奇特的可再生发电

唯　实

在全球面临能源危机的情况下，人们纷纷寻找可替代能源。除了水能、风能、太阳能、生物质能等大家较熟悉的可再生能源外，人们也在寻找其他各式各样可再生能源，虽然这些可再生能源不如上述可再生能源重要，但是由于其装备相当简单，加之往往能带给人们意想不到的方便，所以近年来，各种各样为人们平时想象不到的可再生能源逐步出现。下面，笔者就列举几个突出的例子。

旋转门发电

旋转门一点也不稀奇，因为在很多大建筑物的进门口都有。但是，旋转门能发电则是相当新鲜。如果只是在旋转门中装上普通发电机，使用通常的燃料使其发电，那就毫无新奇可言。但是，旋转门不用任何燃料而能够自行发电。2008年12月荷兰的Driebergen-Zeist火车站就安装了这样的一扇自发电旋转门，这是世界上第一个自发电旋转门。这个旋转门的自发电完全不是靠发电机来发电，而是巧妙地利用了人们通过旋转门时所消耗的运动机械能，使之转变成为电能。门中装备的特殊发电机是由一个可旋转的磁盘和一个几乎是同样大小的固定线圈盘所组成，当人们推动旋转门通过时，就会带动旋转磁盘转动，固定线圈盘中的线圈就切割运动磁场中的磁力线，从而在线圈中产生电流，完成发电操作。其原理实际上与普通发电机相似，只不过这里是磁盘在运动，而不是线圈绕组在运动，但两者产生相对运动则是相同的。

旋转门中装备了一些专门的电容器以储存所产生的电能，并给安装在门顶上的LED灯供电。当储存的电量用完之后，设计好的开关马上就会连接到大楼中的主电源上，因此，即使是通过的旅客很少，门中的LED灯总是点着的。

有意思的是，旋转门中用LED标牌表示了旅客通过时所产生电能的多寡。如果旅客走得慢，那么标牌上的红色或桔黄色灯就熄灭掉：要是正常或快速通过，那么绿色指示灯就点着，此时表示了旅客产生了相当多的电量。另外，还设计了一个指示牌来表示旋转门到底是由人力供电还是由主电源供电。“人力供电”标签点亮表示旅客为这座绿色建筑物所作的贡献。而且还在整个大楼中设计一块很大的标牌，及时告示旋转门所产生的总电量。

Driebergen-Zeist火车站日通勤人数为8500，经过旋转门去到旅客问讯处、食堂和访问中心等处，车站和设计者的计算表明，每年可节约460万度电。

我国一个中等城市大楼的旋转门少说也得以百计，特别是车站的通勤人数更是很多，因此安装自发电旋转门将是一项不小的节能措施，值得大力提倡。

道路发电

是不是就是马路上的照明灯?哪有什么稀奇的!如果说的是马路旁的照明灯，那的确是毫不稀奇。这里所说的道路发电说的是汽车通过马路时引起的振动，传递到安装在路面下的一种特殊材料上，将动能转变成为电能的一种发电装置。这种特殊材料就是压电晶体材料，它因为具有压电效应而得名。所谓压电效应是1880年，法国物理学家居里发现的，把重物放在石英晶体上，晶体某些表面会产生电荷，电荷量与压力成比例的一种效应。不久后，居里又发现了逆压电效应，即在外电场作用下压电体会产生形变。压电效应的机理是：具有压电性的晶体对称性较低，当受到外力作用发生形变时，晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合，导致晶体发生宏观极化，而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影，所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。反之，压电材料在电场中发生极化时，会因电荷中心的位移导致材料变形。

2008年年底，以色列的一个公司Innowattech宣布了他们已经发展了这样一种道路发电技术。这种Innowattech的压电发电机(IPEG)，嵌入在道路表面层中，通常用一层沥青、水泥或者沥青+水泥混合材料罩住，可以在新筑路时，或者在保养道路过程中进行安装。该公司说，安装IPEG的费用要比风力或太阳能发电便宜。除了发电机，Innowattech还研发了储电装置，储存的电可以为当地供电或输送到电网中。该公司宣称，他们这种道路发电技术ikm路面每小时可以产生高达500kW的电力。这种技术对于公路，铁路和机场跑道都适用。

尽管有人公开在网站上怀疑这种技术，讥讽它是所谓的“拦路抢劫”，因为在这些人看来，车子在安装了IPEG发电机的道路上行驶，会增加燃料消耗量，故有拦路抢劫过往车辆之嫌。但Innowattech公司并不在乎别人怎样说，而且这个公司的CEO，Abramovich教授还宣布，2009年1月，他们在以色列北部的一条4车道宽100米长的公路路段上进行了该项发电技术的有效性测试。

人们有理由瞩目这次测试。如果如愿以偿，并且加以完善和推广，这将是一项非常有前途的可再生绿色发电技术。

楼梯发电

楼梯本身当然不能发电，但是上下楼梯的人产生的动能通过特殊的装置可以转变成为电能，人们把它称之为楼梯发电。英国的工程师们在美国鞋后跟发电机的基础上，研发了一种新型的地板下微型发电机。他们将这种微型发电机安装在楼梯的每一个阶梯下，当参观者上下楼梯踩踏时，就驱使压缩垫子中的流体通过微型涡轮机，从而发出电来。将所产生的电能储存在特别设置的电容器中，就可以为附近的电器设备供电了。他们准备首先在英国普茨茅斯的三角帆塔170m高的参观者观景台楼梯中安装这样的设备，根据工程师们的计算，每小时通过34，000旅客的话，发出的电可以点亮6，500个灯泡。

跷跷板发电

不仅翘翘板能发电，其他公共运动场上的儿童玩具，旋转木马和秋千等摆动设施，都可以用来发电。当然，它们都是利用人运动时产生的动能，经过特殊的装置转变成为电能，并不是这些运动设施本身能够发电。

那么到底如何利用这些儿童运动设施来发电呢?试以翘翘板为例加以说明。美国杜兰大学电子工程和计算机科学系的Pandian在2004年发表的论文中对此作了描述。这种发电机实际上就是压缩空气发电。在跷跷板的两端的下面分别连接一个圆柱形气缸。为了保护坐跷跷板的人的腿部不至于受到任何伤害，在跷跷板的底部和气缸的项部之间设置了波纹管型弹性护套。使用了双层圆筒是为了改进压缩率。当空气进入到止回阀之间的部位时，由于翘翘板带动活塞反复垂直运动使之压缩，然后经止回阀和导管输出。经导管输出的压缩空气储存在空气缸中，在储存缸中的压缩空气达到某一压力之后，开关阀就自动打开，压缩空气推动汽轮机或空气发动机。电磁发电机的轴与汽轮机或发动机的轴相连，这样就发出电来了。

发出的电可储存起来备用。一般来说，空气发动机较贵，所以可改用压缩空气来激励气缸，再用曲柄滑块机构来推动电马达。

经过一年多的工作之后，2007年美国最大的教会大学杨百翰大学(Brigham Young University，BYU)在加纳无电的农村安装了一些旋转木马发电机，给当地从未点过电灯的孩子们晚上也能在电灯下上课和学习。那么这种旋转木马发电机的原理是什么?原来当孩子们在玩旋转木马时的动能传递到一个齿轮箱中，齿轮箱中设计好的齿轮将转动放大35倍，然后推动旋转发电机，发电机就把这种旋转动能转换成为电能。发出的电储存在汽车式的电池中，这样就可以点亮教室和家庭里的数十只便携式LED灯。这间大学的工程人员说：旋转木马所发的电量足够手机和笔记本电脑用电。

以上几种奇特的发电，一般来说，简单易行，不需要任何燃料，安全、清洁、可靠，成本也不是很高，特别是在边远贫穷的无电山村里，能够发挥巨大的作用。一旦这些崭新的发电技术成熟，并加以推广，将为人们的经济和日常生活带来很大的利益。