森林是個植物發電廠

段奇清

千百年來，森林火災問題一直困擾著人類。

為了對森林火災進行防控，不久前，有專家開始利用無線電傳感網絡技術，對森林的氣候以及相關情況進行預測。為傳感網絡供電的不是普通的電能，而是比較安全的太陽能。

然而，有一天森林大火還是發生了，而且火災發生之前，無線電傳感網絡一點顯示也沒有。這又是怎么一回事呢？原來，太陽能在森林無線電傳感網絡應用中，也有一個致命的缺陷，這就是森林中的落葉很快就堆積得很厚，嚴重影響了太陽能設備對陽光的接受。要解決這一問題，唯一的辦法就是用人工不停地清掃這些植被。那天由于疏忽，工作人員清掃不及時，電能不足使得無線電傳感網絡運轉停止。

美國麻省理工學院教授梅辛對這件事開始關注，他想，有沒有更好的能源代替太陽能呢？每棵樹都應該是有電的，能不能就地取材利用樹木發電呢？這一想法讓他感到非常興奮，他立即著手進行研究。

不久，他的猜想被驗證：由于樹木每時每刻都在新陳代謝，這導致樹根處的土壤和附近土壤的pH值有所差異。帶電離子會在附近土壤和根部土壤之間不斷流動，這樣就產生了一種固定的pH值差異，從而能驅動任何蓄能裝置來采集電力。

由于楓樹有著肥碩的葉子，新陳代謝會更快，梅辛的首選就是楓樹。將電極插入楓樹后，森林無線電傳感網絡從此就有了新能源。而且沒多久，利用大樹根部及附近土壤pH值的差異發電的技術就開始服務于美國林業局。

可梅辛并沒有停步，因為樹木有著多個側面，各個側面從來都不是靜止的，不靜止就會有差異，只要有差異就能產生能量。他想，要是利用樹木發電來作為路燈的電能，森林也就更為安全了。

于是，梅辛帶著幾名助手，攜帶了一堆發光二極管和其他一些電子元件，長年累月在森林中鼓搗。他真的又有了新的發現，譬如：刮風時，樹葉隨風擺動，會產生動能，也就可以利用動能發電；暴露在外的樹葉和樹枝每天都在不斷蒸騰，溫度比埋在土壤里的根部要低好幾攝氏度，這樣就可利用溫差發電……

樹木渾身是電，不過，又有一個問題擺在了梅辛的面前，這就是無線電傳感網絡的用電是微量的，而路燈的電量會是它的數百上千倍。因為他已測量過，就是電能最多的楓樹平均也不過是0.2伏的電壓，而一般樹的電壓低至0.02伏，這樣的電能是無法給常規的電池充電的。

可不可以利用某種電子器件，來增加大樹的電壓呢？結果是，所有的電子器件，比如變壓器等，都不能使用。因為這些電子器件本身耗能太大，大樹的那點電能幾乎被電子器件消耗殆盡，根本不可能產生路燈所需的電。

不久后，奇跡出現了。一天，梅辛將一根電線掛在樹上，電源一接上，璀璨的電光就晃得人睜不開眼。原來，他已主導開發出了“納米級超低功耗能源采集器”和每隔幾秒鐘被喚醒一次的“毫微瓦級時鐘電路”。

采集器工作時的能耗只有10納瓦，也就是10億分之一瓦；而用來調節大樹發電時間的“時鐘電路”，休眠模式下功耗只有1納瓦，被喚醒時只需要0.35伏的電壓。有了它們，一般大樹的電壓立即從0.02伏驟升至1.1伏，幾乎相當于一節五號電池。大樹增壓的問題就這樣被奇妙地解決了。

由于有了創下“電子元件功耗最低紀錄”的這兩樣寶貝，不僅使得利用大樹發電作為路燈的電能成為現實，而且梅辛還對無線電傳感網絡進行了改進。這就是：每英畝只需選擇4棵大樹安裝傳感器，安裝了傳感器的大樹也就變成了一塊電池。這種新的超低功耗傳感器，能夠通過任何樹木發送傳感數據，傳感數據會從一個節點傳輸至另一個節點，直至抵達一個地區的氣象站，氣象站把來自各棵樹上傳感器讀數通過中繼發給中央火災預測計算機。由此，無線電傳感網絡技術又有了一個質的飛躍。

如今，梅辛與華盛頓大學電氣工程師巴巴克·帕維茲,除了利用樹木發電外，還嘗試用其他植物發電。目前他們已獲得了一些基本數據，比如說，馬鈴薯的電流是0.3毫安，橘子則是0.7毫安，而西紅柿的電流有1毫安。他們要打造出一種最安全、最清潔的電能，造福于人類。