把溶洞變成巨型電池
供電不能沒有電池
用電有高峰和低谷的時段,而且每條線路的用電多少隨時都在變。電能又是沒法在導線中存留的,發電機關閉了,電能也就消失了。那麼,發電廠想給所有用戶供應充足的電能,同時又不浪費,總不能準備很多個大大小小的發電機,不斷打開和關閉它們吧?
那麼怎麼辦?自來水公司為了保證所有用戶用水,又不造成浪費,建造儲水的水塔就解決問題了,同樣,發電廠也需要用類似水塔功能的傢伙來儲存電能,以備隨時用,這樣,工作人員和機器都不必很辛苦。儲存電能最常用的就是電池,不過發電廠的電池可是大傢伙,那是功率達到百萬瓦以上的鉛電池。鉛電池的優點是建造容易,缺點是使用時間不長,還容易污染環境。
除此之外,人們還用水來儲存電能,什麼意思呢?就是用電能把水抽到高空,需要的時候,再讓水流下來,推動發電機發電。水庫電池儲存的電能很多,可以達到10億瓦以上的功率,但建造這樣一個水庫電池需要大約10年的時間,耗費財力很大,儲存電能的效率也不比鉛電池大。
另外,發電廠還經常用一種巨大厚重,能不斷旋轉的飛輪來儲存百萬瓦以下的電能。當電能用不了的時候,就可以通過電動機讓飛輪越轉越快,相當於電能轉化成了飛輪的動能。飛輪則可以把這種快速轉動的狀態保持很久,到了用電緊張的時段,再讓轉動的飛輪帶動發電機轉動發電,把動能轉變成電能。飛輪儲存的電能可以達到10萬瓦以上。飛輪的製造雖然相對容易,但飛輪的大小有限度,無法做得很大,否則容易在轉動時裂開,因此飛輪無法儲存更多的電能。
美國的地下空氣電池
在這麼多巨型電池當中,最受美國人青睞的卻是一種地下空氣電池,美國正大張旗鼓要多建一些這種電池呢。地下空氣如何成了電池了呢?且看美國人的奇妙想法。
空氣是能夠儲存電能的,例如電能把空氣壓縮,之後壓縮空氣的膨脹反過來就可以推動發電機發出電來了。但是要把空氣變成電池,總得有個存放壓縮空氣的容器吧,而且要讓空氣儲存和釋放大量的電能,我們平時用的氣罐肯定是不行了。例如要讓空氣儲存的電能以3億瓦的功率供電8個小時,經計算,需要60多萬立方米的空間來存放壓縮空氣。用多少鋼鐵才能製造這麼大的壓縮氣罐呢?
奇妙的是,美國人到地下去尋找這種氣罐呢,原來他們是利用現成的地下溶鹽洞當作壓縮氣罐,這些溶洞內部的空間都很大,而且距離地面1000米以上。1000米深的水都可以把一袋空氣壓縮到100個大氣壓以上,1000米厚的岩層所具有的重力遠遠超過100個大氣壓的壓力,因此肯定能夠容納100個大氣壓的壓縮空氣。而空氣電池用的就是大約100個大氣壓的壓縮空氣。因此用這些溶洞作為巨大空氣電池的壓縮氣罐是再理想不過了。經探察,美國地下有幾百個能建造3億瓦空氣電池的溶洞。
地下空氣電池魅力大
當發電廠發的電用不了的時候,就可以通過壓縮機把電能傳遞給空氣電池,讓壓縮機不斷向地下輸送空氣,給地下的空氣加壓,這樣,發電廠多餘的電能就不會浪費掉,儲存到空氣電池中。當用電瘋狂的時候,把壓縮空氣放出來,氣流急速的衝擊力就可以帶動發電機發電,送往需要的用戶。
而且空氣電池可以隨時充電,隨時供電,隨時關掉。只要有多餘的電能,就可以給地下壓入多一點的空氣;只要打開氣流出口就可以讓空氣電池給外界供電;只要關掉氣流,電池供電就停止了。很方便。
建造這樣一座空氣電池,只需要花費幾千萬美元,用一兩年的時間就能完工,而且空氣電池的儲電效率比上述任何一種電池都大,如果給這種空氣電池充入100度電,它會放出82度電,而其他電池只能放出大約75度電。
因此,對於這樣優良而又經濟的地下空氣電池,美國人肯定要多建幾座了。目前正在使用的有一座,正在建設的有兩座,未來幾年內還要上馬幾座——地下空氣電池為人類又開闢了一種能源獲取途徑。
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