乘著空氣去旅行

蘇更林

空氣能作為一種可再生的清潔能源，具有極其廣闊的應用空間。說起空氣能，許多人會覺得不以為然，空空如也的空氣中能蘊含什么能量呢？其實，空氣能還真是一種清潔高效的能量，并且我們早已在日常生活中享受到了空氣能的恩惠，空調器就是典型的例子。近年來推出的一種新型高效節能熱水器——空氣能熱水器，就是空氣能造福人類的例證。

400%的能源效率是

如何創造的？

我國2013年10月實施的熱泵熱水器標準，居然要求能效比達到3～5，這平均400%的能源效率是如何創造的呢？要說明這個問題，我們還得從空氣能熱水器的工作原理說起。空氣能熱水器的全稱為“空氣源熱泵熱水器”，其工作原理與空調器極為相似，采用少量的電能驅動壓縮機運行，高壓的液態工質經過膨脹閥后在蒸發器內蒸發為氣態，并從空氣中吸收大量的熱能；氣態的工質被壓縮機壓縮成為高溫、高壓的液態，然后進入冷凝器放熱而把水加熱……如此不斷地循環加熱，可以把水加熱至50℃～65℃。

在這一過程中，消耗1份的電能驅動壓縮機運行，同時可從環境空氣中吸收轉移約4份的熱量到水中。由于空氣能熱水器耗電量只有等量電熱水器的1/4，即相當于使用同樣多的熱水，空氣能熱水器耗電費用只需電加熱的1/4。

由于空氣能熱水器不使用電直接把水加熱，因此沒有電元件與水的接觸，這樣就從根本上消除了觸電隱患，且不存在燃氣熱水器的一氧化碳中毒等安全隱患。空氣能熱水器只是將周圍空氣中的熱量轉移到水中，可以完全做到“零排放”，對環境幾乎不產生影響，是真正的環保型熱水器。

“能量銀行”中的新面孔

如今，清潔能源異軍突起，并呼喚儲能技術日益完善和發展。這里的儲能技術指的就是“能量銀行”。有了“能量銀行”，像風能和太陽能等間歇性綠色能源技術將獲得更廣泛的應用，并幫助能源系統實現更有效的供需平衡。

目前，在生產實踐中廣泛采用的大規模儲能裝置主要為抽水蓄能，發展新型儲能裝置一直是一個前沿性的課題。為了輸出西北豐富的風能資源，我國迫切需要配備大規模的儲能裝置。但由于很多地區并不具備建設抽水蓄能電站的自然條件，因此需要采取其他可行的儲能手段。有科學家提出，用壓縮空氣的辦法來儲存能量，不失為一個大規模儲能的理想解決方案。

壓縮空氣儲能指的是在高壓情況下通過壓縮空氣來存儲大量的可再生能源，然后將其存儲在大型地下洞室、枯竭井或蓄水層里。在非用電高峰期，用電機帶動壓縮機將空氣壓縮進一個特定的地下空間存儲。然后，在用電高峰期，通過一種特殊構造的燃氣渦輪機釋放地下的壓縮空氣來進行發電。壓縮空氣蓄能電站作為一種新型電能存儲系統，具有動態響應快、經濟性能好、環境污染小等優點，可提高供電質量、調峰填谷、負荷平衡，并保證機組運行的經濟性。

壓縮空氣儲能是一種技術比較成熟的儲能手段。早在1949年，美國就受理了第一個關于空氣儲能的專利。1978年，第一臺商業運行的壓縮空氣儲能機組在德國誕生。此后，在國外壓縮空氣儲能已經實現了大規模商業化應用。有專家預測，我國的壓縮空氣儲能在未來將會迎來一個快速的發展期。

壓縮空氣動力汽車

為了應對能源危機和環境保護的雙重壓力，開發清潔動力汽車成了當務之急。目前，清潔動力汽車的動力方案有多種，壓縮空氣動力汽車就是其中之一。

壓縮空氣動力汽車的工作原理與傳統汽車基本相同，最大的差別在于汽車動力的來源不同。壓縮空氣動力汽車使用高壓壓縮空氣作為動力源，汽車在運行時將壓縮空氣儲存的壓力能轉換為其他形式的機械能。壓縮氣體動力發動機在工作時，高壓氣體進入某一工作腔，氣體的壓力使其推動活塞或葉片對外做功，氣體體積發生膨脹，溫度和壓力降低，氣體具有的內能部分轉化為了活塞或葉片的動能。

由于空氣資源取之不盡、用之不竭，因此空氣能源是一種可持續的能源。同時，由于空氣壓縮做功是一種物理過程，沒有高溫高壓的燃燒過程，因此排放的尾氣為純凈且溫度較低的空氣，對環境沒有污染，而且有助于減輕城市熱島效應。但空氣能源的能量密度比較低，因此儲存壓縮空氣需要在車內占據一定的空間，這樣一來該動力汽車的連續行駛里程會較短。這些特點使得壓縮空氣動力汽車的發展存在一定的局限性。

據悉，目前世界上有許多國家開發出了不同風格的壓縮空氣動力汽車原型。美國一家汽車公司正在研制生產一種空氣動力汽車，這種汽車通過壓縮空氣和一個小型的常規引擎來提供動力。這種空氣動力汽車完全依靠壓縮空氣能夠行駛32千米，當引擎發動后將能夠行駛更長距離，最高時速可達150千米。法國某汽車公司宣稱，將在2016年推出空氣動力汽車。印度研制成功的一款依靠空氣提供動力的汽車，最高時速可以達到每小時108千米。該汽車可以在“加氣站”加壓縮空氣，也可以使用內置壓縮機自己加氣。

也許，未來有一天我們會乘著空氣能汽車去旅行，那該是一件多么愜意的事情啊！

【責任編輯】龐 云endprint