颠覆传统——蓝色能源的奥秘

走在绵绵的沙滩上，海风阵阵吹过，海浪拍打着海岸……提到海，大家首先会想到这样的场景。

而在这浪漫的场景背后，却隐藏着巨大的能量——海洋能。很多人知道太阳能、风能，也了解这类能源已经进行了大规模的开发和利用。太阳能热水器、风力发电机等，在我们生活中无处不在。

但是海洋能略显神秘，离我们似乎很遥远，它其实是海洋中的可再生能源，甚至可以实现发电。对于海水而言，传统的发电应用难度很高，因此颠覆传统海洋发电模式的摩擦纳米发电技术被研制而出。在碳中和、碳达峰情境下，这项神奇的技术会为节能减排作出哪些贡献？

「科创中国」邀请了蓝色能源的提出者王中林院士，为我们讲解蓝色能源的奥秘，以及独创的摩擦纳米发电机背后的原理。

问

蓝色能源是什么能源？优势在哪？

蓝色能源有两层意思，第一层意思是提出收集海洋里的水能，因为海水是蓝色的，所以称为“蓝色能源”；另外一层意思是指空气中流动的能量，海水流的能量非常大，全世界海岸线估算有75太瓦，是全世界总能耗的四倍半，这么庞大的能源我们还没有利用起来。

图源：王中林院士《理解未来》讲座PPT

所以，2014年10月份，我首先提出了蓝色能源的概念。那么，这么大的能源怎么收集，我们的技术需要什么？从提出概念到现在，得到了很多的关注，也做了很多的研发，蓝色能源对我们未来有重大的应用前景。蓝色能源即蓝色海洋能源。

问

蓝色能源的开发对于碳中和的意义是什么？能为碳中和作出哪些贡献？

首先谈谈蓝色能源收集的方式方法，为什么以前的人做不到？因为水波能很大，虽然面积大但频次低，所以非常难收集，所以对于传统的技术来说，比如我们用的发电机不能将它有效地变为电力。这个技术是1831年法拉第发明的，到现在来说对于收集水波能效率很低，除非在河流出海口、水流急的地方，或者浪打过来把水激起来再发电，这都是很小的一部分。

所以蓝色能源提出后，要怎么做？我们就用摩擦纳米发电机连成球状网格式，类似于渔网，渔网的结点是个球，球是个发电体，渔网飘在水上或者飘在水中，随着水波来回荡漾，这种荡漾的动作，利用摩擦发电原理就可以变成电力。不管是白天黑夜，不管是风平浪静还是有大风大雨，都可以把它变为有效的电力，这也是我们摩擦纳米发电机独特的应用。

图源：王中林院士《理解未来》讲座PPT

我们国家目前的能耗是1.6太瓦，等到2050年预计要达到5太瓦左右，目前全世界总能耗是16太瓦，我们占了全世界的十分之一，等到2050年预计要达到5太瓦。那么要满足与日俱增的能源需求，必然要找到新的途径。

现在提出的碳中和就是尽量的减少碳排放，同时增加可再生能源，那么什么样的是可再生能源？风能、光能、海洋能，风能我们已经发展了很多年了，光伏能也发展了很多年了，只有海洋能我们还没有很好的开发。如果能有效开发收集海洋能，这么大面积、低质量，但是能量特高的能源，对我们实现碳中和非常重要，而且是能够可持续的，收集海洋能是没有碳释放的，除非是制作装置时会有碳释放，其他是没有碳释放的，这个长期来说是解决问题的根本。

图源：王中林院士《理解未来》讲座PPT

问

目前蓝色能源技术的应用情况如何？有没有实现规模化？

在2014年提出这个思想后，我们开始设计摩擦纳米发电机的球，球和球之间怎么相连，球和球怎么在水里共振，这些连接起来才能收集水波能。现在我们还没有达到规模化，实现规模化需要人力、物力、财力的支持。

问

蓝色能源规模化应用会带来什么变革？

首先实现局部供电提供海上物联网能源支撑，可以利用所发电力进行海水制氢，从而实现碳中和。同时也可以把海水淡化，供我们饮用。

图源：王中林院士《理解未来》讲座PPT

加快推动像蓝色能源这类清洁能源的开发利用，对我们实现碳中和、碳达峰目标具有迫切性和重要意义。如果能从海浪中获取大量能源解决能源需求问题，世界能源格局可能会发生根本改变，期待这项技术的规模化应用。

作者丨王中林院士，中科院北京纳米能源与系统研究所所长