维多利亚的秘密-第16章
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电池作为中央控制开关，直流电的开关就能逆变成交流电。
风力的诸多限制使它的成本要比火力发电高，但这并非最大的成本，其实火力发电的先发优势才是最大的成本优势。一个产业的最初形态会使那种形态拥有成本优势，比如qwert键盘，人力学习成本的优势竟然使这种并不科学的键盘布局通过唐宁跨越了时空的限制，继续统治着打字机，以及将来的计算机。
唐宁并没有打算按步就班地发展科技，风力发电多好啊，说不定会由于先发优势而获得成本优势，在全世界的第一个电厂诞生时就奠定它的统治地位，至少是城市用电、居民用电的统治优势。一旦唐宁的电网建立起来，哼，火力发电嘛，我根本就不让你入网，看你怎么跟我竞争！
挑战科技发展规律，很有意思。
31。第31章水晶工厂
按照塞缪尔的意思，钢铁厂最理想的建厂地当属伯明翰，这儿是瓦特发明蒸汽机的地方，是英国除伦敦外的第二大城市，也是最重要的重工业城市。它还有一个很不光彩的江湖大号：煤都。与雾都遥相呼应。唐宁很不喜欢这样的地方，雾都已经让他受够了，再去煤都发展，真是雪上加霜。他意属新发现了铁矿的米德尔斯堡，看了看地图，离伦敦遥遥250英里，是伯明翰的两倍，还是算了，向瓦特致敬吧，不要挑战整个伯明翰的工业实力了。
当然了，他会选择伯明翰的远郊，靠近伦敦一侧。
这个时候，还没有多少人能明白唐宁的钢铁大王野心。整个英国的年铁产量约为200万吨，40％出口，而钢产量可以忽略。唐宁准备建造的是一家巨无霸钢铁厂，不仅满足整个英国的需求，还要大量出口。毫无疑问，铁厂基本上要团灭，工人厂长，全部吞没进我大英国钢铁公司的大肚子里。
唐宁在他的思陀园大图书馆里规划着这个初期10万吨，中期100万吨，最大时超过1000万吨的产钢怪兽。初期时，钢价会在30英镑一吨，此时的钢厂年营业额就会达到300万英镑。中期时，钢就会基本上取代铁成为最重要的工业原料，而此时钢价也会下降，估计年收入也会高达1500万英镑。他将会成为重工业霸主，如何保持低调将会是他最棘手的问题！
好吧，他会在钢铁公司走上正轨之后把总裁的位置让给塞缪尔坐，自己做董事长隐于幕后。如此庞大的工厂计划，光是买地就耗资10万英镑。而为了快速建造超大型的厂房，他请来了约瑟夫？帕克斯顿，这位是万国工业博览会的展馆“水晶宫”的设计者，也是园林师。
水晶宫之所以有一个好听的名字，是因为它的建造只用了两种材料——铁和玻璃。大量使用玻璃不仅使展馆晶莹剔透，还能产生温室效应，给展馆内部供暖。这正是园林师的拿手好戏。热带庄稼一枝花，全靠玻璃温室当家。使用铁架使展馆的建造十分快捷，廉价，这是正是帕克斯顿的方案之所以能够胜出的重要因素。
博览会的委员会于1850年1月成立，预计工期仅有一年多，当时委员会收到了245份设计，来自38个国家，有澳大利亚、荷兰、比利时、汉诺威、瑞士、不伦瑞克、汉堡、法国等。有两份设计不约而同采用了铁和玻璃的方案受到赞扬。然而，这两个方案都被拒了。原因是不划算。邱园棕榈房的联合设计师特纳估计很自信，被拒之后愤怒地纠缠了委员会好几个月，他也不想想他那三十万英镑的巨额预算是多少，大获成功的博览会最后的收入也不过是十多万英镑。
最后阶段，实在找不到合适的设计，委员会自己出了方案，是砖设计，而且房顶使用的是著名桥梁、铁路、轮船三料大工程师布鲁内尔设计的铁板。扎眼的铁板屋顶设计显然成了最大的败笔，各大报章纷纷发文讽刺这丑陋的设计。
布鲁内尔是一个出色的工程师，创造性的解决了很多由来已久的工程学难题，使得建造地铁成为可能，他还在1843年建造了世界上最大的铁壳船大不列颠号，这是当时跨大西洋远航最理想的载具。不过，他的审美没有获得伦敦市民的认同。委员会最终不得不再次搁置方案。
持久的争吵引起了园林师帕克斯顿的注意，他也对设计展馆有兴趣了。他的最大特长是建造花园，是英国园艺界的大师。他为别根海特公园做的设计直接影响了纽约中央公园的设计。更著名的作品是查特斯沃思庄园，在这个项目中，他广泛地实验了各种温室的设计方案，发展出很多新式的模块化的预制件，使用标准尺寸的玻璃板、胶合板、铸铁。
胶合板听起来是一种廉价的低等材料，恨不得用来骂人：“你们家才用胶合板，你们全家天天用胶合板！”但其实它是一种高科技的人造木材，就属性上来说比原生木材更先进。原生的木材的纹理是一个方向的，所以海子面朝大海喂马劈柴的时候是把木头竖起来劈，而空手道师父会告诉你劈开木板的秘密——顺着木材的纹理。胶合板是把木材切成薄片之后将纹理错开垂直叠放，用强力粘合剂接合，这种人造板材，不要说空手道大师要把自己的手劈折，连可怕的龙卷风都无法戳破它的坚韧防线。又因为薄片是从木头上像沿着年轮一般卷下来的，小木材可以做成大板材，极大地增加了木材的可用度。最后一个好处是非致密性带来的轻质地，像宜家这样的高科技家俱企业所有的产品都使用人造板材。
在查特斯沃思庄园的“大温室”中，帕克斯顿首次采用了“山与谷”形制的玻璃温室，成就了当时世界上最大的建筑，2。8万平方英尺。后来，涛浇玻璃板技术的出现更使他有机会为皇家植物园的睡莲房建造垂直悬在梁上的玻璃幕墙。他的出色温室和园艺技术，使得原来在皇家植物园内生存不佳的睡莲在转移到查特斯沃思庄园之后焕发生机。
帕克斯顿与热情的委员科尔会面之后，在海德公园那被标记为博览会会址的地方散了散步，于两天后的6月11日赴米德兰铁路的一次会议途中完成了设计的初稿，在他的著名的粉色吸水纸上，他精巧的手艺和勤奋体现在了详细的计划中、计算和预算只花了他不到两周的时间。
当时的委员会面临巨大的压力，距离展会开幕已不足一年时间，他们必须尽快做出决定。帕克斯顿的设计满足了快速建造和便宜的两大需求，仅需85800英镑。只是那位自负的棕榈房设计师的三分之一，而使用面积有77万平方英尺之巨，足足是那些先前设计的25倍！
设计获得了委员会的认可，施工时间则仅仅剩下8个月，帕克斯顿不仅出色地完成了工作，还在施工过程中改动了最高处，以容纳海德公园两颗高大的老榆树。这样出色的设计师和设计方案，正是唐宁蒙昧以求的厂房设计师。
钢铁厂正是需要简单、快速、牢固，还有保温，别忘了炼钢是高温作业。作为一位有品味的大财阀，唐宁还对美观有要求，就算是钢铁厂也不能马虎。他在把厂房的初期、中期、远期大致规划好之后，邀请帕克斯特为这个投资百万的伟大项目设计厂房，他要建又美丽又实用的水晶厂房。
帕克斯顿来到著名的思陀宫拜访唐宁，在那大图书馆里，他看到书柜上摆着各种各样的科学和工程学的著作，文学之类的几乎找不到一本。
“风电场是什么？”帕克斯顿看到唐宁的粗略的图纸上有一大片奇怪的区域，好奇地问。
唐宁：“是用风力来发电的场所，你可以把它想象成荷兰的风车，如果你见过的话。”
帕克斯顿：“这么大？”
唐宁：“是啊，大钢铁厂将来会非常耗电，再说了，多余的电力以后可以输送到伯明翰卖。”
看到他很好奇，唐宁便将自己正在实验的几十个风叶模型给他看。叶片设计可不是个简单的活儿，为了降低施工难度，唐宁使用的是垂直轴风轮，又叫达里厄风轮，不像荷兰风车那样水平迎风。水平轴风车不是平衡的设计，所以对材料和工程要求高，离地也高。而垂直轴风车意味着把施工的难度转移到叶片的设计难度上。荷兰风车更直观，达里厄风轮通过巧妙地设计叶片的受风流线，能把阻力型变成升力型，或者半阻半升型，升力型的达里厄风轮效能并不下于荷兰风车。
看到帕克斯顿对风车很感兴趣，唐宁简要介绍了一下风电设计的理论，听得帕克斯顿不明觉厉、意犹未尽。
观摩完了风车，回到图纸，帕克斯顿又发现不明物体：“这个高30英尺的集热器是什么？”
唐宁：“炼钢是一个高温的环境，大温室还是不够热！我将设计一座高塔，高塔上盛有锅炉，而在塔下安装几十几百个大反射镜，将太阳光集中到锅炉上，用来给炼钢的高炉和通风管等设备加热。多余的热还给用来加热蒸汽机，总之，除了刚开始的一座塔要建造之外，别的位置也得留出来。”
真是科技狂人，有趣的项目。帕克斯顿顿感不虚此行。
32。第32章绿色挑战
污水治理委员会任命的测量员巴瑟杰为伦敦下水道的治理设计方案，巴瑟杰经过数月的调研，提出了利用泰晤士河的潮汐将有意建成坡度的下水道中的污水排入泰晤士河口的方案。这个方案很天才，当泰晤士河退潮时，将把污水全部带走，然而，委员们有理由怀疑，万一时间拿捏得不到位，污水倒灌进泰晤士河，那就惨了。
身为委员会主席，唐宁决定再次推动科技往前发展，提出污水处理方案，用生物膜净化污水，净化工厂建在伦敦东郊，巴瑟杰的线路的中点，并称，经过生物膜净化的污水用眼睛几乎看不出与干净河水的区别，这么一来，可以将污水倒灌的风险化减到最小。委员们不太相信有这种好事，答应给唐宁一点时间去研发他的生物膜。
生物膜法是一种处理污水的好氧生物方法。特点是微生物附着在作为介质的滤料表面，生长成为一层由微生物构成的膜。污水与之接触后，其中的溶解性有机污染物被生物膜吸附，进而被氧化分解，转化为h2o、co2、nh3和微生物细胞质，污水得以净化。生物膜法通常无需曝气，微生物所需氧气直接来自大气。
总的来说过程如下：污水经市政管网收集进入处理厂，由隔栅过滤去除其中较大的固体物，如泥沙、纸张等，然后进入第一级沉淀池。污水在预沉池中停留数小时，待其中固体污染物沉降后，进入二级生物化学处理反应池。反应池为好氧型曝气池。在曝气池中大量通入空气以促进好氧细菌生长。细菌以水中有机污染物为食，大量增长后形成污泥状悬浮物。此时将污水引入第二级沉淀池，将细菌和其他微生物为主的污泥沉降。处理后的污水在视觉、嗅觉上可以达到与清水相近。
唐宁要做的就是把这个过程用他最爱的小模型展示出来，这一次很多工序都要戴上口罩，唉，没想到要干这种脏活儿，公务员的活儿不好干！
终于要进军微生物界了。这门技术的核心就是要使用培养器皿来筛选出最合适的好氧微生物。唐宁将一个小图书馆改成了微生物实验室。而此时，小功率的风力发电机已经能够把他的整个庄园照得灯火通明，甚至路灯都有，贼都不敢来了。
在唐宁的污水治理委员会里，有两人反对在建造下水道的时候同时规划地下电缆和供暖、供气管道，因为这会增加相当大的开支。唐宁就带他们来自己家看这些电灯，剧透未来，说：“将来，每家每户都都会用上这样的电灯，伦敦人民从此不再被火灾困扰，电的使用会是多的。”
反对党一号：“那么电缆建在地面上不也是一样的吗？便宜很多，而且不知道什么时候才用得着那么多的管道，我认为还是不要浪费下水道专款的好。”
唐宁：“这就好比修铁路的时候遇到了一座山，是开凿隧道好呢，还是绕过去好呢？表面上看起来是绕过去比较省钱，但是这么一来就会让铁路变慢，浪费的是旅客的时间，而且是永久性地浪费。地下电缆更耐用、更安全，还不影响城市的景观，从长远来看更划算。伦敦是世界中心，咱们要给小兄弟们做出表率。电力的使用会发展很迅速的，你们看，法拉第先生都全职在给电力公司搞研发，这日子不远了。”
两个反对党其实对史上第一慈善家相当地尊敬，而且唐宁这么煞有介事地请他们到家里来见识未来的电灯，诚意十足，他们终于无话可说了。
他们也是第一个见到污水处理厂小模型的人，对于微生物的神奇能力惊叹不已，那么肮脏的污水居然毫不费力就清理得干干净净，使他们对唐宁的污水处理厂信心十足。
唐宁说：“我们从泰晤士河周边开始开凿下水道吧，用最快的速度把这个开放式的下水道大大的改善。现在冬天空气不流通，在国会大厦都能闻到泰晤士河的臭味儿了。”
数日之后，经过全体委员会成员的同意，预算高达300万英镑声势浩大的下水道工程开锣了！
而此时，另一个治理环境的计划又渐渐在唐宁的脑中成型——交通工具。当时最好的私人交通工具就是马车，它不但贵、难维护，还要雇佣车夫，更是污染环境，因为有马粪。唐宁最恨污染环境的工业产品，他不准备按照科技发展的规律去发明内燃机，那是一种落后的科技，它的尾气难闻有毒害，而且更没治的是四冲程引发的噪音。唐宁准备直接发明绿色能源时代的——燃料电池引擎。
燃料电池使用氢或者烃类燃料，与空气中的氧发生反应产生电力，因此，燃料电池更像是小型发电厂，并对携带的能量限制跟内燃机一样——油箱的大小。
内燃机的原理是将蕴藏在汽油、柴油中的化学能转换成热能，再经过经典的四冲程转换成机械能，由于其过程大量的能量以热能的形式浪费掉，所以能量转换效率并不高，为1050％。而燃料电池是从氢或者天然气、煤气转换成电能，再从电能转换成机械能，其中电能到机械的转换效率很高，只要超过200瓦的电机转换效率就能轻松达到99％，以至于燃料电池的转换效率可高达85％。
燃料电池技术比蓄电池更优秀的地方在于它的能量密度更高，电池车将长期受到这问题的困扰，相同重量的燃料电池一套能跑600公里的话，蓄电池就只能跑60公里，差距巨大。随着功率的增加，蓄电池更是力不从心。
燃料电池的问题在于不直观，成本高，维护不易，但内燃机没有普及的年代在唐宁的操盘之下异军突起也许能部分解决这两大难题。在科技发展史上，早在1830年代就已经有人提出了氢氧燃料电池的理论，使用铂粉做阳极反应催化剂是很长一段时间这种技术得不到大规模应用的原因，因为铂又叫白金，是贵金属。唐宁的重要手段就是采用几乎100％回收的方式以降低贵金属成本。
使用含碳的燃料容易造成碳积，维护成本更高，但如使用甲醇这种液体，他的运输和储存将十分便利。氢是宇宙中最轻的元素，就算是最密闭的容器，放置久了也会逸空，它的好处就是最干净，设备不容易发生化学侵蚀。
唐宁准备取两者之长，以甲醇为运输、存储的载体，将来炼油厂的主要产品不再是汽油、柴油，而是以甲醇为主。使用燃料重组的方式在加氢站把甲醇变成氢。越复杂的烃类裂解所需的温度越高，甲醇重组需要300摄氏度，汽油则高达800度。温度高就意味着要加散热风扇，噪音就会出现，所以唐宁不希望每一台车上都有自己的燃料重组设备，最多长途大客车和卡车配备，远期的电力火车和轮船配备，城市小车就�
