《百科知识》
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乘着空气去旅行
2016-10-14 15:22:50空气能作为一种可再生的清洁能源，具有极其广阔的应用空间。说起空气能，许多人会觉得不以为然，空空如也的空气中能蕴含什么能量呢？其实，空气能还真是一种清洁高效的能量，并且我们早已在日常生活中享受到了空气能的恩惠，空调器就是典型的例子。近年来推出的一种新型高效节能热水器——空气能热水器，就是空气能造福人类的例证。
400％的能源效率是如何创造的？
我国2013年10月实施的热泵热水器标准，居然要求能效比达到3～5，这平均400％的能源效率是如何创造的呢？要说明这个问题，我们还得从空气能热水器的工作原理说起。空气能热水器的全称为“空气源热泵热水器”，其工作原理与空调器极为相似，采用少量的电能驱动压缩机运行，高压的液态工质经过膨胀阀后在蒸发器内蒸发为气态，并从空气中吸收大量的热能；气态的工质被压缩机压缩成为高温、高压的液态，然后进入冷凝器放热而把水加热……如此不断地循环加热，可以把水加热至50℃～65℃。
在这一过程中，消耗1份的电能驱动压缩机运行，同时可从环境空气中吸收转移约4份的热量到水中。由于空气能热水器耗电量只有等量电热水器的1/4，即相当于使用同样多的热水，空气能热水器耗电费用只需电加热的1/4。
由于空气能热水器不使用电直接把水加热，因此没有电元件与水的接触，这样就从根本上消除了触电隐患，且不存在燃气热水器的一氧化碳中毒等安全隐患。空气能热水器只是将周围空气中的热量转移到水中，可以完全做到“零排放”，对环境几乎不产生影响，是真正的环保型热水器。
“能量银行”中的新面孔
如今，清洁能源异军突起，并呼唤储能技术日益完善和发展。这里的储能技术指的就是“能量银行”。有了“能量银行”，像风能和太阳能等间歇性绿色能源技术将获得更广泛的应用，并帮助能源系统实现更有效的供需平衡。
目前，在生产实践中广泛采用的大规模储能装置主要为抽水蓄能，发展新型储能装置一直是一个前沿性的课题。为了输出西北丰富的风能资源，我国迫切需要配备大规模的储能装置。但由于很多地区并不具备建设抽水蓄能电站的自然条件，因此需要采取其他可行的储能手段。有科学家提出，用压缩空气的办法来储存能量，不失为一个大规模储能的理想解决方案。
压缩空气储能指的是在高压情况下通过压缩空气来存储大量的可再生能源，然后将其存储在大型地下洞室、枯竭井或蓄水层里。在非用电高峰期，用电机带动压缩机将空气压缩进一个特定的地下空间存储。然后，在用电高峰期，通过一种特殊构造的燃气涡轮机释放地下的压缩空气来进行发电。压缩空气蓄能电站作为一种新型电能存储系统，具有动态响应快、经济性能好、环境污染小等优点，可提高供电质量、调峰填谷、负荷平衡，并保证机组运行的经济性。
压缩空气储能是一种技术比较成熟的储能手段。早在1949年，美国就受理了第一个关于空气储能的专利。1978年，第一台商业运行的压缩空气储能机组在德国诞生。此后，在国外压缩空气储能已经实现了大规模商业化应用。有专家预测，我国的压缩空气储能在未来将会迎来一个快速的发展期。
压缩空气动力汽车
为了应对能源危机和环境保护的双重压力，开发清洁动力汽车成了当务之急。目前，清洁动力汽车的动力方案有多种，压缩空气动力汽车就是其中之一。
压缩空气动力汽车的工作原理与传统汽车基本相同，最大的差别在于汽车动力的来源不同。压缩空气动力汽车使用高压压缩空气作为动力源，汽车在运行时将压缩空气储存的压力能转换为其他形式的机械能。压缩气体动力发动机在工作时，高压气体进入某一工作腔，气体的压力使其推动活塞或叶片对外做功，气体体积发生膨胀，温度和压力降低，气体具有的内能部分转化为了活塞或叶片的动能。
由于空气资源取之不尽、用之不竭，因此空气能源是一种可持续的能源。同时，由于空气压缩做功是一种物理过程，没有高温高压的燃烧过程，因此排放的尾气为纯净且温度较低的空气，对环境没有污染，而且有助于减轻城市热岛效应。但空气能源的能量密度比较低，因此储存压缩空气需要在车内占据一定的空间，这样一来该动力汽车的连续行驶里程会较短。这些特点使得压缩空气动力汽车的发展存在一定的局限性。
据悉，目前世界上有许多国家开发出了不同风格的压缩空气动力汽车原型。美国一家汽车公司正在研制生产一种空气动力汽车，这种汽车通过压缩空气和一个小型的常规引擎来提供动力。这种空气动力汽车完全依靠压缩空气能够行驶32千米，当引擎发动后将能够行驶更长距离，最高时速可达150千米。法国某汽车公司宣称，将在2016年推出空气动力汽车。印度研制成功的一款依靠空气提供动力的汽车，最高时速可以达到每小时108千米。该汽车可以在“加气站”加压缩空气，也可以使用内置压缩机自己加气。
也许，未来有一天我们会乘着空气能汽车去旅行，那该是一件多么惬意的事情啊！
