【智经时事分析】滴水能点灯 雨水发电可普及﹖

发展可再生能源是减少污染的重要方法。香港目前虽然也有使用太阳能和堆填沼气等可再生能源，但由于一直缺乏有足够流量的河流，故此在水力发电方面仍然面临挑战。早前，本港有学者研发出新型的水滴发电机，突破固有水滴发电量低的限制。这是否意味香港能广泛利用水滴发电﹖

水力发电的原理，是透过水的流动或由高处流下的水，推动涡轮机及发电机，从而将动能转化成机械能，再变为电能。其好处在于二氧化碳排放量及对气候变化的影响较小，并提供较廉价的电力。但同一时间，水资源会因应季节及地理因素改变而不稳定，建造大型水力发电项目的水坝，亦有机会影响原有河流生态。

例如，要开发径河式水电站，先要建设分水堰和前池，以在水进入水轮机前作短暂储水。然而，香港大部分河流和水道都分布在郊野公园和特别保护区内，建设以上设施难免影响生态。另外，香港并没有能提供足够流量和水头以建立大型水电站的河流，加上河流水量一年四季变化甚大，有时更会断水，故无法依赖径流式水电站提供可靠的电力供应。

其实，能够产生水能的方法不止河流，海浪、潮汐，甚至雨水同样能产生低频率的动能，只是碍于技术所限，未能有效率地转化作发电用途。早于一八六七年，英国有科学家发明了开氏滴水发电机，透过滴水产生静电，再借由静电感应的原理不断累积电荷，从而产生电压，但由于雨滴撞击力太小，限制了表面摩擦电荷的数量，电能转换效率较低，发电量亦不高。

其后，有中国科学家开发出利用雨水发电的太阳能板，但设备从大雨中产生的功率备受质疑。

雨水发电困难重重，但无阻科学家继续努力，香港城市大学最新发表的研究，便带来新希望。城大研究团队研发出新型液滴式发电机，与传统的比较，每平方米可产生的最高能量达五十点一瓦，电能转换效率大大提升，打破水滴发电量低的限制。

负责研究的城大机械工程学系教授王钻开接受科学杂志访问时解释，新的发电机与传统不同之处，在于其独特结构。该结构有两层，表层由带有并可储存电荷的聚四氟乙烯（PTFE）及铝电极组成；下层则设另一个电极。当水滴持续撞击PTFE，因摩擦产生的表面静电荷会不断累积至饱和，而当水滴散开并接触到铝电极时，会和下层的电极接通，变成可通电的完整电路，两者的结合大幅提升瞬时功率密度和电能转化效率。

据其团队的研究，新的发电机只需一滴一百微升的水滴由十五厘米的高度滴下，即可产生超过140V电压，电能足以令一百盏小LED灯闪亮片刻，意味以往电荷密度低的问题已被解决，向成为新的可再生能源迈进一小步。

那么，雨水发电的新突破，能否为香港带来新的再生能源发展机遇？要发展雨水发电又需要哪些条件？

顾名思义，雨水发电需要一定的雨量支持。香港天文台资料显示，一九八一至二〇一〇年间香港降雨量的年平均值为二千三百九十八点五毫米，并推算在高温室气体浓度情景下，二〇九一至二一〇〇年间的年雨量会较一九八六至二〇〇五年平均上升约一百八十毫米。

值得留意的是，本港的降雨量并不稳定，大约八成的雨量集中在五至九月录得，当中又以六月和八月录得最多雨量，一月和十二月雨量则最少，这亦是影响本港集水的关键因素之一，故一旦发展雨水发电，储水及储电便成为关键要素之一。

除了充足的雨水，提升水能转换成电能的效率亦十分重要。目前，部分用于水力发电的水轮机转换效率可以达到九成，但由于新研发的液滴式发电机只是雏型，转换效率虽较以往的发电机高，但仍只有百之二点二，故有必要改善。另外，新的液滴式发电机现时只能产生瞬间的电压，如何增强持续性也是进一步研究重点之一。

值得留意的是，上述城大团队进行的一系列测试发现，无论是雨水、自来水，还是海水，都能利用同样原理发电。而设计的装置厚度约为零点五毫米，可灵活应用于不同地方，前提是有液体与固体的接触，例如轮船船身、海岸边、雨伞表面及水樽内。

总括而言，虽然新研发的水滴发电机仍有不少改善空间，但有关技术确实开拓了以低频水动能作为可再生能源的可能性，帮助全球开发更多水力发电的资源。

或许终有一日，人们不论在晴天雨天，都懂得发掘推动生活的力量。（全文见智经研究中心网页：www.bauhinia.org）

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