第五十三章 人力发电机的构思

    把采石料修建人工水道的事安排下去之后，魏民生又琢磨着如何解决秭归城里王武顺他们用电的问题。在这个随时可能发生战乱的世界，建立供电网络是一个不现实的问题，因为无法保障电网的安全，总不可能每个铁塔都派军队去守卫吧，毕竟铁塔的主体是钢铁，这东西对于异界来说可是重要的战略物资，不被抢都是没有天理啊。分布式供电的问题如果得不到解决，势必影响自己今后的发展。

    太阳能电池在那里可不好安装，房顶不牢靠啊，万一风大一点，大块的太阳能电池板能够把房顶给掀了。其它的发电方式不是地方不合适就是需要燃料。魏民生现在又不想把这些发电设备送出去，毕竟这些燃料也是危险品啊，不是易燃易爆就是有毒，没有专人管理会出大事的。

    想了很久，从水车那里得到了一些启发，这发电无非就是用一个稳定的力量去驱动发电机的转子做功，线圈切割磁力线产生电流。水力可以，为什么人力不行呢？对了，就是稳定的问题，人力不可能长时间地稳定发力，尤其是人多的时候，这力量的大小还真不好控制。

    在现实世界中，不稳定但很丰富的机械能有很多，比如风能、潮汐能等。

    据估计全球的风能储量高达1300亿KW，比地球上可开发的水能总量还要大10倍，但由于风能的不稳定性，不能确保不间断稳定供电，所以全球已开发的只有5千多万KW，而且由于供电网络的问题，大量风电无法储存起来，只能白白地浪费掉。

    潮汐能也不少，据估计全球的潮汐能储量也达27亿KW，但其能源的表现形式是往复式、发力不均衡。目前潮汐能的主要利用方式是潮汐发电。潮汐发电与普通水利发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，所以利用率也不高。

    如果有一种方式可以把这种不稳定的机械能转换成稳定的能量储存起来，这些可再生的清洁能源一定能够得到迅猛地发展。

    魏民生以前学编程的时候，接触到了一个概念，那就是缓存。在以前用286、386运行DOScao作系统时，如果你在提示符后面输入一个较多内容的显示命令，比如说“dir*.*”，回车后不管屏幕执行情况，立即输入其它DOS命令，在系统执行命令的过程中就会发现，上一个命令执行完毕后，会接着执行下一个命令。这就是键盘录入缓存的作用，系统如果处理不过来大量的连续命令，就把后面的命令缓存起来，等系统空闲时再顺序执行缓存中的命令，这种情况和目前面临的问题是何等地相似啊。

    那么，有没有一种办法可以把多余的力量缓存起来，再稳定地输出呢？答案当然是肯定的，现实世界中的蓄水电站就是这个原理，用多余的电来抽水到蓄水水库，在缺电时放水发电，可以起到错峰平谷的作用。但这种模式是现在的魏民生无法做到的，所以还要另外想办法才行。

    魏民生把印象中可以储能的方法都一一罗列出来，有储水、储热、飞轮、弹簧……咦，貌似弹簧就有储能的作用，只是能够存储的能量不多，要推动发电机转子高速旋转还差了些，而且弹簧的使用寿命也是一个问题。

    从前面的几种储能方式来看，储水是把动能转化为水的势能，储热是把动能转化为热能，飞轮是把动能用惯性的方式存储起来。以上三种方式中，只有势能的保存时间最长，热能和惯性两种方式都存在能量流失的问题，所以还得从势能上来打主意。

    缓存和堆栈都有节流缓冲的作用，但工作模式又有些不同，缓存是先进先出，有出入两个通道，堆栈是先进后出，只有一个通道。要在稳定不间断力量输出的同时又保持力量的输入，只能选择先进先出双通道的工作模式，否则在力量输入时力量的输出就会中断。抽水储能就是这种工作模式，抽水口和发电水道是分开的，一进一出，这中间还利用了水往低处流的性质，这性质与什么力量有关系呢？……对，重力，如果要使用提升固体物质势能的方式进行储能，重力的连续做功是必须要考虑的问题。

    如果用一个较高的架子，架子顶端设置一根能够单向转动的轴，轴的中间和两端各固定一个自行车那样只能单向旋转的齿轮，用加长的链条一直下垂到地面。中间的链条上固定一个相互啮合的齿轮，齿轮上固定连接好变速箱和发电机，利用发电机和变速箱自身的重力，在轮齿和变速箱的作用下提高发电机的转速，只要控制好发电机等配重设备的重量，在重力一定的情况下，势能转换成动能，就可以获得稳定的电力输出。

    这个时候，稳定的电力输出是实现了，但发电机运行的距离不可能超过架子的高度，所以，还要对输入端进行改造。

    在两端的单向齿轮下面各连接固定好一个自行车脚踏齿轮，用链条进行连接，只要踩动踏板，链条就会驱动单向轴转动，在中间齿轮转动的作用下，通过链条把发电机组件向上提升，转换为势能储存起来，实现力量的输入。

    整个装置安装好后，就会形成这样一种循环：不稳定的人力输入把发电机组件向上提升，提升后的发电机组件在重力的作用下输出稳定的电流，中间链条能够提升的高度就是能够缓冲的势能。

    如果因为采用的发电机输出功率较大，使用了更多的配重材料，比如石块、泥土等东西，就需要增加中间承重齿轮和链条的数量，两端也要相应增加更多的齿轮和链条，用更多人的力量来提升发电机组件和配重材料。

    再次在脑海中把这套设备模拟运行了几遍后，把必须由现实世界购买或生产的配件和相关参数理出了一个生产采购清单，确认无误后，发给了刘梦玲她们，由她们安排人员负责采购和加工。

    PS：这里面可是隐藏了一种随身充电装置的设计思路喔，不过有个关键点没有说出来，可以申请专利的，呵呵……