風雨送能源
除了以直接方法利用太陽能之外,間接捕捉能量的方法亦屬不少。早在一千多年之前已有人利用流水來推磨碾穀、加厚布料、抽水或其他用途。水從海洋返回河源的蒸發和降雨天然過程都是太陽射線供應能源所致的。這項過程不斷更新,年復一年地成為可靠的能源。
在大小河流所築的水壩已成為一年四季供應能量的水力發電工具。若干國家以國內充足的流水作為最重要的電力來源。挪威的電力大多數來自水力發電。但以普世而論,水力發電卻沒有其他能源這麼重要。水力發電只佔全人類所耗能量的百分之5左右。在世上多處地方,可用的水力資源已經開發殆盡,再難大量增加去應付日益殷切的能源需求。
風車是從環境吸取能量的另一古老方法。此法也是依靠太陽的,因為決定風力和風向的氣候和天氣差異是由太陽所造成。
在世界多處地方,風車一向是人所熟知的陸標。荷蘭境內美麗如畫的風車從堤壩包圍的低地把水抽出。十八世紀時,風車供應動力給鋸木機、砥石和繁榮的工業中心,數百萬風車曾經一度點綴著美國中部和西部的平原。它們的用途大都是從井抽水,並且作為電力來源。在二十世紀,大多數風車已被汽油引擎所取代。
可是,由於現時石油正逐漸失去優勢,風力又再度受人歡迎。使人重新對它感興趣的是,風的潛力已被發現比前人想像的更大。加州大學的一位科學家聲稱,據近期的報導,以普世而論,只從風力便可以供應人類所需的全數能量20倍以上。甚至在美國,風力資源若能充分開拓,便可供應目前電力需求量百分之75。在多處地方,風的能量差不多與陽光相等。
設計和試驗從風獲得電力的機器有多種形式。例如附有兩塊或三塊車葉的推進器,裝置在高台上宛如一架無翼的飛機。這種附帶63呎(19米)車葉的機器現時可以發電200千瓦,足供美國新墨西哥州奇利頓市1,300戶人家6分之1的電力,因為該地有風吹動的時間達百分之90。在1978年,這種電力的成本三倍於從石油所得的電力,要有較大的機器和大量生產才能減輕成本,但石油的價格卻急劇上升。
諸如此類的機器曾在多處地方試驗,美國北加羅連納州布尼市附近山頂設置發電2,000瓩的最大發電機。一間私營公司在加州中部一個強風的山上設立了一叢風車。此舉若在經濟上合算,還有數以百計的風車建在有利的地方。
另一形式的風車則在垂直的軸承上下裝設彎曲的車葉。它看起來像個巨型打蛋機。它未必要風吹才動。正如其他形式的風車一樣,這種形式的風車只要有一定的最低風速,通常每小時8哩(13千米)的風速,就會開動,在風力太強時可以關閉以防損毀。
另一種獨創一格的機器是一個固定的台,全面附有垂直的車葉。車葉在台的上風一面以一定的角度打開,在下風的一面則閉上。風一經進入台中就被引進一個螺旋形的循環模型內向上吹去,變成小型的旋風。空氣從底部進入中央氣壓較低之處時通過小車葉以高速轉動渦輪。
還有其他設計正在發明和發展中。在風力發電方面,革新的意見之門正在打開,沒有人可以預言這種方法最後能否生產價格最平的電力。在努力研究之下也許會有許多競爭性的設計出現。
風力與其他能源相較時不可忽視的一點是美感方面的因素。偶然有一副風車也許可以點綴景色,但長排的風車便會大煞風景。有人顧慮到風車也許會干擾當地的電視接收。
現時人們對風力的展望至少已回復往日的注重,它在能源景況中甚至會擔任更重大的角色。據多項估計,直至2000年,美國能源的百分之1至10可能由風力供應。
平衡供應
當天色陰暗或風息時,從風力或太陽能的任何裝置而來的電力都會停止供應。倘若這些裝置是其他發電系統如水力或煤斤發電系統的附加部分,則這種變化就不成問題。操作者只要調整主要發電機的輸出部分,像應付日中需求的變化一般以補充太陽或風力的變化就行。
在若干用途上,太陽能本身可以根據「把握時機」原則而使用。用途若是抽水入貯水池內,或是鋁的電化製造,或氫的生產,可以在陽光普照時進行,在天色陰暗時停工。
但有些用途卻是要預先儲備能量供應的。電力可以儲在電池內,像在汽車電池素常所為一般。可是,供給普通家庭需用電力的蓄電池鉛片數目多,體積大,既笨重又昂貴。幸而,近期研究希望發明新型的固體電解質電池,能把大量電力儲藏在體積細小的電池之內。
這種電池若是成為現實,電動汽車便會比今日的更加實用,駕車者可把插頭接在家中或工作地方、商店的停車場插座內為汽車充電。隨著太陽電池和普通電池的改良,在車頂裝設太陽電池板,在行車或泊車時充電並不是無法實現的事。這種汽車現正在美國佛羅里達州試行。加州一位富於進取心的發明家甚至把蓄電池附著在輕飛機翼上所載的太陽電池上,表明這架飛機可藉太陽能飛行。
對大規模發電廠說來,把能量轉變成其他形式儲藏也許較為切合實際。例如,在天晴或風勁的日間所生產的多餘電力可以用來抽水注入山上的蓄水池內。然後,在晚上或風靜時使水下流發電供用。另一提議是把壓縮空氣送入天然地下穴內。或者藉著巨大整速輪的旋轉運動力把力學的能量儲藏起來。這麼多種意見表明倘若太陽能和風力日趨普遍,我們使用能源的方法也隨之變化多端。
陽光儲藏法
太陽能的另一活用方法是,藉著陽光的光化學反應來生產燃料。這種作法的天然過程是光合作用。綠色植物使用陽光造成能量豐富的化合物,例如碳水化合物。人類最初利用太陽能是燃燒木柴煮食和取暖。
另一項天然過程是靠著發酵作用從多種植物造成酒精,並將之抽出作為燃料。以百分之10至20酒精混和汽油作為汽車燃料不必改換引擎。但引擎也可改裝以燃燒純酒精。在此之前,酒精比汽油昂貴得多,現時情形已逐漸改變,有些駕車人已開始使用一種稱為「汽酒」(gasohol)的混合物。巴西現正加強計劃生產酒精以期在輸入石油方面可以自給自足。為了商業生產之故,他們現正研究各種快速生長的植物,希望生產過程更符合經濟。這些活用太陽能的方法屬於稱為「生物質量」一類。
高瞻遠矚的科學家喜歡使用陽光直接把水分解為氫和氧。當然,電氣分解法亦屬可行,但科學家們卻研究光化學反應法。所需的是一種適當的觸媒以促成反應,像葉綠素從水和二氧化碳生產糖分的作用一般。這種方法若能成功,則在將來可用壓縮的氫作為汽車燃料。
從陽光生產的燃料如酒精或氫比之碳氫化合物有更多優點。它們不會染污環境。此外,它們也不會像化石燃料一般擾亂自然界中二氧化碳平衡,因為終年供應都是週而復始地來自大氣層和復歸大氣層的。
[第9頁的精選語句]
一位科學家聲稱,風力可以供應人所需要的全部能量20倍以上
[第10頁的精選語句]
有些地方從風所得的能量差不多與從太陽所得的能量相等
[第10頁的精選語句]
在電動汽車頂上安裝太陽電池板,讓電池在行車或泊車時充電,可能成為切合實際
[第11頁的精選語句]
以植物材料製造的酒精可作燃料;燃燒起來不會染污環境
[第11頁的附欄]
來自地底的能源
除了核能之外,還有另一種能源從古至今都不是來自太陽的。它便是地球內部的熱力。向地下鑽孔愈深愈熱這件事久已為人所知。在接近地面的多處地方也有熱源存在。火山爆發、熔岩奔流的奇觀乃是地熱的最激烈表現,較溫和的表現是間歇泉,它把蒸汽和沸水噴上空中,更加溫和的卻是吸引許多人前往療養的溫泉。
專家們認為地熱是地球被造時地心吸力壓縮金屬和岩石物質所致。假定有一段時期整個地球曾在融化狀態中;地殼冷卻之後內部仍然熾熱。殘存的熱力不時流出地面,在某些地方比其他地方流得更快,這種原始熱力由於地殼所含的元素如鉀、鈾和釷等的放射性衰敗而更熱。
在可以開發地熱的地方,地熱供應有用的能源。在意大利的拉特利魯,自1904年以來已利用地熱蒸汽孔發電。美國加州基薩威爾近郊的一間大發電廠使用地熱乾蒸汽發電500,000瓩。
從熱的岩層把過熱的水用管抽出地面時減卻壓力就成為蒸汽的來源。紐西蘭和墨西哥已利用熱水發電。美國興建第一間這類的發電廠是在加州的艾·山特羅近郊。該廠生產電力50,000瓩,估計地熱地帶可以支持擴張至10倍的生產力。
地熱能源是這麼巨大,與人的需要比較起來可說是用之不盡的。但它只能從相當少數的地方使用。較之在地球表面隨處可得和巨大得多的太陽和風的潛能,現時的地熱潛能還算是渺小的。