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辐射冷却

Andrew Brumagen的铅图像设计。

地球正在变暖,所以为什么不建造一个巨大的空调呢?

科学家们提出了对抗气候变化的极端思想。对于一名研究人员来说,它意味着采取新的冷却系统中使用的概念,如空调和冰箱,以冷却整个星球。

加州大学戴维斯分校(University of California Davis)的工程师杰里米·芒迪(Jeremy Munday)热衷于应对气候变化。只要和他交谈,你就能感觉到他的使命召唤——找到既能满足能源需求,又能降低地球成本的方法。

周一正在全力备战。他正在考虑不切实际的解决方案,同时又不放弃开发更小、更实用的工具。通过研究辐射冷却的两种应用,Munday的想法可以产生清洁能源——一种实用的、即时的使用——或者甚至可以冷却整个地球。

如果,而不是只是放慢变暖,我们实际上可以帮助地球凉爽?

他说:“这是一个更广泛的计划的一部分,人们应该考虑——重新找到保持这个星球适宜居住的方法。”

要理解Munday的大想法,首先,你必须遵循辐射冷却的基本原理。这个概念已经存在很长时间了。在制冷技术出现之前,人们利用辐射制冷的能力在温度从未低于冰点的地方制冰。

在寒冷的夜晚,伊朗人将用水填充浅层碎石。由于悬挂在地球上方的空间,土壤,水,以及其他一切都放弃了热量。有时,即使环境温度高于冷冻,也可以从行星辐射到太空的空间到空间。同样,由于辐射冷却,夏季霜冻发生。

辐射冷却

通过利用地球作为热源,Munday的反向太阳能电池板每平方米可以产生50瓦的能量。信贷:安德鲁Brumagen

午餐和他的团队使用了辐射冷却的概念来设计一个可以在晚上发出电力的面板(类似的逆向太阳能电池板)。通过使用地球作为热源,与夜空相比,面板温暖。因此,它将辐射出散热作为红外光。它以与太阳能电池板通过传递热量的方式相同,而是以相反的方式产生电力。面板发出红外线,以及与太阳能电池板相反的方向的电流和电压流,但它们仍然产生电力。

Munday目前正在他的实验室里建造一个反太阳能电池的原型。乍一看,它就像一块太阳能电池板。但他并没有把它指向太阳,而是指向夜空。在理想的条件下,理论上它可以每平方米产生50瓦的功率。与每平方米能产生150-200瓦能量的太阳能电池板相比,这算不上什么。但曼迪说,这项技术仍在改进中,它的目的是补充其他形式的可再生能源,而不是取代它们。

周一的重点是扩大夜间发电的电池板,希望能确保另一种清洁、可再生能源,在太阳能电池板不起作用时也能工作。但这并不妨碍他胸怀大志。他说,从理论上讲,辐射冷却的概念可以通过冷却地球来大规模地直接对抗全球变暖。

目前,地球吸收的热量比它释放的热量多——因此,全球变暖——而且它变暖的速度比任何人预期的都要快。尽管有气候运动,温室气体排放却在上升而不是下降学习《科学》杂志披露,海洋升温速度比联合国五年前估计的要快40%。

但如果我们不仅能减缓变暖,还能帮助地球降温呢?

慕望知道如果我们在大规模上部署了发热材料,会发生什么。通过辐射热量回到空间,我们可以使用技术实际降低地球吗?在发表的论文中焦耳,纽约州概述了人类如何使用辐射冷却来逆转全球变暖。

他提出,我们增加了地球的散热,以平衡大气中温室气体捕获的热量。为此,我们需要用辐射热量越来越远离地球的材料覆盖一些地球,以稳定,甚至冷却地球的温度。慕尼黑说,通过最新的热发光材料,我们需要覆盖地球表面的1-2% - 这是撒哈拉沙漠的一半大小。但他建议我们将该地区分解为全球较小的地块,并利用屋顶和其他面向天空的表面。

辐射冷却

白色矩形代表辐射冷却所需的面积。它可以按图实现,也可以分散到全球。信贷:安德鲁Brumagen

哥伦比亚的材料科学家和工程师袁阳说,虽然它看起来很大,但南部的想法是理论上可行的。

“如果你制作一些油漆并用那个逐步绘制所有建筑物的屋顶,那么就是这样的话,”他说,“他说,并补充说,一些公司已经试图将辐射冷却涂料商业化,以帮助保持空调成本炎热的气候。

这是一个更广泛的计划的一部分,人们应该思考 - 连接回来弄清楚这个星球居住的方法。

杰里米慕尼黑

“这需要很大的面积,但我认为辐射冷却是减少全球变暖的一种方法。它不会是解决所有问题的唯一办法。但它会减少它,”他说。

周一并不是唯一一个考虑采取重大措施应对气候变化的科学家。地球工程支持者建议向大气中喷洒反射性气溶胶,通过减少太阳能的吸收来降低地球的温度——这是一个有争议的提议,因为日照减少除了降低温度还可能产生其他意想不到的影响,比如减少植物生长,如果需要的话,我们不清楚如何扭转这一趋势。

“无论采用哪种技术,你都无法解决继续使用化石燃料的核心问题。所以这是一个缺点,”Munday说,“你仍然没有激励减少化石燃料的使用。”

Munday说,与一些大规模的气候变化解决方案不同,使用热发射材料是无害的,可以在小步骤中发生。这种材料很薄,看起来就像浑浊版的保鲜膜,通过像油漆一样涂在屋顶或面板上使其更加坚固。

他说,一系列可以冷却行星并更换燃烧的流体燃料(如午夜的夜间面板),他说。由于研究人员寻找更多气候变化解决方案,大小,也许更多地将夜空作为热散热器 - 我们尚未完全挖掘的丰富资源。

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