我们能利用雨水来发电吗?
迄今为止,人类已经能够通过水能、风能、化学能、太阳能和核能进行发电。但在自然界中,还有其他能源值得利用,例如,降雨的能量。科学家目前正在研究利用降雨作为能源的可行性,并且已经取得了一些进展。
云中的水因其高度而具有重力势能。根据中学物理,一个物体的重力势能(Ep=mgh)等于它的质量乘以重力加速度(约为9.81米/平方秒)以及它的高度(相对于地球表面)。如果雨滴落到地面上,其重力势能将会转换为动能。下面以一个简单的例子稍作说明。
假设某个地区的年平均降雨量为100厘米,房子屋顶的面积为100平方米,这意味着屋顶每年会收集到大约10立方米或者10吨的水。考虑到雨滴来自海拔约2000米的层云,这意味着大约有2亿焦耳或56千瓦时的重力势能损失。这个数字似乎很小,但考虑到面积约为1平方公里,雨滴的能量可以为大约500户家庭供电一年。
正如地球上大多数其他能源一样,降雨的能量最终也是来自于太阳。在地球表面,每平方米的面积在每秒所接收到的太阳能约为1400焦耳。也就是说,地球表面所接收到的太阳能功率为1400瓦/平方米。从这个角度来看,如果把照射到青海省的所有太阳能都能转化为电能,这将相当于全球所有发电站所产生电能的300倍。
在地球上,照射到地表的大部分太阳辐射被用来蒸发海洋、河流和湖泊中的水。由于大气的不同部分吸收了不同数量的太阳热量,大气中将会产生温差,这就像一个泵,把蒸发的水拉上来,雨水在这个过程中获得了重力势能。
我国水力发电站的年发电量位居世界第一,约占我国总发电量的17%。水力发电是目前最清洁的能源形式之一,其原理相当简单。水从高处流下来,推动涡轮运动。涡轮又会带动发电机运动,发电机就会把机械能转化为电能。
研究表明,通过使用类似于水力发电站的方法就能用雨水来发电。一个高过地面的大型蓄水池可以收集雨水,然后利用这些雨水来驱动涡轮,进而带动发电机发电。这种方法在雨季非常有效,因为有相对连续的雨水供应。
对于一颗直径约为5毫米的雨滴,它最终到达地面时的速度约为10米/秒。最近的研究表明,通过某些具有压电性质的材料,如PVDF(聚偏二氟乙烯),可以用雨滴的动能来发电。
在施加机械应力时,压电材料会产生电压。表现出压电效应的材料也会表现出相反的效应——逆压电效应。这意味着一旦给压电材料施加电荷,它们就会变形。
压电材料是具有不对称结构的晶体材料,它们本身是电中性的,因为它们所带的正电荷等于负电荷。然而,当这些材料受到挤压时,它们的结构会发生变形,使一些原子更靠近,而另一些原子则被拉开。这会破坏正电荷和负电荷的平衡,从而产生电势。石英是最常见的压电材料之一,它们通常被用于钟表等电子设备的计时装置。
简单来说,水滴落在压电材料上引起的振动会产生压力,这会导致压电材料产生电势差,从而把雨滴的动能转化为电能。
压电材料特别适用于收集和储存电荷,比如由电子仪器产生的电荷,或者水滴产生的电荷。既然从降雨中获取能量很容易,为什么现在还没有得到大范围推广呢?
第一个问题是效率。据估计,压电装置只能从雨滴中提取大约12毫瓦的电能,基本上只够供电一个传感器。此外,压电装置非常昂贵,需要定期维护。
另一方面,建造一个高过地面很多的大型蓄水池也是不现实的,需要投入巨大的成本。这与太阳能发电相比,成本要高出许多。
不过,最近研发出的新材料,如石墨烯,能够通过分解雨水中的盐分来产生电能,这表明利用雨水发电的方法不止一种。随着技术的不断革新,“雨能”或许也能像其他能量一样得到广泛使用。
雨对我们有多方面的好处:
1、可以灌溉农作物;
2、利于植树造林;
3、利于水库蓄水;
4、能够减少空气中的灰尘;
5、能够降低气温;
6、可以补充地下水;
7、可以补充河流水量利于发电和航运;
8、可以制造一种浪漫的气氛;
9、可以有效地隔绝嘈杂的世界,营造安宁的环境;
10、在一定程度上可以催眠;
11、可以洗刷街道。
概括地说就是雨可以滋润大地万物,保持生态平衡.
1.雨,是地球不可缺少的一部分,是几乎所有的远离河流的陆生植物补给淡水的惟一方法.
2.雨可以灌溉农作物,利于植树造林.
3.雨能够减少空气中的灰尘,能够降低气温
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4.下雨利于水库蓄水,可以补充地下水,可以补充河流水量利于发电和航运.
5.下雨了可以隔绝嘈杂的世界营造安宁的环境,可以催眠,可以洗刷街道.
概括的说就是滋润大地万物,保持生态平衡.
1、 雨,是地球不可缺少的一部分,是几乎所有的远离河流的陆生植物补给淡水的唯一方法。
雨的好处和坏处
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2、雨可以灌溉农作物,利于植树造林;雨能够减少空气中的灰尘,能够降低气温。下雨利于水库蓄水,可以补充地下水,可以补充河流水量,利于发电和航运。
雨的好处和坏处
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3、下雨了可以隔绝嘈杂的世界营造安宁的环境,可以催眠。此外雨能冲走地面垃圾,稀释有毒物质,净化环境。
雨的好处和坏处
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雨的坏处:
1、雨下多了会影响植物生长,能抑止植物的呼吸作用,甚至死亡。
雨的好处和坏处
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2、雷阵雨来时,往往会出现狂风大作、雷雨交加的天气现象。大风来时飞沙走石,掀翻屋顶吹倒墙。风雨之中,街上的东西随风起舞,飞的到处都是,甚至还会连根拔起大树。雨下多了会导致交通堵塞,引发山体滑坡、泥石流等自然灾害。
雨的好处和坏处
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3、持续的雨天会影响人的情绪,使人觉得烦闷、压抑。
灌溉农作物,利于植树造林,利于水库蓄水,能够减少空气中的灰尘,能够降低气温,可以补充地下水,可以补充河流水量利于发电和航运,可以为恋人制造浪漫气氛,可以隔绝嘈杂的世界营造安宁的环境,可以催眠,可以洗刷街道,可以留住贵客。
雨水给人类带来了生命的同时也带来恋爱者的浪漫气息。。。
雨是自然界中最为常见的东西,而不同季节的雨却有不同的特点。
春雨,温柔而妩媚。它给世界带来了温暖、生机和希望。诗人喜欢把春天比作姑娘,那春雨便是姑娘的眼睛,洁净又晶莹,深情又安详,春雨绵绵像绢丝一样,又轻又细,听不见淅沥的声音,也感觉不到雨浇的烦恼。湿润的空气像抹过风油精一样使人感到精神振奋。在春雷的伴奏下,春雨显出了丰姿,小树枝抖动着,幼苗也尽力舒展着叶芽去接受滋润……春雨笼罩着的世界越发可爱了。
夏雨,暴虐而豪爽。那沉重的雨柱,像闪光的鞭子,从空中凶猛地抽下来,抽打着人们的脊背,吓得人不敢出门。隆隆的雷声像敲响的战鼓,雨柱像箭杆一样,疯狂地向大地发起了进攻。豆大的雨点溅起一朵朵晶莹的水花。雨水从屋檐流下来,像一条奔腾的小溪,透过水珠,我看见园子里的花都挺直了腰杆,竖起了叶子,它们贪婪地喝着雨水。夏天的雨呵,来得快,去得快。
秋雨,是那么缠绵,充满了金色。秋雨带着凉意来了,下一场秋雨,天气就变凉一次。灰蒙蒙的天空中飘洒着细柔柔的雨,送来了秋天的凉意。于是蝉不叫了,树木流着泪哀哭它的衰老。秋雨以轻轻的柔情抚摸着我们的脸。顿时,一股凉意从脸传到全身。它随风飘洒,在空中展现出它那优美动人的舞姿。细细的秋雨,密密地斜织着,像轻纱飘在田野里,飘在我们的心中。雨声嘀哒捎来了冬天的信息。
冬雨,它是雪的使者。空气里透出一股刺骨的寒意,刚亮起的路灯,在雨帘中黯淡无光。天和地浑沌一片。雨夹着雪,雪带着雨,噼噼啪啪,纷纷扬扬。雨打在脸上,使人感到生疼生疼的。
雨啊,大自然一个跳跃的音符。