解决能源危机新创意

马寿春

能源枯竭已经成为当今世界日益突出的问题。摩天大楼发电、蔬菜发电、凸透镜聚光发电乃至风筝发电……国外研究人员试图通过开发新型的发电方式，缓解越来越严重的能源问题。

蔬菜发电：光合作用提供电力

国外研究者正试图将太阳能和绿色植物联系在一起，从而研发出一种效率更高的发电设备。在不久的将来，人们也许仅仅通过绿色植物，就能够获取丰富的电力。

相关专家认为，利用植物的光合作用产生电能，是今后高效利用太阳能的新途径。一旦研究获得成功，绿色植物将变成更为高效、使用更加便捷的小型发电设备，并使太阳能的利用效率得到大幅提高。

科研人员在现阶段以菠菜叶子作为首个实验对象，意图借由其中的蛋白质进行发电。这种蛋白质非常微小，长度仅为5～6纳米。研究者首先把菠菜叶子的蛋白质分离出来，然后如制作三明治一样，把这些蛋白质一层一层地贴在连有导线、可以导电的金箔上。这些金箔的一端连着一个透明的无机体，另一端则连着能导电的有机层。经过以上操作，一个微型的植物发电设备就制作完成了。研究人员称，这种用菠菜蛋白质打造的发电装置可以通过光合作用为人们提供电力。

但是，利用菠菜蛋白质制造的太阳能光合作用发电设备，目前也存在许多问题。这种设备最大的缺陷是，以菠菜蛋白质作为介质时，太阳能与电能之间的转换效率并不高。科学家们目前正在考虑换用其他蔬菜的蛋白质，比如豌豆蛋白质来制造光电转换效率更高的发电设备。

据悉，菠菜发电项目已经得到美国海军研究院的资助。美国海军希望将这种光合作用发电设备安装在一些小型舰艇和海洋侦察机器人上，为这些装置提供能源。

风筝发电：高效利用风力

今后，人们也许只要使用一只风筝，就能合理利用高纬度地区的风，通过清洁低廉的方法得到大量电能。

涡轮风力发电机是一个传统的风力发电装置，一般被放置在离地面80米处。该位置的风速一般为每秒4.6米。理论上，风力发电装置可获得的电力与风速的立方相关。由于风速是随着高度的增加而增大的，因此，装置所在的高度决定了其可获得的风能大小。如果发电装置处于800米的高空，风速就可以增大到每秒7.2米。如果发电装置处在这个高度，其发电量就是处于80米高度时的4倍。当发电装置所处的位置变为离地1千米的高空时，所能获得的电能就是在80米高度时所获取电能的8倍。处于最适当高度的涡轮叶片的发电量，能够达到地面涡轮叶片发电量的250倍。问题是，普通的涡轮风力发电机难以被安装在离地80米以上的高空。但是，如果将一只风筝改造成风力发电机的话，就能轻松飞往可采集到最大风力的高度，从而得到大量电能。

目前，欧洲的风筝发电开发者正在开发一个包含风筝、电缆和发电机组的系统。在风筝发电系统的早期实验中，研究者放飞了一只须用操纵杆遥控的、面积约为10m²的风筝。按照研究者预测，一个10m²的风筝在风速为每秒4米的情况下，平均发电量达到2.5千瓦时。该次测试为期3天，实验风筝被放飞到了400米的高空。实验结果显示，这只实验风筝的实际发电量为3千瓦时，大大超出了研究者的预期。目前，研究小组正在开发新的软件、电子设施和地面站来代替操纵杆，实现对风筝的自动控制。据推测，如果实现自动控制的话，一个面积为20m²的风筝的发电量，可以达到20千瓦时。

此外，澳大利亚研究者还设计出了带有轮转的风筝。这种风筝能像直升飞机那样近乎垂直地上升，达到1600米以上的高度——这一高度的风力是最强的。到达这一高度后，风筝上的转轮会自动切换到发电能发送回地面。当风向出现变化时，风筝也会随之调整自身的飞行方向，以最佳的角度收集风力。

高楼发电：可为周围设施供电

现代科技的发展让摩天大楼也能充当发电的媒介了。目前，国外建筑设计师们正在设计建造一座可以发电的摩天楼。这座大楼安装了专门的发电设备，不但能为自身运作提供电力，还能向周围的各种建筑物发电，成为一幢“发电大厦”。摩天大厦的大部分采用特殊钢结构构造，同时具有极高的硬度和极好的韧性。按照设计方案，这幢摩天楼的每一层楼都可以实现360°旋转。大楼的中心轴足以承受巨大的重量，将各楼层牢牢地固定在一起；同时，中心轴也能够满足大楼各个楼层的转动要求，让每一层楼都能独立而自如地旋转。

不过，这座摩天楼最吸引人之处，是其装备的声控风力发电机等各种设施。在一般情况下，由于需要驱动楼层的旋转，因此大楼本身必须耗费很大的能量。但是这幢大楼并不会给当地造成能源问题，因为摩天楼的所有能量全都来自于风力。更令人惊奇的是，摩天大厦不仅可以完全依靠风力旋转，还能将多余的风力转化为电能，提供给大楼别的用户。设计师将在每层旋转楼板之间安装风力涡轮机，这座大楼将拥有79个风力涡轮机，成为一个绿色的“发电厂”。

除了风能之外，大厦楼顶还装有大型太阳能面板，能够充分吸收并利用太阳光，将其转换成可使用的能量。据悉，在阳光充足的情况下，摩天楼所装备的太阳能发电设备的年发电量将达到100万千瓦时。这一数量远远超过了一座普通的小型发电站所能提能的电量。

除此之外，还有一种新型的太阳能薄膜电池，可将普遍大厦改造为“发电摩天楼”。这种太阳能电池薄膜的质地异常轻薄，能柔软地附着在各种形体的物体表面。人们只要将这种薄膜贴在摩天大楼的玻璃幕墙上，它就可以自动控制玻璃幕墙的透明度，吸收照射在玻璃上的太阳光，并通过相关设备将其转换成电能。

凸镜发电：制造高能太阳电池

美国一著名公司计划利用透镜进行聚光，然后将其投射到太阳能电池板上，由此大量增加太阳能电池的发电量。

用这种方法聚光，会使太阳能发电的效率大大提高。据统计，凸透镜聚光法的转化效率大约是传统太阳能转化效率的5倍。在通常情况下，过高的热量可能使太阳能电池熔化。但是，研究者在这套新设备中整合了温控系统，使太阳能电池的耐热性能大大提高。研究者在普通太阳能电池的PV板上，加入了液态金属制冷系统。当外界温度升高时，液态金属制冷系统能迅速将高达1600％的温度降低到8℃，从而避免太阳能电池被烧坏。