發電樂園

腰正君

自從鉆木取火點燃了人類的文明之光，能源就一直伴隨著人類不斷向前發展。火力發電、太陽能發電、風力發電、水力發電以及核能發電是目前我國主流的能源利用方式，由于新能源還無法完全替代傳統能源，協同發展各種能源是現實之路。

火力發電是利用煤、石油和天然氣等燃燒時產生的熱能，通過發電動力裝置轉換成電能的一種方式。它是目前世界上最主流的發電方式，占發電總量的60% 以上。

太陽能光伏發電是利用太陽電池將太陽光能轉化為電能；風力發電是把風的動能轉為電能；水力發電是將水能轉換為電能，核能是原子核結構發生變化時所釋放出的能量。

中國科技館能源展廳“發電樂園”展品展示了五種我國目前主流能源的發電原理。比如，它通過橫向對比讓觀眾看到1 千克鈾-235 的發電量相當于2700 噸標準煤的發電量；通過五種能源的縱向對比，讓大家了解它們發電效率的主要影響因素。

該展品由火力發電、太陽能發電、風力發電、水力發電、核能發電五組機電互動模型、燈光系統、展臺組成。

由火力發電站原理模型（汽輪機、發電機、冷卻塔、凝汽器、煙囪、除塵器等）、3 個煤炭模型、燃燒室、收納槽組成。觀眾可以選擇不同大小的煤炭模型放入燃燒室中，觸發火力發電的過程；通過觀察能量柱點亮范圍，思考火力發電與煤炭消耗量的關系。

由太陽能電池板、太陽燈光、軌道、烏云模型、轉盤、轉輪、保護罩組成。通過設置“太陽”“烏云”兩個位置變量，來展示光伏發電的原理和受天氣影響的情況。

互動時，觀眾轉動轉輪改變太陽、烏云模型位置，觸發太陽能發電過程。通過觀察能量柱點亮范圍，思考太陽能光伏發電強度與太陽照射方向、天氣情況的關系。

由風機、風力發電場模型、風車模型、按鈕、推桿、保護罩組成。通過草地、小風車、風機等模擬風電場，設置“年平均風速”這一變量，展示風力發電的原理。

互動時，觀眾按下按鈕啟動風機，并推動推桿調節風力大小，觸發風力發電過程。通過觀察能量柱點亮的范圍，思考風力大小對風力發電強度的影響。

由山體模型、大壩模型、投影機及多媒體系統組成。通過設置河道模型和投影機背投畫面，來模擬在河道建設大壩的水力發電原理。

互動時，參與者將大壩模型放置在河道不同位置，河道側面通過投影畫面呈現水位上升的高度，觸發水力發電過程。根據峽谷高度不同，大壩的高度也不同，觀察能量柱點亮的范圍，思考水位落差對水力發電效率的影響。

由顯示屏、反應堆底座模型、堆芯模型、安全殼模型、壓力容器模型、收納槽組成，通過多媒體、核反應堆結構模型以及識別感應裝置，來展示核能的發電原理。

互動時，參與者根據屏幕提示，分別將堆芯模型、安全殼模型、壓力容器模型擺放到核電站反應堆底座模型上，檢測裝置識別后，多媒體屏幕便講解該模型的名稱、作用。參與者完整地拼裝好反應堆后，屏幕中會播放核能發電的過程，并講解燃燒 1 千克鈾-235 的發電量，讓觀眾了解核電廠組成及核電廠工作過程。

有興趣的朋友，歡迎來中國科技館參觀，探究各種能源的奧秘吧！

（本欄目合作單位：中國科學技術館）