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纯氧气化发电电动汽车及变温吸附制氧技术:生物质能混合动力汽车

本文记述了变温吸附制氧技术及使用(木材、煤炭)纯氧气化发电技术的电动汽车,及能源草产业发展面临的大水肥来源困境及解决方案;详述依据高效流体减阻技术设计出高速太阳能飞艇解决生产运输瓶颈、高速管道运输系统及河道大规模乃至跨洋调配各大江河入海淡水、并进一步建立海底城市及发展海洋牧场种植海藻等解决碳封存及粮食危机、磷危机的设想。

车载发电系统最令人关心的是能否洁净燃烧,以纯氧富氧燃烧技术解决尾气污染并无异议,而关注焦点集中的变温吸附制氧技术并未公开技术细节;鉴于以车载发电机取代动力电池的思路回避了发动机必须燃烧稳定平稳输出动力(直接驱动)的严格要求,因此可用作车载发电机的不只是斯特林机这一种,如果说斯特林机价格较贵、仍有一定缺陷的话,那么除了车载斯特林发电机组外还有没有及有哪些其他的车载发电机组或新的电动汽车车型?

至于大规模发展能源草产业,其实农林专家都知道满足水肥优越条件下能源草亩产七、八吨干物质并不成问题,现在中国的中南林业大学碳循环研究所雷所长正在大规模推广的能源草(绿心系列)亩产实际收购超二十吨干物质,当然都是在大水肥及良好气候条件下实现的,在全球粮食产量二十五亿吨尚且面临水资源短缺、肥料短缺的情形下,(以中国为例环渤海省市淡水缺口至少200亿方,倾举国之力花费二千多亿的南水北调工程仅调水一百多亿方,而且水价很高),大规模种植能源草所需天量的淡水资源、化肥从何而来?例如中国的三北防护林工程,因为缺水而生态效果大打折扣,甚至有人认为是失败的,更不用说农业用水短缺甚至生活用水都紧张;中国自启动三北防护林工程以来,为解决北方缺水而探索的方案数不胜数,其中引起轰动的诸如牟其中的炸开喜马拉雅山工程设想(耕云播雨工程)、郭开的朔天大运河工程、海水西调引渤入疆工程、南水北调西线诸多方案设想等种种不一而足,目的就是解决中国北方的水资源短缺瓶颈,但都没有看到切实的前景,不讲清楚水从何而来发展能源草根本就没有说服力;此外还有一个被人们忽略的是磷矿资源日益枯竭,磷元素危机在能源危机、温室气体效应的呐喊声中虽暂时被掩盖,在磷循环缺失背景下实际上数十年内面临枯竭的磷危机来势更凶猛,直接涉及粮食产量遽减,在粮食生产所需磷肥尚且面临危机的情形下,如何保证数十年后发展能源草及保证粮食产量所需的大量磷肥?

6、2:海洋波浪能开发的新思路

按世界能源组织统计现有技术可利用的波浪能约二十五亿千瓦,但这是指靠近岸边的海区,因为现有波浪发电技术仍按陆地思路来设想,要抵抗海面暴风等恶劣海况,通过大量复杂机构收集密度较低而分散的能流,再通过复杂机构将其转为电能,并调整电压通过昂贵的海底电缆送往陆地,每一个环节都造成巨大成本增加,而且远海机械维护等都很不方便,这就造成波浪能发电成本居高不下而难以推广,而且现有技术也未考虑到深海区建立水下操作基地。

开发海洋能源我们主张用一种能把微小能量收集并集中起来的集、蓄能发电系统:以大量较小的风、水轮转子或其它装置作为能量捕获器,通过活塞泵、柱塞泵或其他液压泵等简单而不易出故障的转化装置将风能、海流能、波浪能等能流密度较低而分散的机械能转化为集中的液压能,把低势位蓄水箱的水通过管网加压并储存在高势位蓄水箱,集中地接入一到数个水轮发电机产生稳定的电能;而风轮、叶轮较小且距离较近的话,与之连接的管网的管道兼做支撑桁架结构的杆件,形成稳定、廉价的系统,省却了大部分变速齿轮箱、蓄电池、逆变器等的系统单位造价比现有风力、波浪发电系统等将成倍降低,例如海洋中波浪能发电降到每千瓦两千元以下。

而且发电系统设计成可以在海面上升降的,巨大暴风来临时可以潜入水下,不必设计得非常坚固抵抗恶劣海况,从而降低成本。对于西风带的波浪较大的区域主张采用多道防波堤式的受能器,受能器可选择在水下就可感受压力变化而转化压力能(波浪能)为机械能的装置而不必升上海面抵抗波浪拍击,例如第一道受能装置设在海面下十米处,利用气袋感受压力变化而驱动气流相应转化能流,吸收波浪能后浪涌有所减少,再设第二道受能机构吸收能量,以此类推,波浪能逐渐被吸收直到风平浪静,可以布设养殖网箱为止;所有发电系统都用廉价的竹木桁架连在一起,与未来研发出的竹木缆绳连接。

西风带波浪能潜力巨大,尤其南极附近的南冰洋,每平方公里二十万千瓦以上,这些电能不能输往陆地,还是与开发南极风电一样的新思路:就地消纳发展新的产业。

6、3:建立海洋牧场发展种养殖业的设想

现有深海养殖工船与船舶相似,而船舶为了抵抗海面恶劣气候而建造费用巨大,因此发展阻力巨大,至今没有多少艘外海养殖工船;实际上不难判断如果把养殖笼(浮筏)固定于水下,就可大幅降低造价。

养殖网箱设于水下两、三百米处,采用植物生长灯提供光源照明,按海藻最佳生长光照1000流明亮度设计每平方分配LED灯光功率15瓦;沿着张力腿布设管道抽取营养丰富的深层海水,深层海水温度为1到4度,正是海带等海藻最佳生长温度;1000米以下的海水营养盐丰富,可免去施肥作业;从海面抽取空气是不可取的,尤其气候恶劣的西风带地区,因此必须使用通过高速管道运来的纯二氧化碳(钢瓶装干冰、液体二氧化碳或其他诸如碳酸氢钙等化合物形式),这些二氧化碳就是通过我们现在正在热议的碳收集技术收集而来,不同的是现在的专家主张将其埋入海底或地下实现碳封存,而我们主张作为气肥用于海洋养殖转化为粮食、燃料等碳水化合物储存,当海带、海藻养殖业发展起来后,二氧化碳需求将极为旺盛,随着二氧化碳市场收购价格不断上涨,可以预见碳收集产业自然会迅速发展。

西风带波浪能每平方公里蕴藏量不低于二十万千瓦,以每公里获取十万千瓦波浪能电力计,可提供666.7万平方米(即一万亩)养殖面积的光源用电,或者一平方公里收集的电能可保证相当于近七平方公里的养殖面积,由于采用人工照明,因此可以采取多层养殖的方法,这与陆地农作物有点区别。当然,为巡视、自动化操作方便,没必要整个海域满铺六、七层养殖筏、养殖网箱,可沿着高速管道两侧各铺一百米左右,共铺设三十多层,每隔一米一层,或者说是宽两百米、高三十多米共三十五层网格的立体养殖网箱,并进行自动化设计。

由于二十四小时不间断光照、深层海水营养丰富、二氧化碳气肥充足,可以判断亩产将远远超过现有的一吨干海带,有望亩产两、三吨,优良品种更高,即每公里每年可获得干海带三万吨,若建成自亚马逊河口至波斯湾的管道网络,其中经过西风带的约一万公里,年产干海带三亿吨;初步统计,光是西风带有此条件的区域可建一千万公里(前景),也就是说远景来说海洋中有可能达到每年三千亿吨海带的固碳能力。大量海带、海藻可以作为海参、鲍鱼饲料结合海鱼养殖等这里不做讨论,这些海带、海藻可以作为粮食,也可制取甲烷、生物乙醇作为能源,更可以运往南极这个巨大的天然冷库储存,以备灾年作为粮食、能源储备,也等于封存了大量二氧化碳。不为人们注意的是,大量海带等海藻运往陆地消费时,它从海中所吸收的磷、钾等元素也被带往陆地,完成磷循环缺失的弥补。

经济测算:养殖网箱每亩约三万元(含LED补光灯等电气设施),每公里一万亩约三个亿,波浪能发电约五千万元,高速管道系统每公里约一个亿,连同深海水泵、海底城市等每公里造价共计约五亿元,投资非常巨大,因此应综合开发,单纯发展海洋牧场或海底管道货运、调水等投资回收期很长。

顺便说明一下,解决南极运输不能只靠可在暴风中起降的高速飞艇或破冰船舶,可设高速悬浮管道运输系统从阿根廷南端入海,为避开该区域夏季经常出现的大型漂流冰山可设于德雷克里海峡一千米深处,千米深度再遭遇大型冰山的几率就足够小了,穿越海峡后在南极半岛西侧登陆,极地东风作用下漂流冰山都被挡在南极半岛东侧;利用高速管道运输系统的巨大运能运输进出南极内陆的物资。当运往南极的碳水化合物或二氧化碳封存量达到六千亿吨时,大气中的二氧化碳就会恢复到工业革命前的水平,如果海带、海藻产业迅速发展,作为能源、粮食储存的产量远大于现有现有能源消耗量的话,甚至可以照常使用化石燃料而不用担心空气中二氧化碳含量的增加。

6、4:海洋中的水下飘浮城市的建立

占地球面积三分之二的海洋目前却无人居住,因为海面不时有风暴等各种恶劣海况,只有造价昂贵的巨型船只才能在风暴中勉强生存下来,而且缺乏淡水、能源等生存物资,靠船舶运输速度极慢,不能满足维持一个城市所需,因此大家宁可设想移居外星球也无法想象大规模移往海中居住,正因为这一瓶颈,所以在科学家们描述下的海洋开发前景诱人,却一直未有大的进展。

然而在海洋中的高速管道运输网络的建立却将突破这些瓶颈的限制,在海平面三十米以下就已经基本上避开了海面暴风雨等恶劣海况的影响,我们设想可潜入水下的房屋群在风暴来到前几个小时下潜并临时定位于水下五十到一百米处,要抵抗深水压力的房屋最好是圆筒结构,充分利用材料的抗压性能,实际上陆地上的大型城市下水管也是按这样的压力设计的,四米直径每米造价大约两千元到四千元,也就是说压力容器或管道式的海中悬浮居住系统的造价甚至远低于陆地房屋的造价,因为水中悬浮房屋不需要抗震,因此更廉价、更易于成批建造。

水下房屋群设计为容重略低于水,例如浮力与重力的比例为10:9,靠拉索与张力腿平台相连固定于水下,在风暴较少的区域,平时房屋可升出海面,工作生活与水上人家没有什么大的区别,只是在暴风来临时再通过张力腿平台拉索收紧张拉潜入水下五十米以下以躲避风浪袭击,通过通风系统从海面收集空气或使用生产的氧气。至于交通,可使用高效流体减阻技术设计出来的高速太阳能飞艇、高速潜艇等,也可部分使用船舶。

请注意这一海洋生态系统在海平面以下数百米深处,对表层海水来说是相对封闭的,也就是相对独立的,不受大气层中各类灾害的影响,与南极冰下城市一样可以起到“末日避难所”的作用。

6、5:共同开发 不论是开发南极还是南冰洋、其他西风带海域,都不是一个或几个国家的事情,建议以联合国名义进行开发,所得巨额收益也可冲抵联合国会费,用于解决难民问题、联合国军的军费、基础设施开发等联合国事物,并使联合国摆脱少数国家操纵向“世界政府”迈进。

结束语:由新型电动汽车一直谈到南极开发、海底城市,看起来扯得很远,实际上这些都是一个有机联系的整体,不解决水资源问题发展能源草就是一句空话,不指明磷循环缺失的补救方案,农林专家很快就会指出磷矿石马上在数十年内面临枯竭,哪有不顾粮食安全反去种草的道理?只有看到阻碍能源草产业发展的瓶颈都消失了,大家才会相信生物质能尤其能源草才是未来汽车真正的能源。

还是用上一篇文章的那句话来结尾吧:创新就应该允许、鼓励大胆设想、尝试,许多改变世界的发明一开始都是看起来显得离经叛道、荒诞不经的疯狂设想,没有一个是循规蹈矩、按部就班设计出来的;有些事情就得有人先做,谨怀抛砖引玉之心,也借此平台寻找志同道合的同路人。

作者:邹立松

来源:第一电动网

作者:紫薇圣人

本文地址:https://www.d1ev.com/kol/51458

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