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蒸發水份或成再生能源 滿足美國七成用電量、減少水資源流失

2017/10/6 — 21:02

全球太陽能與風力再生能源發電技術發展迅速,但由於其依賴天氣的間歇性發電特質,難以穩定地供電,加上符合成本效益的儲能系統尚未普及,目前仍難全面取代傳統的化石燃料或核能發電。

不過,美國哥倫比亞大學的科學家團隊上月發表於《自然 — 通訊》的研究就顯示,如能轉換水份蒸發時產生的能量,這或將成為另一再生能源創新技術,解決太陽能、風力等再生能源只能間歇發電的不足。

研究團隊指,水份蒸發時產生的能量若能善用,將會減少近半的自然蒸發水份量。報告估計,美國國內的湖泊與水庫共能產生 325GW 的供電量,相當於目前美國全國發電量的七成;如技術成熟並得以應用,得益最大的就是擁有豐富淡水資源與水庫、集中在南部與西部州份的美國城市,當中包括位於亞利桑那州、依賴科羅拉多河作為水庫與灌水系統來源的大鳳凰城區。而且,由於夏季是用電高峰期,這技術將能協助人口密集的地區滿足供電需求及減少水資源的流失,對容易發生旱情的加州、內華達州與亞利桑那州最有利。

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研究指出,美國西部與南部州份最有潛質利用湖泊與水庫的蒸發產生的能源,以滿足州內的供電要求。(來源:Columbia News)

研究指出,美國西部與南部州份最有潛質利用湖泊與水庫的蒸發產生的能源,以滿足州內的供電要求。(來源:Columbia News)

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水份蒸發是地球水循環的主要一環。有份參與研究的哥大生物物理學家 Ozgur Sahin 此前研製出一座稱為「蒸發引擎 (Evaporation Engine)」的機器,該機器透過控制容器內的濕度,促使細菌孢子擴張及收縮,並將孢子收縮時產生的能量經由一發電裝置轉換並輸出成電力。而是次發表的研究,則是專門測試這個過程能在理論上產生的發電量。

目前,這項技術仍在實驗室模擬的階段,而且局限在美國國內。但團隊相信,若技術得以應用,將成為能隨時按需求供電的再生能源,彌補太陽能與風力發電的不足,也不需要特殊的儲能裝置。此外,這項技術亦能節約水源,研究估計技術能減少 25 萬億加侖的水量流失,相當於全美用水量的五分一。現時,團隊致力提昇其技術的能源效益水平,並希望在湖泊、水庫或溫室進行測試。

哥倫比亞大學又引述沒有參與該項研究、阿利桑那州立大學物理學家 Klaus Lackner 對研究結果的認可。 Lackner 集中研發一種能夠吸收空氣中的二氧化碳的人工樹,這同樣涉及蒸發產生的能量的轉換。

來源:
Columbia News, "Energy Harvested from Evaporation Could Power Much of U.S., Says Study", 26 Sept 2017

報告:
Cavusoglu, A., Chen, X. & et al. (2017). Potential for natural evaporation as a reliable renewable energy resource. Nature Communications 8, Article number: 617(2017). doi:10.1038/s41467-017-00581-w

文/周澄、審核/Alan Chiu

 

 

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