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千瓦厚能源实验室的新专利：“水当油”: 热度 23 kiwaho 2015-8-3 11:20; 新能源技术发展史上一个值得铭记的日子：2015 年7 月1 日，千瓦厚能源实验室正式向美国专利商标局，递交了一项革命性的创新发明：“水当油”新能源开采技术。申请号US14/788,884 。请不要误会成“水变油”2.0 版本，我不得不强调中间“当”字的重要性：即根本就不是早已被唾弃的冷核聚变水变油的伪科学，而是把水在特定条件下当“燃料”使用！且听我解释这个“当”字，对应的热力学内涵及其数学当量。已知： 1 、汽油的平均燃烧值是47MJ/kg 2 、常温下，水蒸气凝结成液态水所释放的凝结热为2.3MJ/kg 对上述数据不熟悉的读者，只需在线搜索百度百科，或者温习一下中学物理教材就可以。这两者热的本质并无不同，只不过汽油是烧出来的热，而水气是凝出来的热。根据上述数据，轻易可建立下述当量关系： 1kg 室温水气 == 2.3/47 == 0.05kg 汽油因为汽油比重只比水略轻，故而上述当量关系又可写成： 1kg 室温水气 == 50 毫升汽油这种热当量关系铁定得任何学术权威，即便中科院院士，也不能否定！问题是怎样将常温水蒸气快速凝回液态水。凝结速度越快越好，达到“闪凝”的效果更求之不得。根据那个当量关系，如果每秒钟能凝结0.5 克水，其热功率就相当于1 千瓦。即有功率当量关系：0.5g/s == 1kw 说到“闪蒸”，业内人士熟悉得不能再熟悉了：水在准真空状态下暴露，即可观察到“闪蒸”现象。现有海水淡化设施、人工降雪等设备上，都可见到“闪蒸”的实例。我突然抛出一个反其道而行之的“闪凝”概念，可能很多业内人士就找不到北了。因为大家都知道“凝结”相变是个慢性活，“闪”不得的！至少气象学家心里有一个谱：“天上的水蒸气平均要在天上呆9 天左右，才能降雨落地”；就连主妇们都知道：“空调刚打开，也许要等上半小时，滴水管才能见到水出来”。科学有险阻，苦战能过关！经过无数次失败再失败的数不清的N 次实验尝试，我终于找到一套“闪凝”大法：通过三通射流器的超声激波效应达到梦寐以求的“闪凝”效果！从而将“水当油”落到实处：1kg 室温水气 ==50 毫升汽油！这一技术具有划时代的意义：过去，我们只知道太阳文火炖地球，地球上一切能量之母就是太阳这个大火锅！原来人类挖地球苦苦寻觅的石油，只不过是炖了几亿年之久的“老火靓汤”--- 化石能源。既然水气和石油的精炼物汽油有前述的当量关系，而水气是新鲜可再生的、随手可得的免费资源，何不就地取材，利用太阳“急火小炒的产物”，开发这一自由能源呢？机械功如何输出是另一个重要问题。前面高兴了半天只看到了热量的生成。热量转换成渴求的机械功那还得打一个大大的折扣。就连内燃机那么牛B 的热机，热端工作在千度以上，折扣率才30% 以下。我这个常温蒸气如何才能高效兑换轴功呢？可喜的是我已经准备好了答案：基于魏氏热力学循环的射流热机技术--- 一种不“按常理出牌” 从气体膨胀取功，而拐道从液体射流动能取功的独创热机！其工作原理可以用一行文字概括：大面积密封蒸发浅盘+ 准闪蒸+ 闪凝--- 〉超声激波射流--- 〉水轮机--- 〉轴功。进一步精炼可概括为：闪蒸+ 闪凝的能量转换机。魏氏热机详细描述参见我的早先博文：变声速增压射流热交换及魏氏热机。常温蒸气看起来温度仅20 来摄氏度，想不到在射流器超声激波压缩时，瞬间空化(cavitation)泡闪凝内爆溃灭导致局部温度可达数千度。要是用这个局部温度代入卡诺效率计算公式，则可与汽油机媲美！凝结相变技术上都是冷凝，咱也没犯忌搞不靠谱的“热凝”。就算液体基础水温高一些，凉蒸气在射流器裹挟压缩后，也会瞬间上升到超过周遭水墙温度之上的露点温度，因而本质上这个闪凝还是规规矩矩的冷凝。当然有幸转换成机械功的能量只占一小部分，大部分热量仍然保留在主力液态循环水中，加一个热交换器或者散热器，就可以向外界输出多余的热量。故而魏氏热机可以部署成热功联产系统。这里的水是一个能源交换的载体，或称一般等价物。水变成气（蒸发）可以通俗地比喻为“充能”，气变成水（凝结）则为“放能”。它本身并不像汽油那样被消耗掉，而是可以在闭环系统中重复使用。射流做完功后，落到开放水池中，又被抽到射流器的输入口。蒸发盘内的液水损失，可以通过液位控制开关，由开放水池导入。这个导入是不需要耗能的，这归因于盘内负压状态。正如水可载舟也可覆舟一样，我们看到了水可储能也可释能！不象石油的产量依地区、地质构造、时间等各种因素而变，水气产量的影响因子就单纯得多：蒸发面积是其中最关键的因素。水气饱和压力虽然重要，但在射流器的吸入端对密闭环境形成的准真空环境下，已形成事实上的准闪蒸工况了，此时蒸发面积和外界热能的吸入，已经成为常温蒸气产量的主导因素。能源问题永远是一个战略问题。本发明是一个极其重大的突破，它意味着大规模集中式发电+ 分散式输电的传统电力生产模式到了土崩瓦解的时候，因为水气自由能源无处不在、无时不在、无限可再生，该资源存在的唯一条件是太阳不停止文火炖地球！在年降雨1000 毫米的极普通地区，大气环境的常温蒸气平均产量是：1000/365= 2.74 毫米/ 天。在魏氏热机的密封准真空蒸发器中，蒸气产量要高得多，而且可将蒸发盘放到火坑上外燃催产，至于火炕烧煤还是烧枯枝烂叶，则怎么方便怎么来！如果在蒸发皿内设置搅拌桨，还可将变化莫测的风力用来催产蒸发产量。在无外燃催产的工况下，实测X-vapor TM 一款样机，在夏天正午阳光直射、正常风力时，功率输出：机械功105 瓦/ 平方米蒸发盘，热能输出300 多瓦每平方米。试验还发现：用稀氨水取代纯水做工质，效果更理想，且能适应较低气温工况。调查还发现其它问题。。。这里，我们意外看到空间面积与能源的线性当量关系，可见土地真的是人类宝贵的财富！尤其受益的是广大农村地区，每家只需拿出约50平方米的叽里旮旯露天面积，即便屋顶面积也行，就可以提供3000瓦的能源供应！按同等功率核定，X-vapor技术的构建成本只有光伏PV的10%！且不象 PV 那样天阴及夜晚发电机停摆，本技术是 24 小时全天候运行，纵使晚间无阳光，水照样能从环境吸热用于蒸发，谷峰虽然难免，但差距没有达到不可忍受的程度。说穿了，经济性是个拦路虎。光伏PV技术早已面世，如果PV摊大饼上规模，价格低到烂大街的程度，且电源逆变成本也不过“毛毛雨”的话，我这个“水当油”的发明，也许就相当于多此一举地重新发明轮子了。一般百姓买块巴掌大的单晶硅/多晶硅太阳能电池，虽然贵点咬咬牙也扛得起，一旦企图摊大饼上规模来它个几亩地的话，砸锅卖铁回到解放前也凑不出几十个平方米。而我的新技术用到的蒸发盘摊大饼的话，也许就是真的面粉摊大饼的价钱了，一下子进入老百姓的经济射程！小到升斗市民，大到专家教授，一个个眼睁睁看到烈日炎炎下，太阳慷慨赠予的每平方米1000多瓦的热辐射能量，嗖嗖地徒增环境背景温度，却不知道如何低成本提取或转换成：属于自己应得的那一份“能干活”的能量。已有的PV或太阳能热水器，要么贵得不合算或负担不起，要么不就手，不得不为低品位热能如何兑换动力而犯憷。咱野心不大，不贪不占，太阳洒能每平米1000W以上，我只取100W，甚至50W机械功也行，反正地球上闲置土地多的是，只要摊大饼上规模的成本极低，讨个可怜的5%也心甘，就算太阳施舍给我一点“小费”该不过份吧？弱水三千，我只取一瓢饮，以聚沙成塔或集腋成裘的守拙方式开发新能源，就这样如果还讥讽此乃永动机，只好无语啦！考虑流体机械传动磨损能耗10%，再扣除轴功转电功的10%后，即便5%最不济的太阳热能转机械能的效率，面积为S的蒸发盘的预期最低发电功率计算公式：P = S*1000*5%*（1-10%-10%）=40*S。若希望2000W的电功率，则蒸发面积S=P/40 = 50平米。顾及负荷功率因素cos( ϕ) ，这个功率能带一些家用电器加上照明之用，一般家居足矣。若从效率5%的保守估算翻个跟头达致PV的平均效率，那也是很平常的，此时功率加倍那还不偷着乐？！看来，是时候用新观点、新理论、新技术和低扩张成本，翻开大规模可再生能源开采的新篇章了！千瓦厚愿意与有兴趣的中国企业，建立横向联合体，开发一个示范工程，欢迎尽早联系。; 4332 次阅读|52 个评论

水能资源助力低碳能源之路: kejidaobao 2011-1-30 11:03; 陆佑楣，原籍江苏省太仓市，中国工程院院士，水利水电工程专家。曾任国家水利水电部副部长、能源部副部长、国务院三峡工程建设委员会副主任委员，中国长江三峡工程开发总公司总经理，中国大坝委员会主席，现任清华大学、河海大学教授，中国大坝协会荣誉理事长。能源是推动人类文明发展的动力，能源的开发水平和利用水平标志着一个国家和民族进步和文明的程度。中国能源资源紧缺。当前，全球一次性商品能源每年的消费总量大概是155.4×108吨标准煤，中国人均能耗仅占世界人均能耗的69%，是美国人均能耗的1/5，是经合组织国家人均能耗的1/3左右。为了建设节能型富裕小康社会，我们还要付出极大的努力，提高能源的产量和利用效率。我国能源资源品种和储量决定了能源的多元化结构：煤炭、石油、天然气、水能、核能、风能、太阳能都有。在常规化石能源当中，煤炭占第一位，是当前的主力能源。中国有约1万亿吨原煤的储量，但可开采的大约有1908亿吨，2010年全国原煤产量将达33亿吨；石油是我国贫乏的资源，资源保有量是212亿吨，可开采的只有约24亿吨，现在年产量约2亿吨，年消耗约4亿吨，有一半依靠进口。天然气比较富裕，资源保有量是22万亿立方米，经过持续勘探调查，每年探明储量仍在不断增长，是我国能源前景的一个亮点。经过长期勘探和调查，水能在中国资源中是比较丰富的，理论蕴藏量是6亿9千万千瓦，由于复杂的地质条件和其他制约因素，有一部分水能资源量无法开发利用；技术上可开发的约为5亿4千万千瓦，经济上可开发的有4亿千瓦。截至2009年，我国已经开发了1亿9千万千瓦，折合成标准煤约2.75亿吨标准煤，每年减少碳排放7.33亿吨。我国的水能资源尚有2亿~3亿千瓦有待开发利用。中国的水能资源分布很不均匀，东部的水能资源基本已开发完毕，剩余的主要集中在四川、云南、西藏等省区。而这些西部地区人口稀少，要开发利用这些水能资源需要远距离输送电能到负荷区。中国水能资源开发程度要远低于发达国家。20世纪50~70年代甚至80年代，是西方国家修建水电站的高峰时期。比如法国在欧洲罗纳河和塞纳河上建水电站，罗纳河的水资源利用基本上做到了滴水不漏。法国的水能资源已经达到90%的利用率，瑞士是87%，德国70%，奥地利69%，日本67%，美国66%，而中国还不到30%。挪威全国的电力95%以上都是靠水电。中国要走低碳能源之路，要在节约能源的前提下，充分利用自然界的可再生能源，尽量减少不可再生的化学能源的使用，尽可能减少二氧化碳的排放。在可再生能源中，水能的利用完全是物理过程，它既是清洁能源，又是可再生能源，虽然出力有限，但是能量无限。水能资源的利用过程，它通过水库储蓄一定水量，需要时可以发电，不需要时就把水存在水库里。水能的年利用小时量，大的水电站是4000~5000小时，小的水电站也就是2000~3000小时。我国的煤炭现在每年开采30余亿吨原煤，但在制定规划时，应该维持煤炭年开采量的稳定，改造煤炭的产业结构，提高科学产能的比例。石油是现代交通使用的主要能源，现代交通应尽量寻求石油以外的替代能源，比如发展电动汽车、混合动力汽车。风电是现在大力发展的能源，虽然现在已经达到2千多万千瓦，但因为风的不稳定性，其年利用小时数只有1000~2000小时。中国陆上和海上风能资源丰富，应该着力解决风电的储蓄和上网技术问题。太阳能的年利用小时数约为1千小时，白天阳光直射时是太阳能的高峰，夜里就没有能量，也是一种不稳定的能源，而且可利用的能量密度很低。风能和太阳能在开发技术和产业经济方面，需要创新发展路径。但水能资源是常规能源，它的技术成熟，经济上也合理，因此首先应充分发挥水能利用，补充低碳能源的需求，这是一个重要的对策。充分发挥水能利用就要修建水库、水坝。有人说，原来的河流自然流淌，修水库后受到人工控制，生态被改变了，这应该怎么看待？应该看到，人类发展到今天，人类的所有活动本身就在不断地改变大自然原有的状态，这不以人的意志为转移，是自然规律。但是人是有智慧的，会考虑到人类自身的可持续发展。比如长江三峡工程，我把三峡工程看成是改善生态、保护环境的工程，它既减少了二氧化碳的排放，又有效解决了洪水的泛滥。还有人提出，修了水电站以后可能会引起地壳不稳定。水库水体的重量造成地壳受力不均，从而引起地震。这从科学的角度来说是不存在的。地震一般都是地壳的构造运动产生的，水的比重是岩石比重的1/2.5，而且一个水库水体的体积与地壳岩体的体积相比是微不足道的，水库不可能引起地壳构造运动，从而引发大的地震。还有人质疑修建水库是不是造成了气侯的变化。前几年重庆发生了干旱，然后重庆又发生了暴雨洪水，去年又发生了大风，如果说这都是由三峡水库引起的，是没有科学根据的，大坝水库作为一个人工建筑物，是不可能影响大面积的气候变化的。水能利用要修建水库、水坝，能够保护良好的生态和环境，改善原来已经失去平衡的生态，都要采取相应的对策和措施，这一点我们人类是可以做到的。我国的水资源利用程度还比较低，充分开发利用水能资源对低碳能源是一个非常重要的支持。（湖北省宜昌市建设路1号三峡集团公司，443002）; 个人分类: 栏目：卷首语|3002 次阅读|0 个评论

太阳能应不应该归为可再生能源？: 周少祥 2010-1-25 08:44; 太阳能应不应该归为可再生能源？一直以来，我们都把太阳能看作可再生能源，昨天，大学自主招生面试，问到可再生能源种类问题，突然发现这样的归类有些不妥。太阳能是太阳上核聚变而释放的能量，持续存在，不在可再生的范畴，从严格意义上讲，太阳能不应归为可再生能源。; 个人分类: 节能减排|3492 次阅读|1 个评论

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