng)能。

由于空氣資源取之不盡、用之不竭，因此空氣能源是一種可持續(xù)的能源。同時(shí)，由于空氣壓縮做功是一種物理過(guò)程，沒(méi)有高溫高壓的燃燒過(guò)程，因此排放的尾氣為純凈且溫度較低的空氣，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染，而且有助于減輕城市熱島效應(yīng)。但空氣能源的能量密度比較低，因此儲(chǔ)存壓縮空氣需要在車內(nèi)占據(jù)一定的空間，這樣一來(lái)該動(dòng)力汽車的連續(xù)行駛里程會(huì)較短。這些特點(diǎn)使得壓縮空氣動(dòng)力汽車的發(fā)展存在一定的局限性。

據(jù)悉，目前世界上有許多國(guó)家開(kāi)發(fā)出了不同風(fēng)格的壓縮空氣動(dòng)力汽車原型。美國(guó)一家汽車公司正在研制生產(chǎn)一種空氣動(dòng)力汽車，這種汽車通過(guò)壓縮空氣和一個(gè)小型的常規(guī)引擎來(lái)提供動(dòng)力。這種空氣動(dòng)力汽車完全依靠壓縮空氣能夠行駛32千米，當(dāng)引擎發(fā)動(dòng)后將能夠行駛更長(zhǎng)距離，最高時(shí)速可達(dá)150千米。法國(guó)某汽車公司宣稱，將在2016年推出空氣動(dòng)力汽車。印度研制成功的一款依靠空氣提供動(dòng)力的汽車，最高時(shí)速可以達(dá)到每小時(shí)108千米。該汽車可以在“加氣站”加壓縮空氣，也可以使用內(nèi)置壓縮機(jī)自己加氣。

也許，未來(lái)有一天我們會(huì)乘著空氣能汽車去旅行，那該是一件多么愜意的事情啊！

【責(zé)任編輯】龐 云endprint