《人民日報》文章《未來的電來自天空》提到,太空電站是將地面的太陽能發電裝置搬到太空中,在空中將太陽能轉化為電能,再通過無線能量傳輸送到地面,讓太陽系的核心太陽通過核聚變為人類提供取之不盡的清潔能源。
電站之所以要“上天”,是因為在地面上無法高效利用太陽能。在地面上,太陽能受大氣的吸收和散射、雲和雨的增減、季節和晝夜的變化等影響,有許多不利影響。白天,太陽能非常充足。太陽能發電裝置工作在地球同步軌道,空間電站的整體發電效率依然可觀,即使在多次轉換到地面的過程中能量有所損失。
然而,除了太空電站可以充分利用太陽能之外,顛覆性技術的應用使得人類即使立足於地面,也能比太空電站更好地利用太陽能。當然,這樣的“地上絕技”並不是傳統的光伏、氫發電,沒有電的空調也有這樣的“天賦”。
河南省許昌市朱若東先生發明的鉗溫,在專利名稱中是制冷的代名詞。“自源夾溫”翻譯成日常生活語言,就是“制冷不耗電”,縮寫為“空調不耗電”。余熱鉗位控制方法類似於自源鉗位控溫裝置和車輛(專利號:ZL 20171027533。
鉗溫裝置完全突破了傳統空調“逆卡諾循環,通過“熱交換”對封閉空間內的空氣進行制冷”的技術框架,構建了“目標余熱從高溫端到低溫端的路徑”。鉗溫裝置可以直接鉗住固體目標的熱源,理論上可以是地球這樣的巨大物體。它利用靶材本身的余熱作為工作能量,將熱源的熱量“轉化”為電能,完成夾持溫度。固體靶熱源直接鉗位溫度是其優於傳統空調的應用特點,傳統空調只能制冷環境空氣。夾具溫度的路徑分為三部分:a、主體部分的熱管是余熱自行傳遞的通道;b、被夾住的目標熱源作為高溫熱源與熱管的熱端相通,雖然不斷積累余熱,但可以通過熱管傳遞更多自身熱量降溫;c、由固-固和固-液相變材料組成的蓄熱器,其壹端面與熱管的冷端連通,接收來自目標物體的廢熱,另壹端面與熱電發生器連通,將暫存的廢熱熱電轉換成有用的電能,蓄熱器始終動態保持潛熱狀態, 使其穩定的相變溫度在潛熱期形成壹個溫度平臺,熱管的冷端與之相通,成為其穩定的冷端溫度。
雖然在選擇溫差發電器作為夾溫裝置的熱能轉換元件時需要溫差,但這個溫差並不是其他溫差,溫差發電器元件的溫差只是工作溫差,而不是傳統空調的環境溫差。溫差發電的工作溫差遠離目標熱源,其溫差面積小,差異小。這種溫差也可以通過轉換電能來保持,這可以簡單、容易和經濟地獲得。即便如此,還有更好的技術優化溫差發電,讓鉗溫裝置的應用不再受限於溫差。
溫鉗是壹個具有“自源溫鉗”和“余熱發電”兩種功能的馬賽克,這個特性是它的技術核心。“自源鉗溫”實現鉗溫不耗電,不僅耗電,“余熱發電”將余熱轉化為電能,獲得清潔能源。
這種嵌入的特征使得鉗溫裝置在用於鉗溫時使用額外的廢熱來發電。顯然,通過鉗制墻壁等固體物體的溫度,間接鉗制溫室內的空氣,可以鉗制溫室內的環境溫度,發揮傳統空調的制冷功能。然而,傳統空調的制冷不僅消耗高功率,而且向大氣中排放廢熱。夾溫器不使用電空調作為空調,優於傳統空調,有社會化應用的趨勢。壹旦在社會上使用,無數的鉗形溫度裝置將相當於壹個巨大的鉗形溫度裝置,可以鉗制地球的溫度。
當利用廢熱發電時,這種嵌入的特征還使得箝位溫度裝置能夠額外地箝位目標物體的溫度。壹家壹戶的單個夾式取暖器無法體現地球余熱發電的威力,但宏巨夾式取暖器還具有嵌入式特性,像袋子壹樣將太陽能輻射到地球余熱中,然後隨意取出轉化為電能,展現了太陽能的高效利用和“可持續循環”。地球“余熱發電”的過程(其中相當壹部分來自太陽輻射)也是地球“自熱”的過程。當向地球需要太陽能時,它也給地球降溫——“余熱發電”,太陽能余熱轉化為電能,不再排入大氣,減少了地氣系統的熱量積累;同步,地球的“自源鉗溫”不耗電,因此不排放二氧化碳,這意味著地球覆蓋的被子變薄,減少了對地球輻射回大氣外部的余熱的攔截。這兩個同步過程都減少了地氣系統中的熱量積累,並且都減少了溫室效應和氣候變暖。換句話說,巨型鉗溫裝置是壹種利用地球太陽能余熱同步發電的清潔技術,符合碳中和的方向。巨鉗取暖器還激活了地球這壹天然蓄熱體,讓人類可以隨時隨地從地球上取出太陽能余熱,熱電轉換完全滿足人類,按需取用,不用取用,充分發揮了資源靈活的優勢。
太空電站充分利用太陽能,但比用傳統清潔能源技術在地面接收太陽能更充足,因為都是區域性的。天空比地面更“飽滿”,主要是因為它能獲得未經稀釋的太陽能。但巨鉗取暖器是以整個地球儲熱獲得的太陽能為發電規模,在充分利用太陽能和清潔能源方面是全球性而非區域性的。相對於巨型夾鉗加熱器的“腳力”,太空電站的功率仍然是杯水車薪,只有少數太空電站能達到夾緊地球發電的目的,而且,也不能對地球起到明顯的降溫作用。巨型夾鉗加熱器夾緊地球發電,同時也給地球降溫。相反,巨鉗螯的嵌入溫暖地球,需要到達地球的太陽能衰減,因為即使衰減,太陽能也能提供足夠的清潔電力,完全滿足人類需求。未稀釋的太陽能超過了人類的需求,無法轉化為熱電能的“相對過剩”部分被阻擋在當地的氣體系統中,加劇了溫室效應;
空間太陽能電站的建設面臨著巨大的技術挑戰,無論是重量還是規模都遠遠超過現有的空間設施。單個空間電站的面積至少相當於1400個足球場,材料、運輸、航天器控制、在軌組裝維護、無線能量傳輸技術等關鍵領域急需技術突破,需要巨大的財力物力,短時間內無法實現,對迫在眉睫的碳中和事業實際意義不大。
夾溫裝置是壹種成熟的技術方案。巨型鉗溫裝置會鉗住地球的余熱發電,從而激活地球的“蓄熱器”環節。這種太陽能發電將體現出四個特點:1,儲熱大:在地球溫度1-2度的變化範圍內,儲存的熱量將十分可觀,可供人類應用。而且對電力的需求在時間和空間上隨機分布,熱電轉換產生的熱量不會使地球溫度波動;2、全球性:相當於放在世界上每個人的手上,無處不在;3.靈活性:作為個體,我們可以隨時隨地取出地球的余熱實現熱電轉換,可以按需取用,不用取用,充分發揮資源靈活的優勢;4.經濟:對人類來說,地球是免費的天然蓄熱器,不需要任何投資。它的問題是加快推廣應用,用日常生活代替傳統空調,社會上使用巨型夾鉗加熱器,利用地球獲得的太陽能余熱發電。在推廣應用的理想情況下,鉗溫裝置技術可以直接幫助當前的碳中和工藝。
奧卡姆剃刀的“簡單有效原則”告訴我們,“不要浪費更多的事情去做,妳可以用更少的事情做好事。”太空電站和溫鉗都是充分利用太陽能發電的技術探索。如果能在剃須刀中選出佼佼者,“電從天而降”將早日成為造福人類的現實。