除了烧开水，还有哪些发电方式？为什么都比不上烧开水？

与100多年以前相比，现今的世界已经出现了翻天覆地的变化，但有一点仍旧与100多年以前没有区别，那就是获取电能的方式。

无论是传统的火力发电，还是现代化的核能发电，最终都要依靠1884年查理斯·帕森斯发明的蒸汽轮机来将热能转化为电能。为什么都过去100多年了，还是要用“烧开水”的方式来发电呢？难道就没有其他的发电方式吗？其实是有的，比如磁流体发电、温差驱动发电、光伏发电，以及风力和水力发电等等。但这些方法与传统的“烧开水”式发电相比，都差得太远了。

其实单从发电效率上来讲，磁流体发电是要胜过烧开水的。

所谓磁流体发电，就是让2900℃的等离子体以每秒1千米的速度穿越特斯拉级强磁场，此时正负离子会在洛伦兹力的作用下分别撞向两侧电极，从而直接产生直流电。如果你对这个表述感到困惑，可以设想一下将火箭尾部高速喷射而出的尾焰直接变为电流的情形。因为简化了从热能到电能的转换过程，所以磁流体发电效率可以达到60%，显著超过了烧开水形式的40%。

磁流体发电效率这么高，为什么不大规模使用呢？

因为不能单单只看发电效率。想要维持1特斯拉以上的稳定磁场需要使用超导线圈，而维持超导状态需要使用液氦制冷系统，而其运转本身将会消耗巨大的电能，约占总发电量的15%。再者，为了提升电离效率，必须添加碳酸钾一类的种子物质，而这些物质在循环中会腐蚀设备，从而产生较大的成本，也容易发生泄漏引发事故。而要说安全，温差驱动的发电方式可以说是非常安全，其原理也十分简单。

1821年，德国物理学家赛贝克就发现，当铜丝两端存在温差时，电子就会从热端向冷端移动，从而形成电流，而温差驱动发电正是利用了这一简单原理。

现代温差发电模块已经能利用200℃的温差稳定产生电力了。不过温差驱动发电的问题在于发电效率很低，即便是使用最好的碲化铋材料，发电效率也只有8%。高成本低效率注定了温差驱动发电无法作为日常大规模发电方式使用，只能应用于一些特殊的情景之下，比如为空间站的舱外设备供电或在极地科考站使用。

至于光伏发电，我们就比较熟悉了，因为在我们身边经常可以看得到。

光伏发电虽然是典型的清洁能源，但也有其难以逾越的短板。在地球上我们能够接收到的太阳能量是有限的，所以地表光伏的能流密度最多只能达到每平米100W，而燃煤锅炉烧开水的方式则可以达到每平米3000W，差了不是一星半点。再者，光伏板对工作环境的要求极高，板子只要每平方米落上一克积尘，发电效率就会下降约8.6%，而为了保证光伏板的清洁，维护成本其实并不算低。

最后就是风力和水力发电了。这两种发电方式的效率其实还是不错的，比如风机的风能转化率大概可以达到45%。

不过它们都属于靠天吃饭，在每年大部分的时间里，风速其实都是达不到经济发电阈值的。水力发电也是如此，很多大型水电站表面上看起来装机容量达到了几千万千瓦，但年发电时间其实并不长，可能只有火力发电时间的一半左右。综上所述，无论是从成本的角度考虑，还是从安全的角度考虑，又或者在能量密度上，“烧开水”的地位目前都是难以取代的。