不需備用電池儲電的再生能源,蒸發發電首估可產生全美 70% 電力

作者 | 發布日期 2017 年 10 月 02 日 9:39 | 分類 太陽能 , 能源科技 , 風力 follow us in feedly

風能或太陽能正在成為替代化石燃料的可再生能源,但當沒有太陽或風時,供電間歇性問題仍是一大障礙。來自哥倫比亞大學的團隊首次評估具有發展潛力的另一種再生能源:蒸發發電可以為美國帶來多少能量,探討結果指出,全美湖泊和水庫在蒸發過程中,可以產生高達 325GW 的電力,這數字相當於美國目前產出電力的 70%。



研究領導人、哥倫比亞大學生物科學與物理學副教授 Ozgur Sahin 表示,蒸發發電不會受到天氣條件限制,因為水本身會儲存熱量,不論白天或黑夜都在蒸發,不像風能或太陽能需要備用電池來儲存發電全盛期的電力。他們估計,若有良好、高效率的技術,則美國湖泊、水庫的蒸發能量將供應高達 70% 的電力;而在收集同時也能節省高達 25 兆加侖的蒸發水,對水資源處於緊張狀態的加州、亞利桑那州或內華達州等地方受益匪淺。

▲ 研究人員表示,湖泊、水庫的蒸發能量有機會成為下一個具巨大潛力的再生能源。(Source:pixabay

2014 年時,Ozgur Sahin 已經先行提出蒸發發電的概念,他說,能量轉移的最大形式就是蒸發,驅動氣候變化的就是蒸發自海洋的水,但人類並沒有可以直接獲取這類能量的方式,所以他利用一種會隨著濕度變化而進行膨脹收縮運動的「芽孢桿菌」(註),將薄層細菌孢子附在柔性彈性橡膠片上,再連接一台渦輪發電機,研究人員在一旁控制濕度變化,讓發電機捕獲膨脹收縮的機械能並轉換成電能。這篇論文發表在《自然奈米技術》期刊。

至於今年發表在《自然通訊》期刊的研究,旨在評估若將蒸發能量用做可再生能源時,理論上能轉換多少功率。研究人員說,人口日益增長且光照充足的國家地區有本錢利用蒸發發電,原因是一來可減少廢水浪費,二來則是蒸發能在溫暖乾燥的環境產生更多能量,容易出現旱災現象的加州、內華達州、亞利桑那州受益最大。

蒸發發電潛力測試模型也已被研究人員盡力調高門檻,比如排除農田、河流、海岸線,且收集蒸發能量的技術必須很有效率,才能產出全美 70% 的電力。

第一個建議捕捉空氣中二氧化碳來因應氣候變遷的碳管理先驅克勞斯·拉克納(Klaus Lackner)教授雖然沒有參與這項研究,但他也在進行類似項目,利用人造樹木吸取空氣裡的二氧化碳。他對這種採取乾燥、潮濕週期循環以產生機械能、轉換成電能的模式給予肯定。目前研究人員正致力於提高孢子材料的能量效率,並希望最終能在湖泊、水庫甚至溫室裡測試。

註:芽孢桿菌是常見於土壤的微生物,這種細菌在不適合生存的情況下(比如飢餓)會轉化為僵硬的內生孢子,若處於潮濕環境,孢子會吸收空氣中的水分擴大到 40%,若是處於乾燥環境則相反。

(首圖來源:哥倫比亞大學)