本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
隨著對清潔能源救星——以洗刷我們化石燃料罪孽——的呼聲越來越高,有問題的候選者數量也在增加。我們應該關注光伏還是核聚變?渦輪機還是潮汐?感謝讀者們回應了我們在Twitter上發起的徵集最令人失望的替代能源的呼籲,這裡彙總了五個可能有一天會成功,但近期內無法將地球從氣候災難中拯救出來的想法。
零點能量
有些人認為,著眼於微觀領域——比如量子領域——可能有助於解決巨大的全球能源需求。根據量子力學,完美的真空中實際上包含少量能量,這種能量可以創造出粒子,這些粒子會憑空出現,然後迅速消失。物理學家們已經以零點能量的形式看到了這種現象,即卡西米爾效應,在這種效應中,真空中兩個緊密間隔的金屬板會被這種能量非常輕微地推到一起。但其中一個主要問題將是捕獲有用的能量;畢竟,將金屬板再次拉開至少需要同樣多的能量。儘管如此,已經提出了許多使用零點能量的所謂“永動機”裝置,但仔細分析不可避免地表明,這些方案至少違反了熱力學定律之一,而且目前還沒有任何具體(甚至在理論上太可信)的東西出現。
冷核聚變
同樣來自理論上可疑的領域,冷核聚變(或低能量核反應)自 1989 年首次報道以來,一直有著模糊的歷史。據稱,該過程在電化學家馬丁·弗萊什曼和斯坦利·龐斯在猶他大學進行的實驗中,產生了一次意外的熱量爆發,顯然發生在當重水(含有額外的氫同位素氘的水)被鈀(一種稀有金屬)製成的電極通電時。到目前為止,它尚未被複制以滿足科學界或能源部的要求,這使得這種型別的核聚變的未來暫時處於寒冷之中。
被動收集
如果我們能夠以某種方式收集我們不斷釋放的所有能量——為了一杯咖啡穿過辦公室或敲擊鍵盤而“浪費”的能量,會怎麼樣?被動能量收集技術已被安裝在日本東日本鐵路公司的車站的旋轉柵門下,甚至倫敦一家舞蹈俱樂部的地板下。然後可以將收集到的能量轉化為滿足設施的部分需求。但是,所有火車站和舞池的所有腳步聲都不太可能能夠以目前世界要求的規模為生活供電。更不用說掀起所有油氈的麻煩了。
熱核聚變
我們從太陽光線和核彈的怒火中充分了解了它的力量,但核聚變能否在足夠大的(和安全的)規模上覆制,並儘快為地球供電?一篇 1999 年的文章支援的熱核聚變,已被證明比其表親核裂變更難解決。它最終有望比產生核廢料的裂變更環保,但即使是雄心勃勃的 ITER 熱核聚變反應堆專案,該專案是歐盟、印度、日本、中國、俄羅斯、韓國和美國之間的合資企業,也尚未啟動。
海洋運動
潮汐能,得益於月球的引力,迄今為止進展緩慢。早在 20 世紀 60 年代的早期裝置就建造了巨大的堤壩,像水壩一樣,阻擋了大量的水——和野生動物。最近,水下渦輪機已被投入世界各地的水域,希望複製風力發電的成功。到目前為止,它遇到了一些缺點,包括對海洋生物安全的環保擔憂,以及羅斯福潮汐能源專案裝置中一大批葉片的故障(此後已更換)。波浪能也被當作一種利用海洋力量的“綠色”方式而被丟擲。一些漂浮裝置已經在海浪中起伏——有些像浮標,有些更像蛇形——但如果這個概念要避免其他已經胎死腹中的新型替代能源想法的命運,就需要一些大規模的支持者。
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