我们脑中那些挥之不去的问题

• 横槊赋湿

  2020-01-17
  你可能会问，为什么人类发电这件事最后都绕到烧开水这种听上去这么原始的模式上去了呢？这是因为水这种中间物质在地球上储量巨大，而且沸点低，只需要稍稍加热就可以让它变成气体。如果水是一种需要加热到500摄氏度才汽化的液体，那我们现在可能就不会把烧水作为一种主要形式了。而这个过程中最经济、转化率最高的就是汽轮机了。它的内效率可以达到90%以上。利用烧开水模式产生电能说起来很原始，但这种对能源的利用方式能减少很多污染。有些人对纯电动交通工具减少污染不屑一顾，他们认为这只是把污染源往上挪了一级，就是说减少了车辆行驶中的排放，但增加了火电厂的排放。这种说法从过程上说有一定道理，但从数量上说是错的。刚刚说过，汽车发动机的效率在实际行驶中只有20%，而汽轮机的内效率在90%以上。当然这个效率并不是完整循环，如果考虑到排气、凝结，再次变成水，中间还有漏气的损失、散热的损失，整体效率仍然可以达到40%。我们把汽轮机输出的电给电动汽车充电，车辆最终使用电能来行驶，就算这几步转换还有20%的效率损失，整体上仍然可以把行驶中的效率从燃油汽车的20%提升到纯电动汽车的32%，这可是12%的提升。全世界11亿辆车中还有相当多的大排量高耗能的车存在，总体能源节省1%都是巨大的量，更何况提升12%。这个变化的本质可以看成是从原来10万辆汽车配10万个小型内燃机，转换成10万辆车配1个巨型内燃机。明眼人一下就可以看出，是管理10万个分散在几十万平方公里的小型内燃机效率高，还是管理1个巨型内燃机效率高了。我们无法确保这10万个小发动机就都稳定地按20%的效率工作。更严重的是，10万个小发动机是难整体升级的。但如果只用一个巨型内燃机，就有整体升级的可能性，比如发电的前级从火电升级为太阳能光热发电，甚至核电，后级的汽轮机和发电机还是可以不变，这样能源就变成了污染更小的形式。这样的一个转变带来的效率提升可能又是百分...