除了燒開水，還有哪些發電方式？為什么都比不上燒開水？

與100多年以前相比，現今的世界已經出現了翻天覆地的變化，但有一點仍舊與100多年以前沒有區別，那就是獲取電能的方式。

無論是傳統的火力發電，還是現代化的核能發電，最終都要依靠1884年查理斯·帕森斯發明的蒸汽輪機來將熱能轉化為電能。為什么都過去100多年了，還是要用“燒開水”的方式來發電呢？難道就沒有其他的發電方式嗎？其實是有的，比如磁流體發電、溫差驅動發電、光伏發電，以及風力和水力發電等等。但這些方法與傳統的“燒開水”式發電相比，都差得太遠了。

其實單從發電效率上來講，磁流體發電是要勝過燒開水的。

所謂磁流體發電，就是讓2900℃的等離子體以每秒1千米的速度穿越特斯拉級強磁場，此時正負離子會在洛倫茲力的作用下分別撞向兩側電極，從而直接產生直流電。如果你對這個表述感到困惑，可以設想一下將火箭尾部高速噴射而出的尾焰直接變為電流的情形。因為簡化了從熱能到電能的轉換過程，所以磁流體發電效率可以達到60%，顯著超過了燒開水形式的40%。

磁流體發電效率這么高，為什么不大規模使用呢？

因為不能單單只看發電效率。想要維持1特斯拉以上的穩定磁場需要使用超導線圈，而維持超導狀態需要使用液氦制冷系統，而其運轉本身將會消耗巨大的電能，約占總發電量的15%。再者，為了提升電離效率，必須添加碳酸鉀一類的種子物質，而這些物質在循環中會腐蝕設備，從而產生較大的成本，也容易發生泄漏引發事故。而要說安全，溫差驅動的發電方式可以說是非常安全，其原理也十分簡單。

1821年，德國物理學家賽貝克就發現，當銅絲兩端存在溫差時，電子就會從熱端向冷端移動，從而形成電流，而溫差驅動發電正是利用了這一簡單原理。

現代溫差發電模塊已經能利用200℃的溫差穩定產生電力了。不過溫差驅動發電的問題在于發電效率很低，即便是使用最好的碲化鉍材料，發電效率也只有8%。高成本低效率注定了溫差驅動發電無法作為日常大規模發電方式使用，只能應用于一些特殊的情景之下，比如為空間站的艙外設備供電或在極地科考站使用。

至于光伏發電，我們就比較熟悉了，因為在我們身邊經常可以看得到。

光伏發電雖然是典型的清潔能源，但也有其難以逾越的短板。在地球上我們能夠接收到的太陽能量是有限的，所以地表光伏的能流密度最多只能達到每平米100W，而燃煤鍋爐燒開水的方式則可以達到每平米3000W，差了不是一星半點。再者，光伏板對工作環境的要求極高，板子只要每平方米落上一克積塵，發電效率就會下降約8.6%，而為了保證光伏板的清潔，維護成本其實并不算低。

最后就是風力和水力發電了。這兩種發電方式的效率其實還是不錯的，比如風機的風能轉化率大概可以達到45%。

不過它們都屬于靠天吃飯，在每年大部分的時間里，風速其實都是達不到經濟發電閾值的。水力發電也是如此，很多大型水電站表面上看起來裝機容量達到了幾千萬千瓦，但年發電時間其實并不長，可能只有火力發電時間的一半左右。綜上所述，無論是從成本的角度考慮，還是從安全的角度考慮，又或者在能量密度上，“燒開水”的地位目前都是難以取代的。