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太阳的能量是惊人的,因为每40分钟,地球从太阳那里接收到的能量,就足以满足贪婪的现代人类整整一年的能源需求。如果在干燥的沙漠里设置一块边长300千米的正方形太阳能光电板,就能生产出全人类每天吞噬的46兆兆瓦时电量。既然办法已经找到,那还等什么?还不快快动手兴建这块能解燃眉之急的太阳能板?何况,这样做还能顺便一劳永逸地根治许多令我们头痛的顽疾,如化石燃料带来的二氧化碳排放、造成环境污染的废弃物等问题。
与核能所具有的潜在危险、风力发电的不稳定性,以及生物燃料对耕地造成的巨大耗费相比,太阳能的好处更是数不胜数。可惜,这一切的实现尚需时日。首先是钱的问题。即使以每平方米50欧元(1欧元相当于10元人民币)的造价计算(这是太阳能光电板得以与化石能源竞争的理想成本,而目前实际的价格是这个数字的6倍),要建造这样一座面积达9万平方千米的太阳能电站也要花费4.5万亿欧元,这还没有算上能量贮存设施的费用(因为夜晚是没有阳光的)以及征地费用。而且即使有一天,人类为了自己的能源安全而愿意支付这笔开销,相当一部分电能也必定会在长达数千乃至数万千米的高压线路传输过程中转换成热能损耗掉。为保证生产的电能传输到目的地,就要扩大电站的规模,而扩大的程度将是难以想象的。此外,建设这样一项巨无霸工程,也必定会衍生出许多政治的问题!没有哪个国家会心甘情愿地在这样一条太阳能“输液管”的末尾。所以,这个办法是根本不可行的。
巨型设施
这么说,太阳能利用只能是一纸空谈了?当然不是。只要对当地的阳光资源优化利用,对太阳能生产优化布局,想方设法降低成本,我们就有理由相信,到2030年,太阳为我们提供的能源在世界能源总量中所占的比重就将达到16%左右,相当于现今核能所占的比重。此后再过20年,其比重就能达到50%甚至更多。这可是一个巨大的数字,要知道太阳能在今天我们所用能源中占的比重不到0.1%!不过近几年来,人类在这个领域已经取得了一系列扎扎实实的进步。
我们通过的第一项挑战,就是解决太阳能电站的持续生产问题,使它能够像热电站或核电站那样持续地生产数百兆瓦的电力。这是怎么做到的呢?新一代的太阳能热电站能够在把光能转化成电能之前先将其转化成热能,这样就可以把能量以融化盐的形式,贮存在巨大的贮存罐中,使电站在夜间也能持续生产。如果把这样一种巨型的设施(其规模达到25平方千米)建造在阳光充足的沙漠里,就可以获得巨大的能量。
但在多数国家所处的纬度,能够提供足够大空间和足够强阳光(实际上,这要求每年每平方米太阳辐射量高于2 000千瓦时)来建造这样电站的地方并不多。因此要解决规模生产这个能源消费的“基础”问题,我们首先要经受另一项挑战:尽可能地降低电能在传输过程中的损耗。由于电缆金属导体电阻造成的焦耳效应,总有一部分生产出来的电能会在输电网络中损耗掉。好在解决办法已经出现,那就是超高压直流电,它就像是电能传输的“高速公路”,能将非洲马格里布地区的太阳能带到北欧的各大都会。
这种集中化生产的思路较好地解决了对电量的需求,但也存在不足之处。这种将能源生产完全交给少数几个阳光充沛的国家的做法,从政治上说是难以接受的,因为每个国家都有获得能源自主性的迫切需求。
在一些专家看来,这种思路是老旧思维的惯性使然。太阳能开发的思路应该是分散式的,既然阳光普照,何不就地开发呢?那么,该怎么做呢?就地开发
直到目前,这个问题尚未找到令人满意的答案。能直接将光能转化成电能的光电接收器太昂贵了(用它生产1瓦电,最低成本也要达到3-5美元,而要与核能或化石能源竞争,这个成本就必须降到每瓦1美元以下),而且其生产效率还不够高,最多只能将20%左右的太阳光能转化成电能。而那些价格低廉的太阳能产品,转换效率更是只有8%,的确很低。但这才只是第一步,就像是汽车制造史上的第一辆福特车一样,可发展的余地相当大。尽管要达到理论上80%的生产效率还只是个梦想,但研究过程中科学家已经成功地将这一效率提高到了40%。
这种超级强大的接收器能够接收到那些目前尚未被利用的太阳波长,可以用来装备一些小型的辅助电站,还可以因地制宜地安装在屋顶等场所。与此同时,工业界在降低生产成本方面也取得了很大的进步,已经能够生产一些非常便宜的塑料材质的接收器。这类接收器十分柔软,应用灵活,橱窗、窗帘、车辆、电子设备甚至服装,都能变成发电机。
与核能所具有的潜在危险、风力发电的不稳定性,以及生物燃料对耕地造成的巨大耗费相比,太阳能的好处更是数不胜数。可惜,这一切的实现尚需时日。首先是钱的问题。即使以每平方米50欧元(1欧元相当于10元人民币)的造价计算(这是太阳能光电板得以与化石能源竞争的理想成本,而目前实际的价格是这个数字的6倍),要建造这样一座面积达9万平方千米的太阳能电站也要花费4.5万亿欧元,这还没有算上能量贮存设施的费用(因为夜晚是没有阳光的)以及征地费用。而且即使有一天,人类为了自己的能源安全而愿意支付这笔开销,相当一部分电能也必定会在长达数千乃至数万千米的高压线路传输过程中转换成热能损耗掉。为保证生产的电能传输到目的地,就要扩大电站的规模,而扩大的程度将是难以想象的。此外,建设这样一项巨无霸工程,也必定会衍生出许多政治的问题!没有哪个国家会心甘情愿地在这样一条太阳能“输液管”的末尾。所以,这个办法是根本不可行的。
巨型设施
这么说,太阳能利用只能是一纸空谈了?当然不是。只要对当地的阳光资源优化利用,对太阳能生产优化布局,想方设法降低成本,我们就有理由相信,到2030年,太阳为我们提供的能源在世界能源总量中所占的比重就将达到16%左右,相当于现今核能所占的比重。此后再过20年,其比重就能达到50%甚至更多。这可是一个巨大的数字,要知道太阳能在今天我们所用能源中占的比重不到0.1%!不过近几年来,人类在这个领域已经取得了一系列扎扎实实的进步。
我们通过的第一项挑战,就是解决太阳能电站的持续生产问题,使它能够像热电站或核电站那样持续地生产数百兆瓦的电力。这是怎么做到的呢?新一代的太阳能热电站能够在把光能转化成电能之前先将其转化成热能,这样就可以把能量以融化盐的形式,贮存在巨大的贮存罐中,使电站在夜间也能持续生产。如果把这样一种巨型的设施(其规模达到25平方千米)建造在阳光充足的沙漠里,就可以获得巨大的能量。
但在多数国家所处的纬度,能够提供足够大空间和足够强阳光(实际上,这要求每年每平方米太阳辐射量高于2 000千瓦时)来建造这样电站的地方并不多。因此要解决规模生产这个能源消费的“基础”问题,我们首先要经受另一项挑战:尽可能地降低电能在传输过程中的损耗。由于电缆金属导体电阻造成的焦耳效应,总有一部分生产出来的电能会在输电网络中损耗掉。好在解决办法已经出现,那就是超高压直流电,它就像是电能传输的“高速公路”,能将非洲马格里布地区的太阳能带到北欧的各大都会。
这种集中化生产的思路较好地解决了对电量的需求,但也存在不足之处。这种将能源生产完全交给少数几个阳光充沛的国家的做法,从政治上说是难以接受的,因为每个国家都有获得能源自主性的迫切需求。
在一些专家看来,这种思路是老旧思维的惯性使然。太阳能开发的思路应该是分散式的,既然阳光普照,何不就地开发呢?那么,该怎么做呢?就地开发
直到目前,这个问题尚未找到令人满意的答案。能直接将光能转化成电能的光电接收器太昂贵了(用它生产1瓦电,最低成本也要达到3-5美元,而要与核能或化石能源竞争,这个成本就必须降到每瓦1美元以下),而且其生产效率还不够高,最多只能将20%左右的太阳光能转化成电能。而那些价格低廉的太阳能产品,转换效率更是只有8%,的确很低。但这才只是第一步,就像是汽车制造史上的第一辆福特车一样,可发展的余地相当大。尽管要达到理论上80%的生产效率还只是个梦想,但研究过程中科学家已经成功地将这一效率提高到了40%。
这种超级强大的接收器能够接收到那些目前尚未被利用的太阳波长,可以用来装备一些小型的辅助电站,还可以因地制宜地安装在屋顶等场所。与此同时,工业界在降低生产成本方面也取得了很大的进步,已经能够生产一些非常便宜的塑料材质的接收器。这类接收器十分柔软,应用灵活,橱窗、窗帘、车辆、电子设备甚至服装,都能变成发电机。