在我們的日常生活中，幾乎沒有什么比電更讓人司空見慣。它存在于每一個電源插座中，它讓燈泡發(fā)光，讓我們的計算機(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。其中會告訴大家，在電路中如何形成電流，電池和太陽能電池如何發(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電流隨時安全地進(jìn)入每個家庭，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。
如何從可再生能源中獲取電能？
在德國，現(xiàn)在人們使用的大約95％的電能來自熱電廠。可是在近些年人們已經(jīng)知道，使用像煤或石油這樣不可再生的“化石燃料”是多么錯誤。“化石”意味著，這些原料是從遠(yuǎn)古時代就開始在地層中積累，并且經(jīng)過了漫長的地質(zhì)年代而形成的。而核能的危險，現(xiàn)在讓很多人望而卻步。因此，人們在全世界范圍內(nèi)尋找著環(huán)保而且可再生的能源。可再生能源，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，其次是菲律賓和墨西哥。
在未來幾年里，在德國南部可能會出現(xiàn)小型地?zé)犭姀S。人們想通過鉆孔給在炎熱地層中的水加壓，來生產(chǎn)所需要的熱蒸汽。然后，再利用這些熱蒸汽來發(fā)電。
水力是多年來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％的電能通過水電站生產(chǎn)。特別是在多山的國家，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，經(jīng)常對環(huán)境造成不良影響，并且需要移民數(shù)百萬人。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)在能越來越多地看到細(xì)長的、幾乎百米高的風(fēng)輪塔。每一個塔的尖端都有一個外殼，里面裝有發(fā)電機(jī)。一個直徑約60米的巨大的三葉螺旋槳，在大約三級風(fēng)以上時會自動旋轉(zhuǎn)；一個齒輪箱會把這種轉(zhuǎn)動傳輸給發(fā)電機(jī)。小的輔助電動機(jī)會根據(jù)風(fēng)向和風(fēng)力調(diào)整外殼和螺旋槳。在德國，目前有大約1％的電能由風(fēng)力制造。
太陽能可以轉(zhuǎn)化為電能？
太陽的能量可以說是無窮無盡，它每小時向我們地球輻射著巨大的能量，相當(dāng)于燃燒了200萬億噸的煤。這種能量是目前世界能源消耗總量的1萬倍。
多年以來，人們一直在努力研究利用太陽能電池從太陽能中獲取能量。太陽能電池可以直接把太陽能轉(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)。太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用：與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染；太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是別的電源無法比擬的優(yōu)勢。
常見的閃著藍(lán)光的太陽能電池由硅組成。硅是石英的主要成分，也是制造晶體管和計算機(jī)芯片的原料。然而，這種硅的提純比較費(fèi)力，因此價格非常高。
不過，這種情況據(jù)說會有所改變。新一代的太陽能電池已經(jīng)可以在實(shí)驗(yàn)室中使用。它們不需要價格昂貴的高純硅，而是由像窗戶玻璃或塑料這樣特定化合物的薄層組成。在未來幾年之內(nèi)，這種新的能源轉(zhuǎn)換裝置，可能會蓋在屋頂和其他太陽照耀的地方，用以提供電能。
與德國不同的是，在那些日照時間更長的國家，例如在撒哈拉沙漠。可以收集更強(qiáng)烈的太陽能。獲得的電能可以通過遠(yuǎn)程線路傳輸給中歐的用戶。當(dāng)然，到目前為止，這還只是一個設(shè)想，因?yàn)槌Ｒ?guī)太陽能電池的造價太高。
但是，從長遠(yuǎn)來看，隨著太陽能電池制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，以及新的光電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明，各國對環(huán)境的保護(hù)和對再生清潔能源的巨大需求，太陽能電池仍將是利用太陽能比較切實(shí)可行的方法，可為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景。
氫能替代汽油和煤嗎？
太陽能電池的一個基本問題是，在晚上我們就看不到太陽光了。因此，人們必須能把太陽能儲存起來。其中的一個辦法是利用獲得的電流電解水。在這個過程中會形成高能的氫氣，可以把它們儲存在巨大的罐子中，也可以通過管道或儲氣罐運(yùn)輸。在“未來的燃料電池電站”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，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。在一個由金屬電鍍的特殊塑料膜上，這些氣體會相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在這種無噪聲和無火焰的燃燒過程中，形成了電流，同時產(chǎn)生的廢氣只是純凈的水蒸氣。
目前，在德國已經(jīng)有小型燃料電池電站投入運(yùn)行。專家希望，在未來一段時間之后，利用用之不竭的太陽能，可以滿足大約60％的電能需求和40％的推進(jìn)燃料的需求。“太陽能制氫”經(jīng)濟(jì)，也就是太陽能和燃料電池的結(jié)合，可能會結(jié)束煤和石油的時代。
至少，現(xiàn)在已經(jīng)有了試驗(yàn)運(yùn)行的電動公共汽車，它就是通過燃料電池驅(qū)動的。不久之后，在市場上可能會出現(xiàn)不需要汽油的載重汽車。不過，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“革新者”，也就是一個“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，燃料電池的時代現(xiàn)在已經(jīng)開始了。
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