第134章 新型能源
眾大工用毛筆在自己的書冊上寫著筆記，他們覺得手中的毛筆分外礙眼。等沈方等人走了，他們便會去申領材料，然後連夜趕製鉛筆。這樣到了明天，他們便會使用由自己親自製造的鉛筆，而不必再研墨、洗筆。
沈方見張金慶正好站在他前麵不遠處，便問道，“張大哥，你製造的風車我們都看過了，你是怎麽處理海風大小不一的情況？”
“回稟二公子，”張金慶見沈方專門向他提問，一時有些失神，李老黑掐了他一把，他才回過神來，“二公子講過鍾擺的擺動時間固定，所以就在風車中增加了重力鍾擺來調節轉速，可以做到機器穩定勻速的旋轉。”
“哦，比我想的更加簡單，我原以為你是用擒縱叉和發條進行限速。”
“開始我也想過用擒縱叉和發條，可是擒縱叉和發條是為了緩慢釋放能量，而風車的能量取之不盡，不需要緩慢釋放，隻需要將轉速想辦法穩定下來即可。”
沈方點了點頭，“各位大工，剛才我和張大哥所談的，便是能量的儲存與轉化問題。事實上，無論用超重的鍾擺還是擒縱係統，都沒有辦法做到能量的儲存，隻是起到將能量均勻輸出的效果。在這裏，我要再介紹一個新詞語，那就是勢能。什麽是勢能？變形後的發條和彈簧裏麵儲存的便是勢能，還有水力車機所使用的河水的流動，河水的流動，通過水力車機，將高處水的勢能轉化為動能。”
“正如大家所看到的，無論是風力還是水力，都很難均勻地輸出能量而白白的浪費，今後你們還要製造發電機，無論是風力、水力還是蒸汽機發電，發出來的電如果沒有辦法及時使用，也會白白地浪費掉。比如，絕大多數工廠都休息了，但是風力、水力還在產生能量，這些能量便被白白的浪費，而白天，所有工廠啟動時，又需要大量的能量，風力、水力產生的能量不夠使用，甚至有些地方，沒有建風力、水力車機的地方，他們又將如何使用能量？”
沈方提的問題，大工們以前隱隱約約也想過，不過在他們看來，能夠從大自然借助這麽多力量，已經是巨大的進步，哪裏還想過去儲存能量以備用。
“如果有辦法，可以將多餘的能量儲存下來，以備需要的時候使用。大家想想有什麽辦法？”
“用大量的發條儲存起來！”張金慶提出一個其它人也想到的解決辦法。
沈方等了一會兒，見沒有人有新的答案，便公布了答案，“如果我們將動能再轉化為勢能呢？”
動能再轉換為勢能！所有的人心中都掠過一絲亮光，大工們好象抓住了什麽，但仔細想來，卻又無從下手。
“我們可以建一個水庫！”沈方公布了他的答案。
“水的高低位差中儲存著大量的能量，除了建設水庫將河流攔截到高位形成強大的勢能之外，無論是水力、火力、風力還是人力，多餘的能量，都可以轉化為將水流源源不斷地引到高處的動能。”
所有的大工腦海中浮想起，他們以前做過無數次的接力式水車，隻要水車夠多，便可以將處於下遊的水，逐級地引到高處。
沈方要實現的可不是原始的水車，“現在需要大家考慮的是如何製造出一台抽水機，這台抽水機，不但可以將水抽高到水庫，還可以用在將水抽到水塔之上，以供單元樓使用自來水；同樣可以用於沈家各礦場，許多礦場因為透水可無法開采，甚至損失許多礦工兄弟的性命，如果有抽水機，礦井下麵的水便可以源源不斷地抽出來；當然也可以用來抽取井水，用來飲用和澆地。總之抽水機比水車使用的場景要多的多。”
大工們以前都曾經製造過沈方發明的雙向推拉式風箱，隻要沈方提出抽水機的概念，他們便可以參考雙向推拉式風箱製成抽水機，所不同的是風箱抽取的是風，而抽水機抽取的是水。
“那麽水庫可以用來做什麽？如果是以前，這些水庫隻會用作調節水流，打開閘門之後，白白地流掉。可是今天，我們已經知道，水庫中儲存著大量的勢能，我們便應該想到，這些勢能可以在我們需要的時候轉化為動能。”
許多大工異口同聲道，“水力車機。”
“水力車機當然是一種勢能轉化為動能的方式，但是畢竟隻能在水庫下遊使用水力車機，如果這時有了發電機，便可以將勢能轉化為電能。上次給大家演示過，電能可以通過包漆銅線來傳輸，如果銅線足夠長，便可以在很遠的地方使用電能，這時通過電動機，便可以使用高效、穩定的能量。”
“隨著水泥的出現，大周許多地方都可以將河流的某一段改成一個水庫，通過聚集勢能，便可以獲得無限的能量，這也是沈家重賞發電機、電動機製作者的原因。”
“當然，水力發電隻是發電的一種，風車也可以發電，甚至人力、牲畜都可以發電，而火力發電更是不限地域和環境的發電方式。火力發電的基礎，便是蒸汽機。蒸汽機最基本的功能是可以將燃料轉化為動能用來驅動各種機器、甚至遠洋輪船。”
金樾心中一動，他一下子明白沈方所說快速輪船正是由內部裝有蒸汽機的輪船。
“但是，蒸汽機更大的用處，卻是把煤炭等燃料的化學能，轉換為更清潔、更容易控製的電能。到時候無論是切割鋼鐵，還是鑽槍管，都可以輕易完成。”
沈方雖然身高六尺，比一般匠人高半頭，但他今年也隻有十五歲。眾大工聽沈方將這些匪夷所思的奇思妙想娓娓道來，有一種注視著曆史長河的感覺，沈方變聲期略有些嘶啞的嗓音並沒有讓大工們感到有一絲違和感。
“二公子，這發電機、電動機、蒸汽機你與我等提起多次，某非已有結構圖紙？”顧弘章問道，“若是已有圖紙，不防讓我等模仿製作，不知能省多少時間。”
“現成的圖紙雖沒有，但繪製這些機器圖紙卻也不難。隻是這些機器乃是未來昌國之重器，需要各位大工通過鑽研吃透原理，並選擇合適的工藝，若是按我所繪圖紙來製作，表麵上看是加快了速度，但實際上可能最後選拔出來的是工藝方麵的能工巧匠，而非昌國所急需的具備獨立研究發明能力之人。”
“所以，各位匠頭、大工，可以打開思路，多做嚐試，爭取能做出比我想象中還要合適的機器。發電機、電動機、蒸汽機的原理我前些日子給大家演示過，把原型機造出來並不難，我希望在座諸位能注重以下三項指標，其一，大功率，也可以理解為能量越大越好；其二，小尺寸，在保證大能量的基礎之上，盡可能地降低機器的尺寸；其三，高能效比，達到相同的效果，所需要的能量越小越好。”
“下麵我用一個風力發電機來解釋這三個指標。”
沈方在黑板上麵畫了一個喇叭狀豎立的建築物，然後用曲線收口之後，在平行之外又變成一個小點的喇叭。大喇叭口的下麵，沈方畫了幾個象窗戶一樣的方框，在下麵曲線收口處，沈方又畫了三個三瓣轉葉。
“先說大功率，張金慶製作的風車大家都見過，我設計的這個風車隻要有微風便可以工作，而張大哥做的風車必須有相大的風才可以，如果硬要用數字來描述，張大哥做的風車需要每秒六尺的風速，而我做的這個隻需要一半的風速便可以工作。大家注意到這個喇叭口下麵有六個朝各個方麵開通的風道，這就意味著，無論是哪個方向的風都會起做用。進門口寬大，而到了轉葉之處，由於收口至轉葉的大小，風速便會放大許多。這個收口設計會增大轉葉做功或發電的能力。”
“其次是小尺寸。為了捕獲更多的風，張大哥所做的風車，轉葉極大；而我做的風車，通過風道的設計，已經可以獲得可觀的轉速，同時設置了三層轉葉，可以連接發電機，生產更多的電能。這個設計使得轉葉不必很大，而整個風車的高度也可以隨心控製，按比例縮放即可得到大小不等的能量。”
“最後是能效比，我設計的這款風力發電機，將達到張大哥那款的兩倍到六倍。”
大工們中間，張金慶對風車研究最深，對沈方的講解也理解最深。“二公子，這個風力發電機，如果不用來發電，直接用來帶動各種機器，似乎也可以工作，而且昌國各島雖然河流不多，但海風各島均有，稍作改裝，昌國所有島嶼便可以使用我們沈氏的各種機器。”
“正是如此。”沈方補充道，“風力發電機可以分散使用，直接做功，但是問題又回到多餘能量的儲存問題。這些轉葉的機械能無法儲存，而且也無法疊加。但是電能不同，多台風力發電機所創造的電力匯聚在一起，可以形成巨大的電流，從而帶動更大型的電動機，將能量通過水庫的勢能保存下來。而這個水庫可以源源不斷地生成穩定的電能，提供給所有的工坊。”
劉四突然想到什麽了，興奮地說道，“二公子，如果發電機、電動機真能研製出來，老四願意為我昌國建設成百上千的風力發電機，並為各工坊提供源源不斷的電能。”
“四叔，還是你有商業頭腦。”沈方讚歎道，“象電廠、自來水廠這些公共設施，本來就應該統一規劃、統一生產、統一供應，按使用收費。而不必每家工坊單獨造一套，既浪費資源，又浪費人力。不過，到時候，誰來經營，現在還定不下來，你是未來的台灣總督，你可以在台灣做此事，台灣能做到的規模可比昌國大多了。”
劉四立即明白過來，不再多言，連帶著李老黑也暗自高興，有了風力這種無限的能源，在呂宋他同樣可以創造一個工業重鎮。
沈方見所有人都被新式風力發電機所吸引，便趕緊收回來，“各位大工，建造新式風車，王總頭派幾個施工隊便可以輕易完成，但讓新式風車進化成為風力發電機，並通過電動機實現隨時隨地的工作運轉，離不開你們的研發。另外便是蒸汽機，大家不要因為了電動機先進就小看蒸汽機，大家想一下，如果蒸汽機放到到顧弘章大哥製作的四輪車上，放到金樾大哥造的海船上，那將會有什麽變化？如果在大周至各邊關之間鋪上鐵軌，然後通過蒸汽機推動有鋼輪的車輛移動。通過鐵路運輸，鋼輪與鐵軌之間的摩擦力很小，一次便可以推動長達數十丈的車廂。大家想一下，到時候，無論是我們把產品運往各地，還是把士兵、給養運往邊關，該有多方便。”
王壽光驚歎道，“隻怕一日便可以將上萬石運輸上百裏。”
“王院長，隻要有高能效比、大功率的蒸汽機，一個小時便能行駛至少五十裏，一天二十四個小時可以不停行駛，一日一夜上千裏不在話下。”
所有人都被這個速度驚呆了。千裏馬隻是傳說，大軍行進，日行六十裏便可以稱為急行軍，如果能一日一夜上千裏，不管什麽地方有了情況，朝廷便可組織人員和物資進行應對，朝廷和地方之間便連接的更加緊密。如果再配上昌國的步槍、火炮，凡是鐵路到達的地方，便可以牢牢地把握在自己手裏。在座的都是聰明人，他們都清楚地看到昌國與大周之間的差距越來越大，大周空有廣闊的土地，上億人口，但在昌國眼裏，卻象一幫手持棍棒的孩童，隻要他們願意，便可以輕易動員上萬手持步槍的新式軍隊，大周所有的軍隊加起來，也不可能敵得過新式軍隊的三段擊。
“還有一種能源，大家可能都沒有發現。”沈方卻不管手下的心思，他繼續說道，“那便是潮汐能。昌國海域每日有兩次潮起潮落，潮起、潮落之間相差6小時12分30秒。大家應該已經知道，潮汐產生的原因是由於月亮對海水的吸引力。潮汐在初一、十五左右最大，其原因是，在每月初一之時，太陽和月亮在地球的同一個方向；每月十五左右，太陽和月亮在地球的不同方向。太陽和月亮都對海水有巨大的引力，所以形成更大的潮汐。”
“既然潮汐如此規律，如果能沿著海灣，修築攔水大壩，形成大型水庫，漲潮時發電機工作，並抬高水庫水位，形成勢能；落潮時，發電機一樣可以工作，釋放勢能。”
“風力尚且有竭，但潮汐不可能絕，此能量如為我所用，則能量足矣。”
新型風力發電機說明
Sheerind 能源公司推出的 Invelox 風力發電係統，風車式發電的進化版，
雖然它沒有風車那樣長長的葉片，但不管是 3.2km/h 的微風，還是 90km/h 的狂風，它都可以拿來發電，而且安裝費用還很低，
相對於傳統風車隻能收集一個方向的風能，“大喇叭”下方的集風口設計，可以收集來自四麵八方的風能，
而內部的管道則利用了“文丘裏效應”，即在流量一定情況下，流速隨通流麵積的減小而增大，因此盡管隻有微風，它也可以大幅提高進入管道內的風速，加快其對內部渦輪機的驅動力，產生更多的電能。
相比於傳統風機，不僅對風能的利用率更高，還可使其效率提高至年均6000小時以上，並且每年發電超過1000萬度，其1度電的成本也就相當於2毛錢左右。
最重要的是，Invelox 風力發電係統最高不超過45米，甚至可以按照需求進行等比例縮小，安裝在城市、工廠或者一些貧困地區使用，目前， Invelox 風力發電係統，已在美國、丹麥、荷蘭等諸多城市被應用，而我國河北衡水市也早已竣工多時，並且是全球單台裝機容量最大的 Invelox 發電設施。