电从水中来

【美国《基督教科学箴言报》5月17日文章】题：这里有电（作者　萨拉·施泰因多夫　托恩·里甘）
水力发电难推广
水覆盖了地球表面70%的面积，作为一种未来的能源，它蕴藏着巨大的潜力。我们为什么不从水的流动中开发更多的能量呢？
这就是美国波士顿的东北大学机械工程学教授亚历山大·戈尔洛夫的目标。他正努力推广一种能利用水的流动和涨落所带来的能量的发明。如果他那个表面上看上去很简单的样品——一个桶形的、36×40英寸的涡轮机———能成功地把海洋、河流和港湾的巨大能量转化成电能，那它就能迅速改变水力发电的面貌。乐观的戈尔洛夫说，这样也就可能解决世界的能源问题。
今天，非矿物燃料发电占全世界发电量的7%，其中水力发电又占了这7%中的很大一部分。虽然水电是一种清洁而永无止境的能源，但它的成本往往很高。现在主要的水力发电形式需要建造庞大而造价很高的大坝，而这就要迁徙居民，淹没大量的土地，并使需要在通畅的河道中产卵的鱼类归于灭绝。
阻碍水力发电进一步推广的原因是缺乏一种高效、廉价、环保的设施来把水中蕴藏的能量转化成电能——更不用说用于火力发电的煤和石油的价格很低，很有竞争力。但现在能源危机使燃料价格飞涨，加利福尼亚州各地轮流停电，这也许足以激起美国人对可再生能源的兴趣。当然，戈尔洛夫也希望激起对他的涡轮机的兴趣。
新型水电涡轮机
戈尔洛夫的螺旋形涡轮机是以所谓的达里厄涡轮机———30年代用在风车上的一种涡轮机———为蓝图制成的。试验证明这种达里厄涡轮机并不实用。原先的模型那笔直的叶片非常有效但不稳定，常常因剧烈的颤动而断裂。然而，当戈尔洛夫把它放到流水中进行试验时，他发现虽然仍存在着颤动问题，但它比其他任何一种涡轮机都好。
在实验室试验后，他发现把涡轮机的叶片制成螺旋形，就像DNA分子那样的形状就能解决这个问题。在流水中，戈尔洛夫的涡轮机能把水中35%的动能转化成电能，而笔直叶片的达里厄涡轮机的转化率是23%，普通涡轮机的转化率是20%。
古尔德学院的工程师、缅因州贝塞尔东方小水电公司所有人吉姆·瑟斯科夫说，这个幅度也许看上去不像是个很大的提高，但在“水力发电业中，这是很大的成功，因为涡轮机每时每刻都在发电。经过一段时间它的优势就真正显现出来”。另外，不像其他涡轮机，戈尔洛夫的发明不管水的流向如何都运行良好。这样无论是海洋的潮汐还是河水的波涛它都能用来发电。
戈尔洛夫说，如果正式投产，在一条终年不冻的河流上安装一套用他的涡轮机的水力发电设施，成本大概是每千瓦400到600美元———比建其它的发电设施的费用低。而且这还没考虑矿物燃料发电机组的运行成本。
戈尔洛夫涡轮机的支持者说，它还有其他的优点：当这种机器发电时，你看不见它们，也听不见它们的噪声，它们基本上对人没有干扰。
得克萨斯州的可再生能源公司GCK技术公司今年2月获得了在全世界推广东北大学专利的权利。该公司的埃德·库尔思说：“因为这产品将在偏远地区使用，它必须非常可靠，这很重要。按照我们的设计，将来大规模生产的产品是用铝制成。我们预想该产品可用普通工具拼装，这样你就是在偏僻的地区也能安装它们。”
前面还有几道坎
但是，根据1996年在科德角第一次正式试验了戈尔洛夫涡轮机的马萨诸塞州螺旋形涡轮机协会会长约瑟夫·伊尼亚齐奥的预见，这项发明还会遇到几道难关。
首先是能量的储存。虽然涡轮机能和输电网相联，但那些没有马上使用的电就被浪费了。不像一加仑的汽油，河水发的电无法储存起来，以供将来使用。
除了储存问题外，水力发电这种发电方式本身也有麻烦。哈佛大学的访问学者利文斯顿·泰勒在东北大学最近关于戈尔洛夫涡轮机的一次研讨会上提出了这个问题。
泰勒在会议上说：“现在密西西比河水量很大，水流很急。但在座有多少人看到过9月的密西西比河？那时河水缓慢得你几乎看不见它的移动。在那种情况下，像戈尔洛夫的涡轮机这样的东西又会怎样？”
伊尼亚齐奥说，另一个问题是资金。比起利用石油和煤的发电以及核电，发展可再生能源一直处于次要地位。
尽管存在诸如储存和资金等问题，人们对戈尔洛夫发明的兴趣仍越来越大。最近韩国政府要求戈尔洛夫为其一狭窄的海峡设计安排一组涡轮机。戈尔洛夫设计的发电系统能产生超过80兆瓦的电——足够满足8万个家庭的用电需要———而不会干扰该海峡密集的航运。上个月韩国政府代表同戈尔洛夫见面，评估他的计划。他们期望能把它纳入明年的国家预算。伊尼亚齐奥说：“这种涡轮机的很大一个优点是它不需要建大坝。”