双碳研究 | 中国在南极洲发现“冰冻能源”——运行速度达186英里/小时，有望为南极洲供能

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中国在南极洲发现“冰冻能源”——

运行速度达186英里/小时，有望为南极洲供能

【ecoticias网8月23日报道】

试想一下有这样一个地方：狂风肆虐，强度远超飓风，酷寒刺骨，气温跌破零下40°C，更是连续半年没有阳光——这里就是南极洲。在此绝境，维持一个科考站的运转是一项几乎不可能完成的挑战。长久以来，大多数南极科考站依旧依赖柴油发电机供电，不仅成本高昂、运输风险重重，还会对脆弱的基地环境造成难以磨灭的影响。但是中国决定改变这一局面，在新建位于难言岛（Inexpressible Island）的秦岭站，工程师成功安装了一套许多人视为“几乎不可能实现”的设备：一套清洁能源系统——即使在186英里/小时（约300公里/小时）的情况下依然可以继续运作。

南极洲的能源困境

要知道，南极洲对于任何能源基础设施建设而言都是目前为止地球上最恶劣的环境。毕竟，零下50°C气温让普通电池几乎失效，而超过300公里/小时的狂风会摧毁传统涡轮机。雪上加霜的是极夜现象——连续六个月没有阳光，一切简直就是真正的后勤“噩梦”。从历史上看，最简单的解决方案就是燃烧柴油，这虽然可保证持续且可靠的能源供应，代价却高得惊人——燃料每年都需要依靠破冰船和军用飞机执行复杂运输任务才能送至南极洲。更别说当地的环境风险，美国加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley）教授丹尼尔·卡门（Daniel Kammen）指出：“所有储存石油或其他燃料的科考站都曾发生泄漏事故。”

若考虑使用风力涡轮机，设备需抗住高达186英里/时（约300公里/时）大风。传统发电机机在这样的条件下根本不堪一击。为了克服这一点，中国团队重新设计了这一装备，使用像碳纤维等更短、更强韧的结构。正如中国极地研究中心首席科学家孙宏斌表示：“要在地球最严寒、最黑暗和最遥远的大陆建立一个能源系统无疑是一个巨大的挑战。”

中国实验室内，工程师“驯服”风暴和严寒为南极洲发电

真正的创新开始于数年前——在太原理工大学一座2000平方米的实验室内，工程师创造出人造风暴、216公里/小时的阵风和零下50°C的低温环境，用于测试新的解决方案。正是这一模拟实验让涡轮机迎来了彻底的变革：发电机取代原有的长桨叶设计，部分机型采用“打蛋器”（eggbeater）形状的刀片，这可减少叶片所受的风压并降低重心。另一些则保留传统形状，但叶片改用碳纤维材质——能抵御极度严寒且不会破裂。

创新远未停止，电池也需要改变。普通锂电池在低温环境中会冻结且失去效能，该团队采用钛酸锂电池，并将其封闭在保温箱内。这一设计的巧妙之处便是系统能回收充放电过程中产生的热量，为电池自身保温。换言之，工程师们“以寒抗寒”。值得一提的是，中国还曾为千年之久的能源需求找到过答案。

助力南极洲度过全年黑暗的“秘密武器”

该系统的真正核心动力：氢。所谓的“冰冻能源”是利用风力发电机和太阳能板产生的多余电力，将水分子分解成氧气和氢气而生成的。这些氢气随后被存储在高压储罐内，准备在极夜的数月内使用。这是关键所在，与传统电池仅能储存数天能量不同，氢能的储存周期可以超过一年。

这对于南极洲之外又意味着什么呢？这意味在南极洲测试成功的技术能被应用到极地地区、沙漠或其他任何能源稳定供应成本昂贵或风险较大的地区。毕竟，如果在终年严寒且风速达186英里/时（约300公里/时）的环境下正常运转，它为何不能在世界其他地方发挥作用呢？

编译：朱芳菲（新能源部）

审校：徐肖飞（新能源部）

编辑：朱芳菲（新能源部）