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农田将生产液化空气，农民加入新能源产业大军！
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| 2022-05-20 12:31:23 |
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 序曲 稻草、秸杆、麦秆、棉秆等生物质，虽然不能吃，但它们烧起来火力旺旺的。 尽管火苗温度不如汽油火焰那么高，但也别瞧不起这类低档能源。 人类有朝一日，如果学会了善用这些中温热源，一斤稻草也能当半斤汽油用。 先把重点撂在上面，再来扯点理论的淡。 理论 动力设备之热机，离不开热源与热沉，即heat source 和 heat sink。 工业革命发端于蒸汽机、内燃机的相继发明。 发明者都将化石能源的煤、柴油、汽油作为热源的燃料。 至于热沉，没人动半点心思。方便就手的大气，即我们每天呼吸的空气，自然就当热沉用。 热源之于热沉，正如电池阳极之于阴极。 无论热源温度多么高，孤立浸淫其中的任何热机，都不会产生可用的动力；正如只有阳极或者正极的电池，无法驱动负载电路。 所以，谁若吹嘘发明了单热源发动机，那一定是大忽悠，因为违背了热力学第二定理！ 现实：当今全球大规模使用的各类热机，热转功效率都不咋样，例如满大街跑的汽车效率也就20%~25%，柴油车略强些，但也就30%那个谱。 也就是说，燃料烧得化为乌有，放出的总热量，仅有可怜巴巴的小部分满足做功的目标需求，绝大部分热量去哪了？当然是热沉了！即废热都去加热空气了，恰如洗澡水都倒进了下水道。 投入使用的热机每年都在不停增长，超期服役的老旧热机、老爷车，也流亡二手市场，迟迟不肯谢幕。 买电池的时候，你的价款涵盖了正极和负极材料的成本；用车的时候，你频频花钱买汽油当热源，可偏偏没给默默无闻的大气热沉一分钱。这种不合理，终于导致了各国开始征收碳税了。 顶着这种现实，全球气候不升温才怪。 抱怨二氧化碳排放造孽了气候变暖？依我看CO2不过是方便的替罪羔羊。 按理说，CO2的单位浓度的温室效应，远低于水蒸气，而且CO2就算飙升到今天的412ppm，对比常年平均3%即3000ppm的高浓度水蒸气，也是小巫见大巫。 别叽歪CO2不能像水蒸气那样经常通过降雨回归地表，但蒸发量与降水量是平衡的，不影响年平均浓度。其实，跟降雨一样，降碳也在进行，只是看不见而已，植物光合作用就是在降碳嘛。 巧就巧在CO2的排放量增长曲线，与全球各类热机保有量的增长曲线是吻合的。 所以，谴责替罪的CO2，其实歪打正着，暗戳了“真凶”-- 动力需求带动下的大气热沉的过快熵增！ 热力学断言：宇宙的熵永远只升不降，总有一天，“热寂”一定会到来。 人类唯一可做的，只能是放缓热机的增长量，同时尽可能提高热功效率，以期推迟热寂。 大家都要讨生活，追求惬意的好日子，所以，放缓热机的增长量不现实，唯一现实的是提高功效。 理想卡诺热机是功效的极限，现实的热机效率，都要在理想值下打个折。 极限功效η=(TH - TL)/TH，这里TH=工质的高温做功温度，TL=工质向热沉散热温度。 把周围空气作热沉时，升效只能指望提升TH，相当于竭尽提高燃烧温度。 例如：若追求86%的理论功效，TL = 27°C， 则TH = 1870°C。 目前化石燃料热机的TH，在考虑经济性的条件下，都已做到极限了，上述那个高温望尘莫及，因为燃烧的火苗最高温度也远逊之。 老话说得好，退一步海阔天空。 如果改用大量液氮做热沉，TL = -196°C，达到同样86%理论功效，则高温需求TH急降至300°C。 此时，烧稻草都能轻松应付，烧汽油更是杀鸡用牛刀；但交通工具仍要用此“牛刀”也无可非议，毕竟该应用要讲究爆发力。 而且，烧生物质配液氮的能源消耗与生产，整体碳足迹是零，即net-zero，因为种植物吸收的CO2，与烧植物释放的CO2，大致抵消了，且都在地表进行，不像化石能源从老深的地下抠出来，凭空给地表增添CO2。 热沉产业化 问题是哪来用之不竭的液氮？ 既然不像大气那样现成的可免费使用，那就只有大规模发展液氮生产了。 依赖电网开动液化机器，早已工业化生产了，只是市场狭窄而已；一旦液氮的消费链暴涨，现有的电驱产能是远远不够的。 当今先进的制程，能耗大约为：每生产1kg液氮，耗电0.5kwh，即1.8MJ/kg。就算大部分电网能量用来液化空气，恐怕也满足不了市场需求。 咋办？呼唤农民加入主流能源生产大军吧！ 如今碳排放政策收紧，农村年年发愁如何处理收获后的庄稼秆枝叶。 当柴火烧吧，也远远用不完，况且很多乡村都改烧液化石油气了。 老传统吧，人类几千年的农耕历史，就是简单的秸杆还田。据说，很多地方的这个传统也废掉了，还不是为了环保呗，只是科学界是否认可其环保性，那还是个问题，反正政策制定者先认了。 别烦恼了，开发烧柴火的热机，用它驱动液化机器，不就得了？ 柴火火焰温度上不去，也不像燃料油那样可以泵送，凑合着还能把烧煤锅炉改成烧柴火锅炉，反正喂料靠铲 煤也罢，靠自动传送带也罢，这些套路都可用之于格式化（切碎）后的干柴。 锅炉配老古董瓦特蒸汽机，驱动液化机器，应该不成问题，就是功效极低，也就7%~11%，比烧煤还低那么一点点，因为柴焰温度逊于煤焰。 这条路显然不可取，因为柴火燃烧热量最终90%都被大气热沉吸收，只比放野火好那么10%不到。 所以，以大气为热沉的热机，可被柴火一票否决；剩下就只有选液氮做热沉的热机。 柴火温度虽然太过温柔，但将工质加热到300度还是不成问题；依前面匡算，这样的理想热机，功效竟然也能飙升至86%！ 本来嘛，拉你农民进来一起玩能源大产业，就是为了让你大量生产液氮；你倒好，贪图86%的高功效，就必须先搞柴火-液氮热机，岂不尚未见到液氮产品的影子，竟然先要变成液氮消费大户？ 别怕，有句老话说得好：不会花钱的人，也肯定不会挣大钱！ 我的独门绝技，让农民一边消耗液氮，一边生产液氮，就看液氮热沉的热机之输出的能量，够不够驱动后级的液化机器产生更多的液氮；答案是肯定有盈余的，虽然70%的液氮产量要馈送给前级热机消耗，以保可持续有盈余的液氮生产。 盈余的30%产量，有三条出路： a 上市销售，适当留点给家里液氮消耗型空调使用； b 加码热机反馈量，滚雪球式扩大再生产； c 不要盈余，全反馈给热机，同时给热机另加发电机负载，发出的电供自家使用，以及外卖给社区电网。 显然，在我的这个热机-液化机连轴运转的发明中，热机端的液氮可比喻为种子，液化机端的液氮可比喻为种子成熟后的收获，后机反馈给前机液氮，可比喻为留种再生产。 农民开始从事液氮生产前，要外购少量的液氮做种子，城市液氮厂家满足这个不成问题。种子液氮勿需太多，保证热机可启动就行了，之后扩大生产规模，只需滚动将液氮收获全部投入种子，直至产能达标后，才可将盈余的液氮自由支配。 传统汽车不是也要从电瓶借点“种子”能量，才能启动跑起来吗？所以，别嫌我的发明也要借液氮“种子”，讲真，能量换来换去就那么回事，星星之火，可以燎原嘛。 说来说去，大家最关心的性能想必是液氮产率，毕竟连液氮“种子”都用上了，若是烧几十斤柴火，换来1斤液氮，那谁都不满意。估计这个产率肯定好得令人吃惊： 烧1斤柴火，扣除70%产量用于反馈热机，以保障可持续生产，还可结余2斤液氮。 热源产业大洗牌 碳税的征收，象征着大气热沉不再免费了；反正都是有偿使用，付费买大气热沉，不如付费给液氮热沉；液氮热沉的新一代热机即将由此被催生出来。 当前加拿大的汽油价格，每升至少含$0.11的碳税，如果农民大规模生产液化空气的话，1升汽油所含碳税，也许可买2升液氮。 至于热源吧，就连不温不火的空气，都能一改从前当免费热沉使用的境况，如今也可华丽转身，当免费热源使用了，就算是冬天-30度的冷空气，加热-196度的液氮，那是绰绰有余。 那么多现存高品位热源生产链，尤其是被社会埋怨很久的化石能源产业，是不是该到了大洗牌的时候？ 虽说空气当热源使用没有理论瑕疵，但有影响性能的致命伤。 液氮的热导率仅为可怜的0.13W/mK，相当于水的四分之一；空气的热导率更低至0.024W/mK，指望这两类介质之间高速传热，想都不用想；非要霸王硬上弓，那得巨大笨重的热交换装置。 所以，高品位能源还是不能丢，各有各的用途嘛。 家里液氮空调，顺带做成小热机，用室内空气加热，既制冷又发电，发出的电做大事虽不行，但点亮空调控制面板，驱动风扇，应算小菜一碟。 风驰电掣的汽车，如还用空气加热，那就说不过去了，一来笨重的热交换器可压得车子开不动，二来就算能开起来，也许比自行车速度强不到那里去。 所以，交通动力还得高品位热源。但搭配液氮热沉之后，因热功效率可提升至80%~90%，一下子就可将纯油车的油耗打3折！ 液氮热沉汽车也许不再是内燃机，而改为外燃机，此时烧汽油、烧煤、烧柴火，汽车的功效是大致相等的，只不过煤柴的燃料喂送，不易自动化控制。 我的匡算表明，这样配置的液氮汽油车--20升油箱 + 200升液氮罐，耗完液氮汽油跑出的里程数，等于耗完70升汽油车的可跑里程。 一旦这样的车全部替换掉当代纯油车，石油、石化产业链的从业队伍，大可砍去70%，分流的人员可去从事液氮物流业，或其它产业。 这省去的70%高品位热源，完全可让农民种植高生物质产量的能源草顶替。当然，都种植不能吃的能源草也不行，得先解决人类吃饭问题。 土地极多的国家，可以腾出部分农民专种能源草，大量生产液氮；土地资源不足的国家，可让农民种粮为本，用粮食作物的非食用生物质茎枝叶，间接“种”液化空气。 总之，农业残余生物质，只要用起来，它就是个宝：既可以拿去烧当热源使用，也可以加一道工序，就地生产液氮，液氮再拿到任何地方当热沉使用。 能源草候选清单 1、芒属草 miscanthus  2、柳枝稷 switch grass  3、拜登草 Bidens pilosa 别误会成拜登的佩洛西，真的有这个拉丁语学名。 中文俗名：鬼针草、咸丰草、同治草。 呵呵，中外帝王都跟这草扯上关系了，堪称帝王草不为过吧？  我的创新世界能源新秩序理论，已经发表在美国主流媒体EnergyCentral上，有兴趣的读者可点击参考文献给出的链接。 参考文献 Farming liquid air as major energy commodity energycentral.com/c/pi...-commodity |
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文章评论
| kiwaho | 无题 家电大洗牌
格力董事长董明珠，不是早说过未来空调不用电，还能发电卖电吗？ 我看过视频，她说的是用光伏技术，真如此的话，肯定不靠谱；没准人家掩遮的技术，其实就是液氮制冷发电的组合机呢？ 前面我说过，液氮空调自带小容量发电是可以的，但大容量发电，还得靠烧燃料，尽管有液氮做热沉。 农村只要有够量的柴火，家家实现能源自给自足是可期待的。所用设备还是农民生产液氮的那一套，只不过设备要实现小型化，所产液氮全部用来支撑发电。 不光是液氮空调，液氮冰箱也将顺势推出，都无需电力，还可自身发电；至于看不看得上眼那点电，就是另一回事了。 唯有一个不便之处：得经常补充液氮，没准一大罐液氮用一礼拜就空了。 总之，液氮制冷家电这一块大洗牌是肯定了。 而且制冷用电占电网负荷相当大比重，一旦这一块交给液氮打理，电网轻松多了，夏天再也不愿担心跳闸。 可喜可贺的是，这类家电再也不用昂贵的制冷剂CFC/HFC了，氟利昂早就被认定贡献了大气变暖。 买液氮制冷家电，肯定比买氟利昂制冷家电便宜，因为结构原理都简单太多；动手能力强的人，甚至可以自己打造。 但千万别自作聪明，往闷热的室内直接倾倒液氮，那样会急剧稀释空气中的氧气浓度，从而有窒息危险。安全的简易做法，是用热交换蒸发器循环液氮，等液氮热到不宜再制冷后，排放到室外。 2022-05-20 16:35:38 | 引用 |
| 无题 为何我说1斤稻草，可当半斤汽油用呢？
这个不要复杂的证明，查热力学表就能知道，一级柴火燃烧值20MJ/kg，普通汽油燃烧热值40MJ/kg。 从热值帐面看，1斤稻草的热值，确实与半斤汽油的热值差不多，但在现有动力系统中排不上用场，再好的柴火，也是废柴一捆，它烧出来的热，都管它叫废热，没品味嘛！ 所谓废柴、废热或废品，其实是放错了地方的资源。 该文后面的深水区，介绍了废柴到底该放到哪里用，才能实现1斤稻草顶半斤汽油。 2022-05-21 16:51:28 | 引用 |
kiwaho |
| SYSTEM | System Log 此贴被 逸立 加为精华
2022-05-23 17:24:46 | 引用 |