在我們的日常生活中，幾乎沒(méi)有什么比電更讓人司空見慣。它存在于每一個(gè)電源插座中，它讓燈泡發(fā)光，讓我們的計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、洗衣機(jī)和冰箱日夜運(yùn)行。可是，電到底是什么呢？著名科學(xué)記者和屢獲殊榮的科普作家雷納·科特博士，在本書中給出了全面、準(zhǔn)確和細(xì)致的答案。他向我們展示了電在大自然中的各種角色，并告訴讀者如何讓這種罕見的自然力為我們所用。他還講述了如何制造電流，電流如何進(jìn)入我們的家庭，以及人們應(yīng)當(dāng)怎樣保護(hù)自身不受電流的傷害等等問(wèn)題。
在這本《什么是什么》中，作者為大家展示了電的研究和應(yīng)用領(lǐng)域的概貌。其中會(huì)告訴大家，在電路中如何形成電流，電池和太陽(yáng)能電池如何發(fā)揮作用，電和磁如何相互作用。本書還講到了發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)、超導(dǎo)、電磁感應(yīng)以及三相電流。此外，還介紹了不同類型的發(fā)電站，并解釋了人們?yōu)楸ＷC電流隨時(shí)安全地進(jìn)入每個(gè)家庭，都做了哪些工作。當(dāng)然，本書也包括了如何安全用電的知識(shí)。
如何從可再生能源中獲取電能？
在德國(guó)，現(xiàn)在人們使用的大約95％的電能來(lái)自熱電廠?？墒窃诮┠耆藗円呀?jīng)知道，使用像煤或石油這樣不可再生的“化石燃料”是多么錯(cuò)誤。“化石”意味著，這些原料是從遠(yuǎn)古時(shí)代就開始在地層中積累，并且經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代而形成的。而核能的危險(xiǎn)，現(xiàn)在讓很多人望而卻步。因此，人們?cè)谌澜绶秶鷥?nèi)尋找著環(huán)保而且可再生的能源?？稍偕茉?，就是始終可用、用之不竭的能源。
例如，在我們的腳下就蘊(yùn)藏著巨大的熱量。在火山地區(qū)，有著從地球內(nèi)部產(chǎn)生的熱蒸汽。在全球范圍內(nèi)已經(jīng)有超過(guò)250座地?zé)岚l(fā)電廠，它們可以生產(chǎn)大約90億瓦功率的電能。大多數(shù)地?zé)犭姀S都在美國(guó)，其次是菲律賓和墨西哥。
在未來(lái)幾年里，在德國(guó)南部可能會(huì)出現(xiàn)小型地?zé)犭姀S。人們想通過(guò)鉆孔給在炎熱地層中的水加壓，來(lái)生產(chǎn)所需要的熱蒸汽。然后，再利用這些熱蒸汽來(lái)發(fā)電。
水力是多年來(lái)一直使用的一種可再生能源。在全球范圍內(nèi)，現(xiàn)在有大約20％的電能通過(guò)水電站生產(chǎn)。特別是在多山的國(guó)家，能很方便使用這種清潔的能源生產(chǎn)方式。
在挪威，大約99％的電能都是這樣獲得的。在奧地利，這個(gè)比例大約是72％，在瑞士是58％。然而，在很多地區(qū)為了發(fā)電而建造的巨大水庫(kù)，經(jīng)常對(duì)環(huán)境造成不良影響，并且需要移民數(shù)百萬(wàn)人。因此，利用水力發(fā)電在很多地方阻力很大。
在有些沿海和丘陵地區(qū)，可以利用風(fēng)能生產(chǎn)電流。人們現(xiàn)在能越來(lái)越多地看到細(xì)長(zhǎng)的、幾乎百米高的風(fēng)輪塔。每一個(gè)塔的尖端都有一個(gè)外殼，里面裝有發(fā)電機(jī)。一個(gè)直徑約60米的巨大的三葉螺旋槳，在大約三級(jí)風(fēng)以上時(shí)會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)；一個(gè)齒輪箱會(huì)把這種轉(zhuǎn)動(dòng)傳輸給發(fā)電機(jī)。小的輔助電動(dòng)機(jī)會(huì)根據(jù)風(fēng)向和風(fēng)力調(diào)整外殼和螺旋槳。在德國(guó)，目前有大約1％的電能由風(fēng)力制造。
太陽(yáng)能可以轉(zhuǎn)化為電能？
太陽(yáng)的能量可以說(shuō)是無(wú)窮無(wú)盡，它每小時(shí)向我們地球輻射著巨大的能量，相當(dāng)于燃燒了200萬(wàn)億噸的煤。這種能量是目前世界能源消耗總量的1萬(wàn)倍。
多年以來(lái)，人們一直在努力研究利用太陽(yáng)能電池從太陽(yáng)能中獲取能量。太陽(yáng)能電池可以直接把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，而不需要鍋爐、渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)。
太陽(yáng)能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能電池壽命長(zhǎng)，只要太陽(yáng)存在，太陽(yáng)能電池就可以一次投資而長(zhǎng)期使用：與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽(yáng)能電池不會(huì)引起環(huán)境污染；太陽(yáng)能電池可以大中小并舉，大到百萬(wàn)千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽(yáng)能電池組，這是別的電源無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。
常見的閃著藍(lán)光的太陽(yáng)能電池由硅組成。硅是石英的主要成分，也是制造晶體管和計(jì)算機(jī)芯片的原料。然而，這種硅的提純比較費(fèi)力，因此價(jià)格非常高。
不過(guò)，這種情況據(jù)說(shuō)會(huì)有所改變。新一代的太陽(yáng)能電池已經(jīng)可以在實(shí)驗(yàn)室中使用。它們不需要價(jià)格昂貴的高純硅，而是由像窗戶玻璃或塑料這樣特定化合物的薄層組成。在未來(lái)幾年之內(nèi)，這種新的能源轉(zhuǎn)換裝置，可能會(huì)蓋在屋頂和其他太陽(yáng)照耀的地方，用以提供電能。
與德國(guó)不同的是，在那些日照時(shí)間更長(zhǎng)的國(guó)家，例如在撒哈拉沙漠。可以收集更強(qiáng)烈的太陽(yáng)能。獲得的電能可以通過(guò)遠(yuǎn)程線路傳輸給中歐的用戶。當(dāng)然，到目前為止，這還只是一個(gè)設(shè)想，因?yàn)槌Ｒ?guī)太陽(yáng)能電池的造價(jià)太高。
但是，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著太陽(yáng)能電池制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，以及新的光電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明，各國(guó)對(duì)環(huán)境的保護(hù)和對(duì)再生清潔能源的巨大需求，太陽(yáng)能電池仍將是利用太陽(yáng)能比較切實(shí)可行的方法，可為人類未來(lái)大規(guī)模地利用太陽(yáng)能開辟?gòu)V闊的前景。
氫能替代汽油和煤?jiǎn)幔?br>太陽(yáng)能電池的一個(gè)基本問(wèn)題是，在晚上我們就看不到太陽(yáng)光了。因此，人們必須能把太陽(yáng)能儲(chǔ)存起來(lái)。其中的一個(gè)辦法是利用獲得的電流電解水。在這個(gè)過(guò)程中會(huì)形成高能的氫氣，可以把它們儲(chǔ)存在巨大的罐子中，也可以通過(guò)管道或儲(chǔ)氣罐運(yùn)輸。在“未來(lái)的燃料電池電站”中，人們可以利用這些氫氣獲取電能。這樣的電廠要比常規(guī)的煤或氣體電廠產(chǎn)生的能量高得多，而且也更環(huán)保。
幾十年來(lái)，燃料電池已經(jīng)在航天領(lǐng)域得到了應(yīng)用。很多研究人員致力于讓燃料電池的功率變得更大，現(xiàn)在，這方面的工作已經(jīng)取得了進(jìn)展。這些電池由在其中充有氫氣和空氣的小室組成。在一個(gè)由金屬電鍍的特殊塑料膜上，這些氣體會(huì)相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在這種無(wú)噪聲和無(wú)火焰的燃燒過(guò)程中，形成了電流，同時(shí)產(chǎn)生的廢氣只是純凈的水蒸氣。
目前，在德國(guó)已經(jīng)有小型燃料電池電站投入運(yùn)行。專家希望，在未來(lái)一段時(shí)間之后，利用用之不竭的太陽(yáng)能，可以滿足大約60％的電能需求和40％的推進(jìn)燃料的需求?！疤?yáng)能制氫”經(jīng)濟(jì)，也就是太陽(yáng)能和燃料電池的結(jié)合，可能會(huì)結(jié)束煤和石油的時(shí)代。
至少，現(xiàn)在已經(jīng)有了試驗(yàn)運(yùn)行的電動(dòng)公共汽車，它就是通過(guò)燃料電池驅(qū)動(dòng)的。不久之后，在市場(chǎng)上可能會(huì)出現(xiàn)不需要汽油的載重汽車。不過(guò)，它們裝備的不是氫氣，而是從天然氣或生物廢料中生產(chǎn)的液體甲醇。在汽車中，一個(gè)“革新者”，也就是一個(gè)“迷你化工廠”，把甲醇轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓瑲錃獾臍怏w，并制成燃料電池。把油門加得越大，這種反應(yīng)就越劇烈。也許，燃料電池的時(shí)代現(xiàn)在已經(jīng)開始了。
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