風能屬于可再生能源,環保又潔凈。自古以來,人們就能利用風力抽水、灌溉、磨面、舂米,在能源日漸告急的今天,除了傳統的帶葉風車,科學家們也在不斷尋找和開發新型風能發電機。那么人們都發明了些什么呢?
沒有葉片的“風車”
說到風能的利用,就不得不提及風車,我們現在的風車一般為白色,帶有三個大葉片,不斷地轉呀轉,給我們提供電力。
如果把風車的葉片摘掉,也能發電,你信不信?
確實有像一根煙囪一樣沒有葉片的“風車”,直挺挺地立在荒野之上,這種名不副實的“風車”叫做Vortex風力發電機。
發電機的桅桿由玻璃纖維和碳素纖維組成,當風吹來時,桅桿便會開始隨風振蕩,像一個不倒翁,并獲取風的能量。這是一種在風碰撞固體結構時會發生的空氣動力效應。
無葉片新型風車和傳統風車一樣,比較大型,需要安裝在人煙稀少的地方。那么它有什么優點呢?
在同樣的占地面積下,傳統風車只能安裝兩個,而無葉片新型風車卻可以安裝四個,這使能量收集量大大提高。而與傳統風車相比,在產生相同能量的情況下,無葉片新型風車的總成本要少40%,它不僅去除了葉片,柱子內部還沒齒輪等部件,既減少了建造用的材料,也減少了維修成本。
最重要的是,這種新型風車還“保護”了鳥類,無葉片設計使得它不會削死偶然飛至那里的鳥兒。這種風車在一定頻率下振蕩,整體噪聲不會超過20赫茲,這個頻率對于人類來說已相當于靜音狀態了,因為一般情況下,人類的聽覺是在20至2萬赫茲之間。
“草地”風力發電機
炎熱的夏天,你家有沒有因為市區供電量不足而停過電,使你一個下午都無法清涼靜心?你家屋頂上吹過的風充滿了能量,如果能利用它,是不是不用擔心停電了呢?
一種新型風力發電機可以幫你實現這個愿望。它就像是一片地毯,覆蓋在屋頂的表面,地毯上面“種滿”一種立起來的有彈性的塑料條,一眼望過去,直立規整排列的塑料條就像是排排站的多米諾骨牌,也像是一片草地。起風時,塑料條跟小草一樣會在風中搖擺,在不斷搖擺的時候就能產生電力。
它的奧秘在于塑料軟條,塑料軟條類似于扁平的木板,主要有兩個側面,一側是納米線,另一側是一層氧化銦錫。當塑料軟條在風中搖擺時,納米線會拍擊相鄰塑料軟條的氧化銦錫表面。短暫的接觸可使電子跳躍,通過一種被稱為摩擦電效應創造出電流。
屋頂上占地300平方米的“塑料草地”,預計能提供7.11千瓦的電力,這應該足夠一個家庭日常生活使用了。與傳統風力發電機組相比,這種發電機從自然風吹動的任何方向,都能有效地收獲能量。而這種電力收獲系統很簡單,易于推廣普及。
但到目前為止,發電機只在實驗室里進行過測試,測試中,研究人員在一個模型屋頂,用60根塑料軟條造出“塑料草地”。這產生的電力足夠點亮60個LED燈。
“塑料草地”發電機有很強的能力,既能從穩定的風中獲得能量,也能從狂暴的陣風中獲取能量。因此,在風速低至21千米/小時的時候(大約5級風,小樹枝搖動、水面有小波浪),“塑料草地”仍然能工作。而最有用的能量是在風速將近100千米/小時時產生的,這個風速已經算是10級的風暴了。
研究人員未來的難題,也是該系統至關重要的一點——能源存儲問題。就是如何使得“塑料草地”時刻產生的能量儲存起來,直到人們需要用這些能量的時候才釋放呢?
此外,由于塑料軟條的一側是銦錫氧化物,其力學性能較差、成本較高,又有毒性,有些人認為它是不合適的材料。因此,研究人員也在尋找可以替代它的其他材料。
呼吸面罩來充電
既然風能可以發電,那我們正常呼吸時,呼氣吸氣也會產生風呀,能不能也用來發電呢?據說一個成年人每天呼吸2萬多次,體重為70千克的健康人在休息時每分鐘可以呼出0.25升二氧化碳,日?;顒用糠昼姙?升。這些氣體與其“浪費”掉,為何不好好利用,也用來發電呢?
巴西科學家就想到這一點,并發明一種靠呼吸來為手機充電的面罩——AIRE面罩。它能夠將使用者在呼吸過程中所產生的風能收集起來,并且將其轉換成電能,從而為手機或者其他小型電器充電。
那這神奇的面罩如何工作呢?其實原理很簡單,面罩的內部安裝有一個小型風力發電機,呼吸時所呼出的氣體能夠促使發電機運作,從而產生電能,這部分能量又通過電線傳送至電子設備,從而完成整個能量的收集與轉換過程。
無論是在室內,還是室外,無論你是在運動、睡覺還是讀書,只要戴上這個面罩,它就能工作,收集利用我們在日?;顒赢斨兴a生的能量,為小型電器充電。
現在各種電子設備為人類提供了便利,但它們每天都需要消耗大量的電能,如果戴上這種呼吸面罩,那么不僅能節省你家里的電費,還能保護環境。如果跑步時戴著這樣的面罩的話,呼出的風又大又多,手機充電就更快了,這說不定還能鼓勵使用者多參加體育鍛煉。