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人類利用水能也有幾千年的歷史了，從最早的用水車來研磨谷物、紡織、提取羊毛，再到今天我們建造巨大的堤壩來抗洪發電。本質上利用的都是水從高處流向低處的勢能來轉化為我們需要的能量，但還有一種形式的水也和勢能有關——雨滴。我們能否利用雨滴發電呢？

目(mu)前，全世界的(de)研究人員正在研究使用降雨作為能源的(de)可行性，并且(qie)在這一日益重要的(de)領域已經取得了很大進展。

雨滴有多大能量？

我們都知道(dao)，雨(yu)滴(di)是(shi)(shi)儲存(cun)在云(yun)中的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)聚成(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)珠(zhu)滴(di)落下來的(de)。那是(shi)(shi)誰讓水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)進(jin)入空中匯集(ji)成(cheng)云(yun)的(de)呢？地熱和(he)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)向地球發出的(de)熱輻(fu)(fu)射，太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)輻(fu)(fu)射是(shi)(shi)讓大氣(qi)環境(jing)溫暖的(de)主要能(neng)量，這其中有很大一部(bu)分用于蒸發海(hai)洋(yang)和(he)河流中的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)（因(yin)為海(hai)洋(yang)面(mian)積比陸地大）。變成(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)之后(hou)，再由太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)輻(fu)(fu)射影響大氣(qi)層產生各(ge)個部(bu)分的(de)溫差(cha)使水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)上(shang)升，然后(hou)每個云(yun)層各(ge)取所需吸收(shou)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)凝結(jie)成(cheng)微小的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)珠(zhu)。簡單說就是(shi)(shi)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)輻(fu)(fu)射讓水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)珠(zhu)克服物質狀態和(he)地心引力進(jin)入大氣(qi)。我們在陸地上(shang)會架起太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)板(ban)收(shou)集(ji)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)，如果陸地上(shang)的(de)我們能(neng)利用雨(yu)滴(di)發電那就是(shi)(shi)間接地在利用太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)發電。

至于雨(yu)滴(di)的(de)(de)(de)(de)勢能有(you)多大，反(fan)正一(yi)滴(di)雨(yu)滴(di)在臉(lian)上我們也沒有(you)痛苦的(de)(de)(de)(de)極(ji)端反(fan)應(ying)，只是(shi)(shi)有(you)一(yi)種(zhong)輕微的(de)(de)(de)(de)拍打感。別忘了那是(shi)(shi)一(yi)群雨(yu)滴(di)，我們來看(kan)一(yi)下：假設一(yi)個城(cheng)市(shi)每(mei)年接(jie)收100厘米(mi)的(de)(de)(de)(de)降(jiang)雨(yu)量（當然我國年均降(jiang)水量60厘米(mi)作(zuo)用，主要(yao)是(shi)(shi)為了好算(suan)），至于小區(qu)中一(yi)棟樓的(de)(de)(de)(de)屋頂面積(ji)就當作(zuo)200平方米(mi)吧，也就是(shi)(shi)說每(mei)年這個小區(qu)要(yao)接(jie)收20kg的(de)(de)(de)(de)降(jiang)水。至于云層取平均值2000米(mi)高，算(suan)下來大概(gai)是(shi)(shi)400 MJ的(de)(de)(de)(de)勢能（全部(bu)發電(dian)的(de)(de)(de)(de)話相當于111度電(dian)吧）。雖(sui)然這能量不算(suan)多，但這也是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)清潔可再生能源。

我們對太陽能的利用如何？

太陽(yang)是為(wei)(wei)各種生(sheng)(sheng)命和資源提供燃(ran)料(liao)的(de)(de)(de)能(neng)量泵(beng)。我(wo)(wo)們對(dui)(dui)太陽(yang)能(neng)的(de)(de)(de)利用率(lv)(lv)(lv)有(you)多高，海洋(yang)的(de)(de)(de)先不(bu)說(shuo)，在(zai)地(di)球表(biao)面(mian)，太陽(yang)的(de)(de)(de)能(neng)量密(mi)度約為(wei)(wei)1000瓦(wa)每(mei)立方米。美國科學(xue)家(jia)做過(guo)計(ji)算：如果有(you)德克薩斯州(zhou)這(zhe)么(me)(me)大面(mian)積的(de)(de)(de)太陽(yang)能(neng)板(ban)(ban)完(wan)全接收太陽(yang)能(neng)轉(zhuan)化(hua)為(wei)(wei)電(dian)能(neng)的(de)(de)(de)話，那么(me)(me)就沒(mei)有(you)其他發電(dian)廠什么(me)(me)事了，因為(wei)(wei)其產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)就相(xiang)當于世界上所有(you)發電(dian)廠產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)總功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)300倍。這(zhe)說(shuo)明什么(me)(me)？我(wo)(wo)們地(di)球上的(de)(de)(de)太陽(yang)能(neng)板(ban)(ban)加起來可能(neng)還沒(mei)有(you)德克薩斯州(zhou)面(mian)積大，還有(you)就是目(mu)前的(de)(de)(de)太陽(yang)能(neng)板(ban)(ban)對(dui)(dui)太陽(yang)能(neng)轉(zhuan)化(hua)率(lv)(lv)(lv)普遍在(zai)10%到(dao)15%之(zhi)間徘徊，好不(bu)容易(yi)有(you)幾個能(neng)達(da)到(dao)45%的(de)(de)(de)，貴！

主角登場——雨滴發電

其實雨(yu)滴發(fa)電(dian)(dian)(dian)也不是什么新鮮玩(wan)意(yi)，以前(qian)就(jiu)有(you)只(zhi)不過是被用作微型發(fa)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)一種形式(shi)，常用于房(fang)屋和小型水(shui)凈化系統(tong)，原(yuan)理(li)就(jiu)是通過在收集雨(yu)水(shui)并將其匯(hui)入漏斗來驅動(dong)小型渦(wo)輪機。很(hen)多水(shui)壩就(jiu)會用渦(wo)輪機來進行水(shui)力發(fa)電(dian)(dian)(dian)，而且在雨(yu)季效果(guo)顯(xian)著。當(dang)然還有(you)另一種形式(shi)——利用壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)材料(liao)，至于壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)材料(liao)的(de)(de)(de)工作原(yuan)理(li)我就(jiu)不詳(xiang)細說(shuo)明了(le)（對我來說(shuo)超綱(gang)了(le)），簡單(dan)說(shuo)就(jiu)是該材料(liao)基于雨(yu)滴撞擊表(biao)面(mian)時(shi)釋放的(de)(de)(de)能(neng)量引起材料(liao)變形從而產生內部(bu)電(dian)(dian)(dian)勢(shi)差來達(da)到發(fa)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)效果(guo)。雨(yu)滴下落到地(di)面(mian)速度約為10米每秒，而壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)材料(liao)就(jiu)能(neng)很(hen)好地(di)挖掘雨(yu)滴的(de)(de)(de)動(dong)能(neng)。

至于(yu)以上兩種方法的弊端還(huan)是(shi)轉化率的問題，先說第一種：收集雨(yu)(yu)滴(di)(di)讓其(qi)充(chong)分發(fa)揮勢(shi)能(neng)(neng)(neng)有(you)一個(ge)(ge)問題，收集雨(yu)(yu)水(shui)的漏斗壁擋(dang)住了(le)大量的雨(yu)(yu)滴(di)(di)（這樣雨(yu)(yu)滴(di)(di)幾(ji)千米(mi)的勢(shi)能(neng)(neng)(neng)就變成(cheng)了(le)幾(ji)十米(mi)或幾(ji)百米(mi)的勢(shi)能(neng)(neng)(neng)），這樣這個(ge)(ge)裝置就變成(cheng)了(le)一種現(xian)代版的水(shui)車，只(zhi)不(bu)過水(shui)源不(bu)用(yong)從(cong)高處引流，下雨(yu)(yu)就有(you)，轉化率不(bu)會高。因為雨(yu)(yu)滴(di)(di)的勢(shi)能(neng)(neng)(neng)不(bu)高（相(xiang)比(bi)于(yu)海浪能(neng)(neng)(neng)把我們拍回(hui)沙灘，雨(yu)(yu)滴(di)(di)顯得很(hen)溫柔），第二種壓電設(she)備(bei)只(zhi)能(neng)(neng)(neng)從(cong)雨(yu)(yu)滴(di)(di)中提取約12毫瓦的功率，這種程度(du)的電只(zhi)能(neng)(neng)(neng)供設(she)備(bei)自產自消，發(fa)電就不(bu)要想(xiang)了(le)，而且(qie)這種材料還(huan)很(hen)貴(gui)。總之，用(yong)這兩種方式(shi)間接收集太陽能(neng)(neng)(neng)發(fa)電，還(huan)不(bu)如直接架(jia)個(ge)(ge)太陽能(neng)(neng)(neng)板子或者在河下游架(jia)個(ge)(ge)水(shui)力發(fa)電機來的多。

那我們真的(de)(de)沒法用雨(yu)滴發(fa)電(dian)(dian)(dian)嗎？并非(fei)沒有希望(wang)，前(qian)兩種(zhong)只(zhi)是以前(qian)的(de)(de)方(fang)案(an)。說些最(zui)近的(de)(de)好消息吧：近兩年，香港和美國的(de)(de)研(yan)究人(ren)(ren)員就(jiu)找到了雨(yu)滴發(fa)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)新(xin)途徑——靜電(dian)(dian)(dian)納(na)米(mi)發(fa)電(dian)(dian)(dian)機。至于原理我就(jiu)更看不懂了，說結果吧，研(yan)究人(ren)(ren)員王忠(zhong)林教(jiao)授說：“我們的(de)(de)研(yan)究表明，從15厘米(mi)的(de)(de)高度(du)釋放一(yi)滴100微升（1微升=一(yi)升的(de)(de)百(bai)萬(wan)分之(zhi)一(yi)）的(de)(de)水(shui)可以產生(sheng)超過140V的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓。而且產生(sheng)的(de)(de)能量最(zui)多可以點亮100個小(xiao)型LED燈泡。”聽起(qi)來很(hen)像壓電(dian)(dian)(dian)材料，只(zhi)不過這種(zhong)設備是摩擦生(sheng)電(dian)(dian)(dian)。不過局限性也(ye)很(hen)現(xian)實——不下雨(yu)就(jiu)沒電(dian)(dian)(dian)。

雨(yu)滴(di)(di)的(de)勢能雖然值得開發(fa)(fa)(fa)，但雨(yu)滴(di)(di)發(fa)(fa)(fa)電的(de)裝(zhuang)置也不便宜，所以要(yao)靠雨(yu)滴(di)(di)發(fa)(fa)(fa)電養活人(ren)類，還需要(yao)科學家們的(de)不斷突破，期待(dai)有(you)一天會出現會雨(yu)滴(di)(di)發(fa)(fa)(fa)電的(de)雨(yu)傘。

我們(men)為雨滴發(fa)電(dian)量身定做的(de)裝置還(huan)不太成熟，但我們(men)也(ye)(ye)不會在一棵樹上吊(diao)死，壓電(dian)裝置和(he)(he)靜(jing)電(dian)納米發(fa)電(dian)機都是(shi)在海(hai)水中能良好運行的(de)，這意味著我們(men)能利(li)用海(hai)浪的(de)勢(shi)能，也(ye)(ye)就是(shi)潮(chao)汐(xi)能。考慮(lv)到地球表面約70％的(de)水，潮(chao)汐(xi)能和(he)(he)海(hai)浪發(fa)電(dian)可能是(shi)人類(lei)可用的(de)最豐富的(de)可再生能源。