向龍卷風(fēng)要電

呂治平

美國(guó)是自然災(zāi)害相對(duì)比較少的國(guó)家，但有一種災(zāi)害在那里經(jīng)常出現(xiàn)，那就是龍卷風(fēng)。

在龍卷風(fēng)中，有一種相對(duì)比較溫和的種類(lèi)，叫“塵卷”。塵卷一般產(chǎn)生在晴朗的日子：當(dāng)?shù)孛姹惶?yáng)烤得炙熱之后，接近地面的空氣因升溫而不斷上升，而幾米高處的較冷空氣下沉，于是形成小范圍的對(duì)流。對(duì)流產(chǎn)生小股的龍卷風(fēng)，此即塵卷。

對(duì)于大范圍肆虐的龍卷風(fēng)，人們至今還無(wú)法馴服。但對(duì)于相對(duì)溫和的塵卷，美國(guó)佐治亞州理工大學(xué)的兩位科學(xué)家卻想到了利用它的辦法——用來(lái)發(fā)電。

他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，地面的熱氣流通過(guò)固定的葉片被引導(dǎo)進(jìn)渦輪，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，一邊把動(dòng)力轉(zhuǎn)化成電，一邊把熱氣流往上空排，周?chē)臒釟饬鲃t繼續(xù)涌進(jìn)渦輪，持續(xù)推動(dòng)渦輪。

這種龍卷風(fēng)發(fā)電站安裝和管理成本都要比通常的風(fēng)力發(fā)電站低，因?yàn)橐话泔L(fēng)力渦輪為了獲得高空的風(fēng)力，需要建高塔，而龍卷風(fēng)發(fā)電站利用的則是緊貼地面的空氣對(duì)流，不需要建高塔。而且由于地面溫度一天之內(nèi)變化較緩慢，龍卷風(fēng)發(fā)電站的電力輸出也就比較穩(wěn)定。即使日落之后數(shù)小時(shí)還可以運(yùn)轉(zhuǎn)，而在這個(gè)時(shí)候，正是用電高峰期。

科學(xué)家測(cè)試了一個(gè)渦輪直徑為1米的小型龍卷風(fēng)發(fā)電站，在天氣晴朗的條件下，輸出功率可達(dá)幾瓦。增大渦輪直徑，輸出功率急劇增加。比如，渦輪直徑為10米的時(shí)候，輸出功率可達(dá)50千瓦。如果把這樣一個(gè)個(gè)龍卷風(fēng)發(fā)電站鋪在地面上，每占地面積1平方千米，總的輸出功率可達(dá)16兆瓦。考慮到風(fēng)力發(fā)電站每占地面積1平方千米，總輸出功率只有3兆～6兆瓦，這個(gè)成績(jī)已相當(dāng)不錯(cuò)。

科學(xué)家還估計(jì)，用龍卷風(fēng)發(fā)電，成本要比風(fēng)力發(fā)電低20%，比太陽(yáng)能發(fā)電低65%。這項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)引起美國(guó)能源部的興趣。