一种新型无二氧化碳排放的替代能源技术：磁旋能发电（图）

　　一般说来，一旦新型能源相对于现有能源来说，其优点、可用性及成本相同时，就可能成为一种真正的替代能源。由于煤炭和汽油是经过千百年自然过程所产生的、简单地从地上获得的集中能源，任何试图用分散的替代能源突破燃煤电力市场壁垒的确比较困难。　　当前，主要的再生能源通常包括风能、太阳能、生物质能，地热能和燃料电池。虽然每种能源本身都前途光明，未来将超越煤炭、核裂变和汽油的应用，但公众仍尚未充分接受。　　在我们周围，谁真的相信风力涡轮机和太阳能能够满足完全我们大量的电力需求？越来越少的人这样想。但是的确存在几种新的替代能源技术有可能取代我们先有发电技术。例如，著名的磁旋能(MBP)。MBP实际上是一种最简单的替代能源。其它选择包括核聚变。但是核聚变在未来的几十年才能实现。　　MBP技术[1,2,34]是通过磁场运行使得磁敏感气体凝聚吸附，接着让气体膨胀以产生压力、吸收低级热源的热，驱动汽轮机来发电。一个重要余热例子为热电厂或炼油厂的废热。MBP基本原理是，磁性吸附或脱附过程可产生小范围和无耗热"爆炸"效应，产生气体压力，类似常规发动机使用燃料消耗而产生气体膨胀压力。这种小范围的磁性控制吸附材料吸气放气，无耗热而生成气体膨胀压力过程将随后从其他低温热源或废热源吸热，从而与采用传统燃料消耗产生气体驱动压力工艺完全相似（产生热和压力）。　　图一和表一说明MBP技术的基本特性。我们用一个成人的身高作为参照，形象表达磁性气体吸附器的压力容器近似大小。容器2在磁场作用下不断吸收大量磁性敏感气体（如氧气、空气或离子化空气等等）。该磁场由永磁铁感应产生。容器6与容器2同属一种容器，但是，当系统使用少量动力移动永磁铁或屏蔽磁体，从而持续或周期性地消除气体吸附材料附近的磁场时，吸附的大量气体会迅速脱吸附，在容器内产生巨大气体压力，可以推动透平发电。为了避免气体膨胀引发的温度急剧下降，必须对膨胀气体适当加热（如，输入低温废热），从而维持透平系统的恒温。一般来讲，磁场控制的气体吸附膨胀容器可以与各种工业和生活的低温热源接通，从而加热压缩气体。在图一中，我们用假定采用地热，为压力容器(装置8)输入热流，最后电力通过使用一个汽轮机(装置10)产生。由于这样的发电技术可以在90℃下运行良好，因而一般可以利用浅层地热（如，一般地下两公里位置的岩石温度可能达到80~150℃）。

　　图一

　　表一：500千韦（磁通量单位）单位的MBP（磁旋能）发电系统设计示意图部件解释

　　特点：没有增加温度，生成压力，考虑来自低温资源的能量生产，如浅层地热或工厂低级余热。　　部件　　1．吸附空气　　2．压力容器　　3．永磁体　　4．容器废气排放　　5．常闭阀　　6．压力容器（吸附器）　　7．未显示实际深度　　8．井底热交换器　　9．未显示容器长度　　10．涡轮机　　11．涡轮机废气排放　　12．交流发电机　　13．电力电缆　　附注：本图只显示MBP地上部件　　热交换器比例已扩大50%　　图2说明结合热电厂的余热回收运行MBP发电情况。图2的配置有时叫做"底端发动机"，表示它是利用顶部发动机的低温输出获得附加能量。MBP的底端发动机具有较少的部件，比其它底端发动机，比如有机朗肯循环(ORC)更加有效。主要的热力学原因是MBP是一个较好的底端发动机，它主要用于MBP中的气体能够来当做理想气体并且激励理想的汽轮机输出；但是，传统过程使用的异戊烷不会在底端发动机的温度和压力中作为理想气体运行。作为非理想气体会降低汽轮机的效率。

　　图二

　　MBP效应与通过内爆压缩突发生成大量磁脉冲的电磁脉冲军用产品的效应刚好相反。电磁脉冲是在冷战期间发展起来的;因此，MBP充分利用冷战时期发展的物理学，将它用于和平目的。MBP已成为替代能源的一种新的类型，它具有很多与已经广泛应用了一个世纪的常规燃烧工艺有相似的地方。从燃烧能源到MBP的过渡能够比其他清洁能源技术过渡得更加顺利。　　风车缺乏燃烧或供给所有生产能源的核裂变力量。甚至风车本身是用高耸入云和庞大的金属部件制造，也需要使用很多煤炭或核裂变能源来加工。这里并不是试图贬低风力透平发电本身和制造商，仅仅是指出一个显而易见的事实：与工业上业已习惯的电力资源相比，风力本身就是过于弱小。怪不得许多人感觉他们不相信风车能源取代传统能源的未来。于是，风雨当中锈蚀斑斑的风车与爆炸性的碳氢燃料进行能源竞赛可能只有一个结果：继续保持对碳氢能源的依赖性。然而，MBP与爆炸性碳氢污染能源之间的竞赛则有另一个结果：MBP能够赢得成功。MBP与爆炸活塞发动机同属一种，但是MBP发电是完全清洁的。　　MBP产品遇到的阻碍可能会比其他替代能源技术要低。例如，燃料电池就有一系列复杂的技术问题要克服，而且往往依赖于昂贵的稀有材料，与它不同的是，MBP使用现成、廉价且工业用的磁铁。　　其它企业的发电装置都试图从低级热中获得电力。没有一家公司在生产一种应用余热回收的产品中获得成功。利用低级热作为电力资源的公司可拥有进入全世界最大市场的钥匙。我们的理论热力学数学模型表明，MBP成为回收低温余热的最佳选择。　　MBP有可能占有当前有机朗肯循环(ORC)的应用市场份额。有机朗肯循环使用氟里昂制冷剂或氨/水或异戊烷、异丁烷、甲苯的加工液。它是有毒、昂贵、冷冻，造成臭氧污染，并且具有不稳定的安全问题。有机朗肯循环的工程运行可能包括二级传热回路、同流换热器、超大空气冷却器、加工液再生及膨胀机（低于80％的效率）。一些用于有机朗肯循环的制冷剂能在150℃.以下分解，碳氢化合物在420℃自燃，两者在联合循环电厂的底端过程均不可行。　　MBP加工液为氧/氮气体混合物，一般无毒、无污染、廉价、不冻且稳定。产品制造成本预计为1000美元/兆瓦以上。MBP膨胀气体预计将会高效率（效率为90％）运行。MBP运行范围适合所有应用案例，由于没有特殊的安全隐患以及没有远距离的冷冻，包括连接及运行。MBP已应用于金属及矿产品生产、石油精炼、化学处理厂、混凝土厂、炼铁场电力的余热转换工艺。MBP可能取代燃煤电厂的冷凝器和冷却塔，不用将凝结热注入空气或造成热污染河流中而产生电力。　　采用废井100℃.地热并可产生平均1.0兆瓦热的MBP的投资回报期是四年;在德国能够获得七百五十万的年收入，（德国政府的地热价格为0.23美元/千瓦时）；在加利福尼亚州可获得四百七十五万的年收入（当地电价为0.144美元/千瓦时）。这样的MBP发电系统购买价为一百五十万美元，德国的投资回报期为12个月以下，加州为16个月以下。　　MBP最大限度地减少了新增电力输电线路的需要;也可以节省政府资金，因为可用的热源包括了增强地热系统（EGS）。EGS在过去几年中备受瞩目。部分原因是，由教授和学者组成的美国麻省理工学院委员会发表了一项具有里程碑意义的研究，也因为德国EGS不断扩大的市场。通过应用EGS，地热能已不再局限于地质热点地区，在加州及冰岛的造板块断层线附近都可以，比如，通过EGS，地热能在电站建设地区附近获得。但是EGS变得更加有效。如果结合MBP为电厂使用，可使来自非热点区域的地热核心热发电。　　通过使用MBP，中美洲、南美洲和中国的地热将有资格在京都和各国的清洁发展机制项目获得碳排放减少信用额（CER）。通过为工厂提供清洁的电力，并且给予中国领导世界能源未来的工具。所以，对于中国来说，非常有利.　　Catalyte公司现在商业化发展方式之一，是通过从已钻探的废气地热洞穴中获得低温热量，采用透平发电。美国西部的地热井已被封盖废弃，因为井温低于150℃。因此MBP技术将在近期进入市场化运行。　　使用MBP技术可产生更多的电力，同时使用来自矿物燃料电厂排放的二氧化碳的余热将使这些电厂从未来的排放管制与交易市场中获得信用额度。MBP重要市场的一个就是改造现有的燃煤电厂。同时MBP能够设计成新型热电厂。MBP可以通过余热转换成电能提高燃煤电厂及核电厂的效率。燃煤电厂的燃料价值为60％以上的废弃物作为余热散发到空气中。我们相信，使用MBP技术可以增加燃煤电厂的电力输出至少20％，并根据每兆瓦电力显著地降低二氧化碳数量。　　MBP的大部分部件、材料及磁铁均可从现有工业采购。Catalyte将制造MBP所需的特色材料,并与工程建筑公司合作，基于电力的增加，逐步建造MBP发电装置并销售执照。MBP比风力涡轮机和太阳能热电厂需要较少的占地面积。MBP比风力涡轮机和太阳热能更加有弹性，因此它将获得永久收益。　　现有热电厂工艺（如燃煤电厂）的能源效率低下是由于它产生大量低级余热。通过建设MBP发电装置，世界低级余热市场规模预计为两万亿美元以上，另外还有0.5万亿美元（销售MBP材料），或者，根据电厂增加的年电力生产销售营业执照，每年市场额可达几十亿美元。万亿是一个大数目，它表明MBP的市场将超过世界上大多数国家的国民生产总值。　　MBP可协助缓和气候暖化危机并为各国提供能源自主技术。从而，各国只需利用表面的地热作为发电地热资源。如此一来，各国能源就可以自主，能源资源的战争动机将会减少。MBP创始人的目标就是创造一个没有能源争夺的、更加和平、相互合作的世界。　　Catalyte公司正在世界各地不断发展合作，逐步建设组装各种大小功率的MBP废热和浅表地热磁旋能发电工业示范装置。MBP有巨大的潜力，无二氧化碳排放，可以超越热电余热回收及有机朗肯循环、风能、波浪及太阳能技术,作为最环保、安全、可赢利的替代能源。因为MBP像一个燃烧电厂一样的运行，但是无污染，MBP预计成为未来人类能源首选的能源技术之一。

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