稻草人的飞天梦

我是85生人,还有一个姐姐。正如大部分姐妹一样,一个负责貌美如花、娴静照水,一个负责雌雄难辨、上蹿下跳。年少时,豆蔻年华姐姐的书房、书桌、带着锁的抽屉成为顽皮的我的寻宝地。记得某年一个夏日午后,发现外出的姐姐竟然没有锁抽屉时,我如同发现新大陆一般兴奋。打开姐姐抽屉,我见到了直至今日我依然认为是最漂亮的贺卡(带半透明磨砂纸那种),一堆漂亮的浑圆的小石头(应该是姐姐手动磨的),还有一本贴满微笑着留着中分发型的“小旋风”林志颖贴纸的手抄歌词本。从此,那句“我不是个稻草人,不能动,不能说,已经把爱紧紧绑心中”印入了脑海,也让我明白原来奶奶用稻草扎的站立在田野里戴个破草帽如小丑一般的小草人,还能被唱进歌里。少女的世界好难懂!合上抽屉也合上了我的年少时光。

外出求学、工作,远离家乡的我成为了游子。偶尔在谷物收获的季节回乡时,看到的稻草人愈发简单了:一根竹竿套个迎风飘扬的塑料袋就成为了那首歌里的稻草人。再后来,地越来越少,房子越来越多,最简单的稻草人也不见了。住进城市丛林的我,以为与稻草人的交集也就如此了。

2015年底,个人的工作内容又增加了对外宣传部分。对于本身工作内容已经饱满的我,面呈领导,几乎声泪俱下的表明自身难堪重负、难担此重任。当然哭过后,活还是要干的。保持一颗红心的我又忘神的投入新工作内容。而意外惊喜的是我与稻草人却又因此重逢啦。

我从来没有想过,立在田野里的稻草、秸秆能够与粘稠的油有关联。但科学往往就如同魔法,而为了拥有这样的魔法,中科院广州能源研究所的科学家们经过了近十年的艰苦钻研。也许我们了解柴油和汽油的不同,却对于航空燃油比较陌生。航空燃油主要指应用于涡轮喷气发动机上的航空煤油,目前仍然主要以化石资源为原料,采用石油分馏方法提取制备。但我们知道化石资源是不可再生的,而且对环境的污染也是比较大的。所以科学家们致力于用生物质代替化石资源来制备生物航油。相较于传统航油,生物航油可实现减排二氧化碳55%-92%,不仅可以再生,具有可持续性,而且无需对发动机进行改装,具有很高的环保优势。

2013年4月24日,加注了中国首次自主知识产权的生物航空燃油的客机腾空而起,经过85分钟飞行后平稳降落,标志着中国自主研发生产的生物航空燃料在商业客机首次试飞成功。2015年3月21日,中国自主研发生产的1号生物航油首次进行商业载客飞行成功。这两次飞行所用的生物航油都是由地沟油等油脂类生物质转化的。
飞机
而广州能源所科学家们让稻草人实现了飞天梦,在木质纤维素类生物质(秸秆类)转化生物航空燃油的核心关键技术上取得了重大突破。研发了高效低能耗水解预处理、木质纤维素大分子解聚、平台化合物制备、缩合产物分离、水热芳构化、氢化脱氧-异构化和高水热稳定水相催化材料等一批核心技术,形成了独具特色的生物质水相催化合成生物航空燃油新工艺, 建成国内外首套百吨级生物航空燃油中试示范装置,实现了生物航空燃油生产的整个工艺流程的连续化生产。
生物质原料——玉米秸秆       任何新技术投入市场运作,成本是关键因素。10 吨秸秆原料(在105摄氏度环境内烘干后)可生产1 吨生物航空燃油,生产成本8000-10000 元/吨,仅为油脂生物航空燃油成本的一半。而且产出油品经石油石化产品质量监督检验中心(广东)及Boeing 公司委托海外检测机构检测,均达到国际生物航空燃油ASTM7566 标准。秸秆生物航油与传统航油组分及性质相同,可与传统航油高比例调和应用于现有的航空发动机,在燃料性能与动力方面更加优异,可以大幅度减少航空碳排放。
生物航油      也许不久的将来,我们就能坐上由稻草人变身的航油助力的飞机。现在的稻草人不再是当年歌里的那个“不能动,不能说,只能把爱绑心中”的稻草人了,他可以乘上飞机飞跃万里,他可以在蓝天上发出嘹亮的呼啸,他的飞天梦在科学家的手里实现了!

新闻视频链接:
广东新闻联播:中科院广州能源所863计划项目取得重大突破
权威访谈——马隆龙:让秸秆变成航空燃油

龙拾柴,风的传说

2016年春节前天气尤其的冷,即使身处在南国,也能感受到年少时家乡的隆冬感觉。春节前的那个月,我将家搬入到现在居住的叫做山庄的小区,为的是给小儿一个优美的怡人的自然环境,但与树、山、花一起的还有风。在这个尤其寒冷的冬天,窗外总是呼呼的风声作响,我笑自己住的是真正的呼啸山庄。

人言每逢佳节倍思亲,我却是在寒冷的风吹过的时候,会想起已经去世的奶奶。儿时,家乡进入冬天时节,总会刮起凛冽的北风,看着他卷起树叶,刮断树枝,奶奶就会喃喃自语:龙拾柴啦,天要冷啦。我问奶奶什么是龙拾柴。天要冷了,龙王爷要收拾一些柴火好过冬取暖,所以就会刮起这叫做龙拾柴的风。我多年没有见过家乡的龙拾柴了,如同我多年也没有见过我的奶奶了。

如今我的小儿正两岁有余,睡前我给他讲故事时,窗外风声呼啸,他小小的人就紧张起来,害怕这不知缘由的声响。我就跟他说:“不怕不怕,这是龙王爷打喷嚏呢。龙王爷打喷嚏就会刮风下雨。”为了让小儿有形象的认识,我还找来西游记里朱紫国巧行医,孙悟空邀请龙王来打喷嚏助雨的片段。此后,窗外风雨声大作时,小儿就镇定许多,认真的跟我说:“龙王爷打喷嚏了。”我还不想告诉小儿,空气流动产生了风,就好像即使回到当年,我也不会跟奶奶说一样。

风起时,想起奶奶想起小儿,会感慨传说的魅力。其实我们祖辈流传下来的关于风的传说有许多,远远不只龙拾柴。最早的传说应该算是风伯即风神,能掌八方消息通五运之气候,受到历代君王虔诚的祭拜。但与一般传说中的神明不同的是,由于飓风等的危害,风神也会被视为凶神,传说中最后被黄帝降伏才得以行其掌风的司职。从我们祖先对风神的这种敬与恨的矛盾中,也能体会到我们人类对于风——这大自然中神奇力量的肯定和无奈,捕风行动从古到今从未停止。

现代的我们明了没有风神也没有龙王,风就是空气产生的透明能源,真正能够实现捕风的也不是黄帝,而是形形色色的风车。风车不是堂吉诃德里的庞然怪物,他们可以把风捕获转化为动力帮助人们提水和提重物,他们也可以站成最美的风景,当然现在最重要的是他们可以把风捕获转化为电能。

我们熟悉的应该是水平轴风力发电机,即风轮、主轴、增速箱、发电机等组成的能量驱动装置呈水平方向。

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广州能源所园区里的小型水平轴风力发电机

这种风力发电机是我们风能研究者研究的最多、技术也相对成熟,风能利用效率较高的一种风车。我国最大的风力发电厂新疆达坂城风力发电厂主要是由水平轴风力发电机组成。水平轴风力发电机的叶片需要对风才能转动,因此风车需要装有调向装置。而且水平轴风力发电机属于大型发电装置,对于安装的地点还有气候条件等要求都比较多。

20世纪70年代以来,各国风能研究专家开始关注垂直轴风力发电机,顾名思义,垂直轴风力发电机的能量驱动装置呈垂直方向。和水平轴不同,垂直轴风力发电机的叶片转动不需要考虑风向,因此风车无需加装调向装置。由于垂直轴的能量驱动装置可以装在近地面的位置,所以安装和维护都比水平轴的要容易。总体来看,垂直轴风力发电机的成本要远远小于水平轴风力发电机。

广州能源所园区内的垂直轴风力发电机

广州能源所园区内的垂直轴风力发电机

 垂直轴风力发电机有很多类型,其中比较出色的是达里厄型风力发电机,达里厄型风力发电机也有多种形式,从叶片来区分基本分为两类直叶片和弯曲叶片。他是由法国人达里厄在19世纪30年代发明的,但当时并未受到重视,直到石油危机发生后,加拿大和美国的相关研究机构才重视起来,加以深入研究。经过多年的发展,达里厄垂直轴风力发电机得到了商业的开发和利用,他的主要特点是具有优越的空气动力学性能,不用担心使用过程中风速大会烧坏发电机,叶片受力相对水平轴风力发电机的叶片而言要小一些,不容易折断,而且他可以在一个风速范围内工作输出恒定的功率,不像一些水平轴风力发电机要求有恒定的风速。综合风力发电以及并入电网的整个效率来看,垂直轴达里厄风力发电机效率高于水平轴风力发电机。

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弧形叶片达里厄型风力机(图片来源于网络)

当然垂直轴风力发电机也有自身的缺点:不能够自启动,叶片的结构和形状要复杂于水平轴风力发电机等。更关键的是,对垂直轴风力发电机的研究相对较晚,投入和力度相对较少,因此还有很多技术的难题需要攻克。

相信在我们人类亘古不变的捕风情怀下,在科技进步和发展的推动下,无论是水平轴风力发电机还是垂直轴风力发电机抑或今后发明的更新型的风力发电机,都能够发挥自己的优势,攻克一个又一个自身的缺点,成为真正的风神或龙王。

本文首发于科学新语林《新能新象》专栏

 

幸福

2016年的第一天,新年的气氛已经浓起来了,路旁的路灯上挂起了灯笼,沿街的商铺贴着巨大的新年促销的广告,行人、车辆连同人的笑容都多了起来。在这样的日子里,我也满怀欣喜的坐上去和研究生同学新年聚会的高铁。如果此刻有记者举着话筒,采访到我,问我:“你幸福吗?”,我一定不会回答“我姓徐”,而会回答那个你我都会的答案“幸福”。

当列车开始奔驰,我翻开了龙应台的《目送》,读到《幸福》这篇文章:“幸福就是,生活中不必时时恐惧。……到杂货店里买婴儿奶粉的妇人不必想奶粉会不会是假的,婴儿吃了会不会死。买廉价的烈酒喝的老头不必担心买到假酒,假酒里的化学品会不会让他瞎眼。小学生一个人走路上学,不必顾前顾后提防自己被骗子拐走。江上打鱼的人张开大网用力抛进水里,不必想江水里有没有重金属,鱼虾会不会在几年内死绝。”看到这,我如鲠在喉,望向车窗外,一片灰霾……。也许文章还应加上“幸福就是手机上不必安装PM预警APP,市场上经常脱销的不是空气净化器,天气可以是阴,可以是晴,可以是多云,可以有风,可以有雨,可以有雪,但不会有让人谈之色变的霾”。

刚开始的淡淡的新年幸福感就这样慢慢散了,我合上书本,听到手机新闻推送的声音,“NASA:最强厄尔尼诺或今年登场:美国宇航局研究报告称2016年全球将陷入‘气候混乱’的状态。……受厄尔尼诺现象的影响,全球各地稻米、小麦、咖啡和其他农作物产量由于干旱和洪涝灾害大幅减产,并导致粮食价格上涨。”

我们可以闭上双眼和双耳,自嘲或混沌的找寻微幸福。但是我们逃离不了,我们终究要呼吸,终究要生存,我们的后代终究要继承我们所改变的这样的环境。

雾霾、厄尔尼诺还有诸多环境问题都与能源有着千丝万缕的联系,全球都在呼吁,国家都在努力,然而面对一日复一日的环境问题,无效、无奈的感觉和充满疑惑的问题总萦绕在心间和眉头。

我时常想起我母亲问我关于我所在单位的问题:“你们究竟在研究什么,你们研究出了什么?”。每次我的回答只会让母亲更困惑,其实我想说我们研究的就是解决天空灰蒙蒙的办法,我们研究的就是寻找和制造干净的电、干净的气、干净的动力来源,我们研究的是让我们的后代不会明白和了解《幸福》中的为何幸福。

也许未来我能做的就是在这一块小天地里,告诉每一个到来的你,真正的幸福可以预期,因为有人一直在努力。

“本文首发于科学新语林《新能新象》专栏”