冬天天气越来越冷，逐渐取暖成为当务之急。为了使用更清洁的能源来抵御严寒，美国康奈尔大学的研究小组集中研究了校园以及世界其他地方的牛棚中600头牛的粪便，人们为此开发了大型的科学装置。加热。
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2006年10月，12所大学的校长参加了亚利桑那州立大学的会议[1]。 会议结束后，发起人向近400所美国学校发出了邀请函，希望他们能够加入会议中提出的计划-美国大学和大学校长的气候承诺（ACUPCC）。 承诺的主要目标是呼吁所有美国大学和大学加入减少温室气体排放的行动。
康奈尔大学是最早签署该承诺的常春藤盟校之一[2]签署两年后，康奈尔大学提出了“气候行动计划”（CAP），该计划计划到2035年实现碳中和的目标[3]，即通过各种方式完全抵消碳排放。 康奈尔大学位于美国东北部的伊萨卡。 年平均气温为7摄氏度。 在冬季，平均温度在大约20个月以下低于零下20摄氏度。 为了应对严寒，校园中教学楼，实验室和宿舍的供暖需要大量天然气。 在此之前，康奈尔大学设计了一系列清洁能源基础设施。 但是这些系统只能应付校园供暖的基本负荷，研究人员还需要找到能够应对峰值负荷的发电设备。
康奈尔大学的奶牛
自从很久以前，环境科学家就将家畜视为st。 根据联合国粮食及农业组织的数据，牲畜排放量占人类活动造成的全球温室气体排放总量的16％，据统计，一头母牛每天可通过生理活动产生160-320升甲烷。打，放屁和排泄等功能。[4]。 气候变化调查显示，甲烷的吸热能力是二氧化碳的28倍。 多年来，科学家们试图改变奶牛的饮食结构，寻找调节奶牛放屁的基因，并给奶牛接种疫苗以减少甲烷排放。
康奈尔大学拥有世界一流的农学专业[5]因此，不乏用于畜牧业研究的资源，并且牛羊在学校中蜂拥而至。 研究人员查看了校园牛棚中的600头奶牛后，想到了一个主意：每头奶牛平均每天可产生68升湿粪，因此，其中总共有约40吨加热燃料。校园一天。 在学校中利用奶牛的排放物不仅解决了峰值负荷发电所急需的燃料，而且减少了学校中大量的温室气体排放。
受此启发，研究团队设计了一种生物能源峰值发电系统。 相关论文发表在12月22日的《可再生与可持续能源杂志》（可再生与可持续能源杂志）上[10]。
牛粪加热系统
牛粪发电系统由废物转化为宝藏的过程分为三个阶段。 在第一阶段，研究人员收集了湿的牛粪，并通过微生物对其进行了处理，以产生含有甲烷和二氧化碳的沼气。 这种沼气是可再生能源，利用这些能源提供校园电力，供暖和运输燃料是一种经济，清洁的能源供应方法。
在第二阶段，将牛粪精炼成油。 此阶段的处理包括干燥，加热和有机转化。 研究表明，每吨干肥可转化12-18亿焦耳的能量。 根据加拿大能源效率办公室的数据，一亿焦耳的电力可以为60瓦的灯泡供电6个月。 该阶段的副产品是水焦炭（hydrochar），这是一种很好的土地改良方法。
在第三阶段中，研究小组将使第一阶段中收集的二氧化碳与水电解产生的氢气反应，产生可再生天然气。
康奈尔大学校园内的能源供应系统图。 牛粪加热系统在蓝色框中。 资料来源：原文，一些名词已翻译。
研究表明，这套生物能源峰值发电系统几乎可以满足康奈尔大学的峰值电力需求。 纳兹·卡西姆（Nazih Kassem）是该研究的作者之一，是康奈尔大学生物与环境工程博士学位的候选人，他说，他们开发的系统“每年可产生9.09亿升可再生天然气。（这些能源）将确保每年高峰供暖能耗的97％…如果学校可以再购买19头奶牛，那么这种发电系统将能够完全满足学校用电的高峰需求。”[6]
加热技巧
除了康奈尔大学的牛粪加热系统外，全世界的科学家还提出了许多奇怪的加热方法，例如超级计算机和大型对撞机，它们以较低的能耗抵御寒冷。 这些设备在运行时会产生大量热量，这是一种将热量提供到需要的地方的可行方法。
超级计算机冷却的能耗是困扰科学家多年的一个问题。 2009年，IBM与苏黎世的瑞士联邦理工学院联合宣布了计划使用超级计算机Aquasar的水冷却系统为大学大楼供热。 该系统不仅比风冷系统消耗40％的能源，而且还可以使用一部分冷却和热水来加热附近的大学大楼。 随后的研究结果表明，这种“超级电加热器”系统的热回收效率高达80％ [7]。
并在欧洲核研究中心（CERN）进行了新的实践。去年6月，CERN与法国地方当局签署了一项协议，从大型强子对撞机（LHC）的冷却系统向附近提供部分热水冬季供暖的住宅区。 主意[9]。
随着人们对清洁能源意识的增强，我们可能还会看到更多创新的加热方法。