节能技术的突破

节能技术的突破

目前，各工业大国在开发新能源的同时，也已将节能技术列为了一个重要课题。早在1976年，日本就制订了“月光”计划。这一计划的核心是回收利用废热：从30℃～60℃的低温废水，直至700℃以上的加热炉煤气和1000℃的焦炭都规定了不同的余热回收方式。对400℃以下的废热以热管回收为主，更高温度的废热则利用热交换器回收。

充分发挥现有设备的潜力，尽可能达到极限效率也是节能的一种重要手段。“月光”计划中把一台高温燃气涡轮和一台汽轮机串联作为试验方案，这时燃气温度高达1500℃，普通涡轮叶片使用的镍钴基超级高温合金已无能为力了，必须采用氮化硅、碳化硅、塞龙（Si—Al—O—N化合物等）等精铸陶瓷才能满足要求。

改革传统设备、采用效率更高的新型发电设备和储能技术，也是节能中值得考虑的问题。

磁流体发电经过近20年的基础研究，已接近实用阶段。磁流体发电机是在约2500℃高温时，使等离子气体高速通过与其成直角方向的强磁场，不经过机械能，直接把热能变为电能而发电，这种发电方式不用旋转的机件，因此比蒸汽机热效率提高50%以上。

磁流体发电的最大问题是使用了高温氧化气体，同时为了改善导电性还加入了钾离子，必须是在恶劣环境中不起反应的材料才能胜任。目前，只能采用折中的方法，稍稍降低电极的表面温度，并在气体通道内铺覆耐火材料。所用电极材料只有陶瓷，如碳化硅、锆酸镧或铬酸镧等，所用绝热材料在温度较低部位为氧化铍和氧化铝，在高温部位为氧化镁。但是，这些材料还不够理想，有待于进一步改进。研究工作较早的前苏联，于1990年建成百万千瓦级的磁流体发电站。

飞轮的储能方式早已应用在发动机和压力机上，无论是电能还是动能都可通过飞轮的旋转储蓄起来。在20世纪70年代一些国家就发展了大型飞轮储能系统，把夜间剩余的电力储入飞轮，以备白天高峰用电时使用。此外在电车和汽车上也可用飞轮把刹车能储蓄起来，以便在加速时使用，这些方面的研究工作正在进行。

飞轮的特点是旋转时必然产生动力损失，设计高性能飞轮应在选材和制造技术上考虑解决。使用碳纤维和聚芳酰胺纤维复合材料制造的飞轮转子，比使用金属制造的重量轻而强度高，因此提高了单位重量的储能。一种试验的复合材料飞轮，轮缘用的是碳纤维—环氧复合材料，而轮辐用的是聚芳酰胺—环氧复合材料。一个大规模的飞轮储能系统，占地面积半英亩（2000平方米），共有36个直径为2．1米的竖井，竖井分为8层，每层放置5个飞轮，总计使用飞轮1440个，共储能1600千瓦时。

目前复合材料强度高，但成形困难，价格较贵，因此在大规模使用上受到限制。从以上介绍可以看出：在未来的能源工程中陶瓷材料和复合材料会被首先考虑。