黑科技大集合！这些发电方式真的是让人脑洞大开
你也许没有想过，除了石油、天然气等化石燃料以及太阳能、风能等清洁可再生能源，世界上还有很多东西可以用来生产能源，而且它们就在你身边。在早些时候就已经报道过这些随处可见，但却总被人忽略的“宝贝”，如西瓜、尿液、洋葱等，它们也许会让你更加惊讶，因为它们可能就在你身边。
人造龙卷风
龙卷风中所含能量足以与一家发电厂相媲美，但却难以安全收集。因此有人想到了在受控环境下制造人造龙卷风。
加拿大工程师路易斯·米肖将自己发明的人造龙卷风命名为“大气漩涡引擎”。米肖说，利用该龙卷风至少可以采集到200兆瓦的电力，足够一座小型城市使用。为制造这样一个含能丰富的人造龙卷风，米肖将高层空气加热，使高层空气与低层空气产生温度差，形成漩涡。然后米肖将风力涡轮机安装于龙卷风底部，吸收里面所蕴含的能量。米肖已经试验了许多小型龙卷风模型。据他统计，建造一个装机容量为200兆瓦的龙卷风发电厂仅需花费6000万美元，比任何现有的发电厂成本都要低很多，因此他对自己的发明十分有信心，正等待公司或者政府的投资。
海水温差
一些科学家及工程师正用一种全新的眼光看待海上的能源潜力。他们把注意力集中在海水表面与深海的温度差，希望利用这一差别来发电。其实关于这一想法的试验早在上世纪30至70年代就已经开始，但当时由于成本高、技术有缺陷最终被放弃。如今，不论是工程技术水平还是市场条件都有了很大的改进，因此又有部分人开始支持一家名为能源岛的公司提出的海水利用新理念。
能源岛公司的设想如下：海面温水在真空中蒸发，产生蒸气推动涡轮机发电；同时，深海冷水还可以被制成淡水，供人类使用：冷水被抽至海面，受热产生蒸气，蒸气凝结变成淡水。公司称，海上的小岛最适合应用这一技术，让其成为能源岛。如果有几个这样的小岛相连，便能产生足够的能量为一座小城市供电，同时每天还能为该城市提供大量的淡水。
巧克力
美味的巧克力用来生产燃油！这样的想法会令喜爱巧克力的朋友发疯。不过请放松，因为这里所指的可再生能源并非巧克力本身，而是生产巧克力剩下的可可豆壳。可可豆壳与煤炭混合之后便能制成相对而言较绿色的燃料。
从今年年末开始，美国Lindt公司（一家巧克力生产商）将会把公司生产巧克力所剩的可可豆壳捐献给新罕布什尔州的公共服务部门，用来生产清洁燃料。这个点子虽然听起来很棒，但是由于可可豆壳在混合物中所占比例太小，因此和普通煤炭相比，减排效果不会特别明显。
屠宰场动物残余
说到屠宰场可能会给人一种不好的感觉，但你也许想不到，那些废弃的动物（如火鸡）内脏也可以用来产油，并当作能源使用。这绝非杜撰。用动物废弃内脏产油的方法与化石燃料天然形成的方法相同：通过高压、高温处理。只是前者来得更快一些，而后者需要上百万年甚至更长的时间。
一家名为改变世界的科技公司正在美国密苏里州卡西基市（Carthage）进来试验，将来自屠宰场的垃圾，如已经腐烂的动物四肢、内脏混合起来放进热转换器内制成油。除了屠宰场垃圾，公司还尝试了其他令人称奇的物品，如旧轮胎、塑料、城市污水等。不过公司表示，这一转化过程目前仍需要改进才能投入商业使用。在美国，每年感恩节都会有大量的食物残余，其中很大一部分是火鸡身上的某一部分。虽然要想将感恩节的残羹冷炙变成可用能源的过程很复杂，但总体上来说还是可能的。
垃圾
关于垃圾是否属于可再生能源的争论一直没有停止过。垃圾本身当然并不“干净”。事实上，一些绿色环保组织（如绿色和平组织）警告，如果将垃圾归类为可再生能源，潜在危害可能有二。首先，这样的分类会导致垃圾年产量大幅增加。其次，垃圾焚化炉（将垃圾转化成能源的装置）会成为剧毒化学物质二氧芑的最大排放者。
现代的垃圾焚化炉通过焚烧产生的热量加热冷水，产生蒸气，最后用来发电。虽然它比传统焚化炉更加清洁，但仍然会造成一定程度的空气污染。有人认为，灾难式气候变化的可能性一直在威胁着人类，用这种方法生产能源就等于预示着将来我们一定会在肮脏的空气中生存。
日前，为解决空气污问题，一家位于加拿大渥太华、名为Plasco能源集团的公司正研究如何将垃圾转化成一种合成燃气，同时不产生温室气体。但要想将这一方法大规模投入使用，还必须首先攻克几个技术以及财政上的难关。
病毒
一些对人体无害的病毒可以用来制造锂电池的正、负极。来自美国麻省理工学院的研究人员就通过遗传学的方法成功地使用病毒制造出了电池的正、负极。该电池的储电能力以及其他性能与最先进的充电电池相当。此外，用病毒生产电池的过程相当环保，生产出来的电池也不会对环境造成任何危害，因为它使用的是无毒材料，不需要用到任何有害溶剂。
目前，虽然这枚与硬币大小相当的电池模型只能使用100次，但研究人员已经在继续努力，争取通过使用更好的材料以及高电压生产技术制造出更好的病毒电池。一旦新一代病毒电池生产出来，将会马上被投入商业生产。
细菌
细菌粪便听起来最不像燃料来源，然而已有科学家寻找到遗传学的方法，利用微生物细菌生产可再生汽油。位于美国硅谷的LS9公司声称，公司生产的“燃油2.0”燃烧不会产生温室气体。他们使用的细菌是一种单细胞组织，只有蚂蚁的十亿分之一大小。就是这么小的东西也能经过改造之后能“排泄”出原油，前提是为其提供农业废料作为给料。
从本质上讲，使用细菌生产能源的方法与自然界中细菌发酵产生乙醇的过程一样。目前LS9公司面临的最大挑战就在于，虽然已经通过实验证明了病菌生产燃油的可行性，但要想用这种方法满足美国每周的石油需求，公司将需要一个面积如芝加哥市大小的工厂。
波浪中的“蛇”
2006年，好莱坞大片《空中有蛇》曾引起一时轰动，创造票房神话。如今，来自英国的研究人员希望他们发明的“波浪中的蛇”能够复制那段神话，创造新能源领域的奇迹。研究人员说，他们想到了利用一根长长的、两端封口、内部充满水的橡胶管发电。将橡胶管放至海平面以下，一端朝向海洋中迎面而来的波浪。当巨浪不停地拍打橡胶管的同时，会挤压橡胶管，产生“膨胀波”，形状就像蛇吃饱后鼓鼓的肚子一样。随着巨浪对橡胶管膨胀部分的挤压越来越严重，膨胀块会变得越来越大。在橡胶管的另一端，“膨胀波”会推动涡轮机发电，并通过海底电缆运至陆地。
英国的研究人员将这一工程称为“水蟒工程”，由南安普敦大学开发。研究人员表示，一根“水蟒”有182.88米长，直径7.62米，可生产1兆瓦电量，足够2000户英国家庭使用。
太空太阳能
利用外太空的丰富太阳能造福人类并不是遥不可及的梦想。美国加利福尼亚州公共事业部门太平洋天然气与电力公司最近刚与新成立的Solaren公司签订协议，从2016年年中开始通过安装在地球轨道上的太阳能电池板向地球供电，预计整个项目的总发电量可达200兆瓦。两公司称，如果该技术性能优越、价格合理的话，与其他形式的能源相比将十分具有竞争性。
与地面太阳相比，空间太阳能的最大优势就在于它能24小时不间断发电，不受地球上阴天或日夜更替的影响。
海洋流
根据美国密歇根大学工程师迈克尔·柏尼萨斯的描述，安装在海底的圆柱体可以捕捉海底或河底缓慢移动的洋流，用来发电，而这个点子正是受到了鱼的启发。当水流流过圆柱体时，会产生漩涡，导致震动。这些漩涡会形成一种交替模式，对在其中的物体不停地上下左右推拉，产生机械能。这一机械能就是柏尼萨斯及其同事想要捕捉的对象。柏尼萨斯解释说，他们之所以能想到这一奇妙的方法，全是鱼的功劳。“当一群鱼在海中或河里前行时，处于队伍后面的鱼为更好利用前边的同伴游行时产生的漩涡，更加自由地畅游，会将身体弯曲到一定的弧度。在水里，鱼儿是无法单凭自己的力量快速前行的，他们必须借乘彼此的浪潮。”
工程研究人员称，面积如跑道大小、高度有两层楼的圆柱体阵可以产生足够的电力，供10万户家庭使用。
风筝发电
另外一个利用风能来发电的新项目，风筝发电发电风筝来自于美国Makani公司。发电风筝外形像滑翔机，被拴在地面站上，在高空自动飞行，使用GPS和其他传感器的飞行计算机引导成回路。当风筝完成其循环时，分布在26米长的机翼上的转子在风中旋转，为发电机提供动力，把风能转变成电能，并沿着系绳向电网发电。
风在大自然界中至少目前看是一直存在的，且海拔较高的风（超过500米）会更强劲、更持久，风能发电也是被看好的一个新能源行业。风力发电只需要一个简约的涡轮机装置，仅包含直径为几厘米的叶片和系绳等重要组件就可以搞定了，Makani公司于2006年成立，专门致力于这种高海拔风力发电的研究。
由于该公司的前景被一致看好，Makani于2013年被Google收购，主要项目是机载风力涡轮机，基本上就是一种上面提到的发电风筝。
2015年设计的该原型机——机载风力涡轮机(AWT)能生产高达600千瓦的电力，足以为300个家庭供电。它有一个被系在地面上的翼型，它在250-600米高空的强风中绕着一个大的垂直圈飞行，旋翼既充当涡轮又充当螺旋桨，就像风筝一样。然后，直接驱动发电机将电力通过缆绳输送到地面站。
当然，在长时间的低风、恶劣天气或维护期间，AWT可以收回缆绳，然后再释放。
Makani公司认为，鉴于高海拔地区的风速，他们的AWT每单位容量所能产生的能量大约是传统涡轮机的两倍，也就是说，它的负载系数大约是60%，而不是30%。这将使它在生产电力时，可以节约一半的成本，而且不需要塔身，这样可以减少90%的材料，从而降低成本。
由于典型的海上风电场需要建设深入海床的平台，这需要昂贵的成本，而且无法在风力充足的深海区域作业。因此，Makani公司被收购后，Google 试图通过 Makani “风筝”发电的方式来解决上述问题。
具体来说，这个项目致力于开发可以附着到浮标上的机载风力旋涡机，浮标一般高出水面 1000 英尺（约 300 米），机载风力旋涡机绕着浮标自行飞行转圈，产生的电力通过缆绳输送，远远看上去就像一只“风筝”。
Makani 项目确实取得了一些成绩。2019 年 8 月，Makani 的“风筝”首次在挪威沿海地区“试飞”：
除此之外，Makani 还将产生 20kW 功率的“风筝”演示装置优化成一种更加实用的模型，从而能够产生 600kW 功率。
探索新技术的道路上总是充满了曲折和困难，大家都知道，海上的气候多变，这种发电方式用在海上有优势，但也要克服气候的变化，这需要新的技术作为支撑。另外，Google自从收购该项目后一直是砸钱的，据《金融时报》报道：2018 年Google为这一项目砸了34 亿美元，2019 年的研发成本更是高达 48 亿美元。Makani公司领导者Fort Felker也承认，将其风能风筝转变成商业上可行的东西将花费更长的时间。
可惜的是，谷歌母公司Alphabet于2020年2月19日宣布将放弃风筝发电项目——Makani。他们认为：Makani商业化的路程比所希望的要更加漫长且风险更大，而再让Makani继续保留在Alphabet公司内，已经没有任何意义。所有与气候相关的想法都值得投资，尽管这种话听上去很有诱惑力，但时刻保持头脑清醒并将资源分配到更有前景的项目上才是关键。
然而，这并不是Makani及其技术的终点，因为它将继续独立存在。它只需要找到一个愿意为此愿景进行投资的新合作伙伴，而最早的合作伙伴之一壳牌，似乎已经在考虑各种可能性。
文章来源： 中国能源报， 直观学机械