河北省雞澤縣實(shí)驗(yàn)中學(xué) 張艷靜

王中林院士的微能源，并不局限于為手機(jī)充電那樣的微電領(lǐng)域。他提出的“藍(lán)色能源夢(mèng)”，就是基于摩擦納米發(fā)電機(jī)開發(fā)海洋能的一種科學(xué)設(shè)想。

海洋能利用大有可為

都說(shuō)海洋是地球文明的搖籃，是海洋的力量創(chuàng)造了地球生命的奇跡。我們習(xí)慣上把儲(chǔ)藏在海洋中的各種能量叫做海洋能，包括潮汐能、波浪能、海流能、海洋溫差能和海水鹽差能等多種形式。

海洋能利用最早是從利用潮汐能開始的，因此潮汐發(fā)電是最早進(jìn)入大規(guī)模實(shí)用階段的海洋能利用方式。人們習(xí)慣上把海面垂直方向的漲落稱為潮汐，而把海水水平方向的流動(dòng)稱為潮流。潮汐能是指海水在潮漲和潮落時(shí)形成的能量。由于潮汐能儲(chǔ)備量大，再生性好，并且有規(guī)律可循，因此潮汐發(fā)電成為了開發(fā)海洋能的“先行軍”。

俗話說(shuō)，“無(wú)風(fēng)三尺浪”，說(shuō)的是海洋表面上的波浪運(yùn)動(dòng)。波浪能就是指海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢(shì)能。從本質(zhì)上來(lái)講，波浪能是由風(fēng)能傳遞給海洋而產(chǎn)生的，因此它是海洋能源中能量很不穩(wěn)定的一種能源。波浪能利用的主要方式就是波浪發(fā)電，但由于缺乏經(jīng)濟(jì)的能量捕獲技術(shù)，波浪能的開發(fā)利用還很少。

發(fā)電球收集海洋能

對(duì)于潮汐能和波浪能來(lái)說(shuō)，水的波動(dòng)方向具有隨機(jī)性，并且波動(dòng)頻率很低，傳統(tǒng)的電磁發(fā)電系統(tǒng)對(duì)此利用不具優(yōu)勢(shì)。而摩擦納米發(fā)電機(jī)對(duì)這種隨機(jī)的低頻運(yùn)動(dòng)具有更好的適應(yīng)性，并且具有較高的能量轉(zhuǎn)化效率。

在全球范圍內(nèi)，潮汐能具有廣闊的開發(fā)利用空間，可用于發(fā)電的資源量在10億千瓦以上。王中林團(tuán)隊(duì)研發(fā)的摩擦納米發(fā)電機(jī)技術(shù)，為潮汐能和波浪能向電能的轉(zhuǎn)換提供了一種新的途徑。如果把摩擦納米發(fā)電機(jī)做成乒乓球大小的發(fā)電單元，那么把這些發(fā)電單元組合起來(lái)就可以制成藍(lán)色能源收集裝置了。

藍(lán)色能源收集裝置實(shí)際上就是一個(gè)發(fā)電單元（納米發(fā)電球）的網(wǎng)絡(luò)，它們漂浮在海洋表面上或者位于水下一定的深度，從而形成了一個(gè)三維的發(fā)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該發(fā)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠高效采集海洋中的動(dòng)能資源，如海水的上下浮動(dòng)、海浪、海流等。

讓藍(lán)色能源夢(mèng)想成真

這種發(fā)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以把收集的電能應(yīng)用于海上漂浮平臺(tái)，也可以輸送到陸地上的電網(wǎng)系統(tǒng)。為了提高能量的收集效率，還可以在發(fā)電網(wǎng)絡(luò)的上方，布置一些太陽(yáng)能電池板以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)，從而增強(qiáng)裝置的輸出功率。

基于摩擦納米發(fā)電機(jī)技術(shù)的藍(lán)色能源利用方案，一方面開啟了藍(lán)色能源夢(mèng)的新途徑，另一方面又能改善能源結(jié)構(gòu)，提高人們的生活質(zhì)量，因此具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

然而，藍(lán)色能量利用方案目前還處于實(shí)驗(yàn)室早期研發(fā)階段，未來(lái)還有許多關(guān)鍵技術(shù)需要攻克。我們期望這個(gè)藍(lán)色能源夢(mèng)能夠早日實(shí)現(xiàn)，從而讓藍(lán)色能源造福于全人類。