30年后人类生活：复合动力车零能耗住房

3万 · 发表于 2007-7-7 13:26:18

复合动力车、纳米电池、数字记忆、零能耗住房、个人气象站……

　　住在零能耗的房中，做事有数字记忆提醒，用着纳米电池，开着复合动力车，偶尔在亲朋间开点“隐身”的小玩笑……

　　这样的生活在30年后会成为一种现实吗？近期，《环球科学》杂志连续就未来30年人类科技生活的话题展开讨论。目前，科学界的研究已经露出了未来生活的火苗。在现实需求的催生下，也许，若干年后我们就是这样生活的――

　　 复合动力车：不但能节省汽油，还能减少污染

　　晚上，将120伏插头直接插入家里的电源插座上，给电池充电，这样就能减少加油次数，减少温室气体的排放。这正是复合动力车给我们承诺的良好“品行”。复合动力车，利用先进的动力电子装置和计算机控制装置，与传统和电力传动系统结合起来。需要加速或爬坡时，电池和电动机系统可提供更大的动力。

　　现在，复合动力型车分为几种类型。“全面型”复合型动力车利用多种技术节省汽油；“适度型”复合动力车采用的节油技术较少，避免增加额外成本；而“低端”复合动力车仅在停车时关闭发动机，适度改善燃油效率。

　　全面型复合动力车的最大燃油节省来自于再生制动――能将摩擦损失掉的大部分能量作为电能加以回收。

　　内燃机动力装置与所有发动机一样，也能在一种有限的转矩和转速范围内最有效地运行。因为复合动力车的电池和电动机能提供加速行驶或上坡行驶所需的助推力，工程师们既能缩小发动机尺寸，又能使燃油效率最佳化。它仅仅在一些耗费汽油更少的高效运行点上运行。在需要时，复合动力车又能以电子方式启动电动机，输出更多动力。

　　另外，常规汽车的空调、动力转向、油泵、风扇等装置，一般由汽油机直接供给动力，而大型复合动力车将电池与低成本的新型电子装置结合起来，运行这些全电气高效率部件。在夏天，比起发动机驱动的空调装置，由电动机供电的空调消耗的能量要少20%。目前，研究人员还在进行插入式复合动力车的研究，这种动力车融合了最佳电力与复合动力驱动技术，能够以电动方式或复合动力方式发挥作用，大大减少废气排放量，节省更多燃油。与传统的复合动力车一样，插入式复合动力车也能燃烧液体燃料，以快速加油的方式来保证长途行驶，而且不会比现有复合动力车更复杂、更重或更贵。

　　此外，插入式复合动力车还能运用一种由15%汽油和85%生物燃料组成的混合燃料运行，例如纤维素乙醇就是一种生物燃料。用4升汽油混合20升乙醇，车辆便能行驶超过800千米，并因此构成一种长期战略，以应对全球油价的上涨。

　　插入式复合动力车还有一些优点。因为它们能接入电网，所以可使用非峰值电力，电价远远低于居民用电。插入式复合动力车能在夜间充电，并在白天的峰值功率时间为电网提供电压调节服务，将电功率反馈给电网。

　　纳米电池：微小、环保、未使用时不会丧失电能

　　因为有了纳米技术，电池使用范围也越来越广泛，甚至连嗜好汽油的汽车也成了“电池”的俘虏。中国科学院国家纳米科学中心唐智勇研究员表示，国内纳米电池技术研究正在各种科研机构内开展。

　　纳米电池微小、环保、未使用时不会丧失电能。它能保持休眠状态至少15年之久，并随时被唤醒。有了纳米电池，电源最终能与其他电子元件一起微型化，添加到各种设备的芯片上。

　　对于纳米电池的出现，唐智勇也是满怀着信心。在他看来，纳米电池的出现与目前节能的要求相吻合。在能源日益紧张的现代社会里，科研人员被赋予的重任便是尽早开发出汽油等不可再生能源的替代产品。由此，纳米电池被科研人员视为救星。

　　数字记忆：备份人生，打造终生数字档案

　　在人的记忆力有限的情况下，新一代数字技术将为我们解决记忆难题，留住人生的所有过往。近年来，微软研究部的开发团队着手用数字手段，按时间顺序逐一记录个人生活的方方面面。这项研究课题名为“MyLifeBits”(我人生的每一刻)，它为打造终生数字档案提供了必要工具。在图像和声音的配合下，数字记忆能让往事浮现在人们的脑海中，加深人们对事件的感受。

　　更为方便的是，电脑还能分析数字记忆，帮助人们合理安排时间。如果我们为重要事项安排的时间不足，电脑就会无情地给予提醒。电脑还可以每隔一段时间就记下我们当时的位置，制作一幅记录行程的活动地图。

　　数字记忆的另一功能是我们健康的卫士。其中，便携式传感器可以测量各种人体状况指标和环境参数，例如血氧浓度、大气二氧化碳含量等。电脑通过检视测量数据找出规律，比如确定什么样的环境状况会导致儿童的哮喘病恶化。

　　传感器还可以记下每一次心跳，电脑再结合其他生理指标，判断我们的心脏功能是否正常。这些信息为医生准备了一份详细的个人健康状况手册。

　　这个房子：零能耗

　　位于阿姆斯特丹的荷兰银行世界总部，安装了数字式微气候调节器和照明装置，它能根据光线和房间占用的变化情况，进行自动调节。

　　澳大利亚墨尔本的一公司大楼，采用了陶瓷燃料电池，不仅能为大楼提供电力，而且还为大楼中的热水系统提供热量。因此，这栋大楼比常规办公楼节能70%。如今，“零能耗”概念也呼之欲出。

　　在家中，最能实现节能的就是厨房设施。目前，烹调用具正朝着节能安全的方向不断改进。对流烤箱，又称旋风烤箱，已经成了“厨具之王”。有数据显示，对流烤箱比普通烤箱节能20%左右。如果在厨房经常使用的洗碗机上，加装一个辅助加热器，让水加热到洗碗所要求的温度，这样家庭用水的温度就不必设置得过高，同时用水量大约只有人工洗碗的50%。更先进的是，目前欧洲房屋制造商建造了零能耗住宅。

　　这些智能住宅隔热性能良好，安装了太阳能集热器和太阳能电池，不需要商业性能源，总成本与按照现行建筑标准建造的新建筑相当。当然，我们必须周密地协调现有建筑的各种改造措施，避免出现这样的情况：仅仅改造单一的结构(比如壁炉)，而不考虑改造渗漏的管道和单层玻璃窗，这些东西就会浪费新壁炉产生的很多热量。

　　 家有气象站：天气早知道

　　百变的天气“折磨”着我们，而一旦错过了天气预报就更糟糕了。建造一个个人气象站，来解决这个问题如何？

　　目前，美国的戴维斯仪器仪表公司推出了个人气象站。

　　即便是被放在拥挤繁华的街道上，这个小小的气象站也能通过无线电波，不断地为我们发送最新的气象报告。

　　个人气象站主要包括传感器集成件和显示控制台两部分。传感器集成件由风速计、温度计、湿度计组成，可以随时收集天气情报。然后通过显示控制台接受传感器发射过来的情报，将它们显示出来。至于雨量收集器，则能将雨点汇集于一个翻斗内。这个精巧的小玩意儿看起来有点像一块跷跷板，两端各有一个勺子。首先，雨水会汇集在抬起的勺子中，当降雨量达到0.25毫米时，这个装满雨水的勺子就会向下倾斜，把雨水倒到地面上，并将另一个勺子抬起，后者开始继续接雨。每当勺子上下交换时，悬挂于杠杆中部的磁铁就会左右摇摆，触动开关，记录的降雨量就会增加0.25毫米。在传感器集成件上，有一块小型太阳能电池，就算在漆黑的夜晚，传感器集成件也能为我们服务。

　　国外研究人员估计个人气象站的典型客户应该是一位仪器发烧友。不过，国内的仪器发烧友可别高兴得太早。国家气象局王尧净告诉我们，目前国内还鲜有个人气象站的研究展开。“即使有，由于我们国家的政策是不允许个人发布气象情况的，在不能有这种需求的情况下，个人气象站自然不太会受到科研界的关注了。”（李健亚）