星辰大海的種花家 太陽能可能是地球上最豐富的資源之一,假如人類能實現高效利用和儲存電能的話,那太陽可以完美的解決人類的暫時能源問題!為何是暫時?我們來簡單分析下。 一、太陽的輻射功率有多大? 太陽向宇宙空間輻射的總功率達到了3.8×10^26W,1.5億千米外,半徑達到了6370KM的地球獲得的獲得的總功率達1.7×10^17 W,地球上獲得輻射功率約為1.4KW/平方米(中午、赤道地區)!當然這個平方米需要注意下,是朝向太陽垂直面積,因此和時間與緯度有很大的關係! 全球輻射量示意圖,很明顯赤道地區比較強,而兩極明顯降低,而差異非常大! 輻射的吸收與反射示意圖,有很大一部分會重新反射回宇宙! 二、我們需要多少太陽能電池才能滿足要求? 2017年,中國用電量為63077億千瓦時,這需要1542979452平方米100%轉換效率的太陽能電池每天8小時發電!但實際情況比較慘: 1、如果效率只有20%,商業運行已經很高了,那麼將變成7714897260平方米 2、如果只能發電4小時,那麼將變成:15429794520平方米 3、如果全年只有一半的好天氣,那麼是:30859589041平方米 合計需要:30859.6平方千米的太陽能電池陣列! 總計需要:175.67千米邊長的太陽能電池陣列! 我國輻射功率示意圖,能滿足1.4W以上的還是不多的,在沿海地區還因為天氣原因大打折扣! 三、太陽能電池即可滿足要求? 我們在計算太陽能電池的發電量時,只能計算8小時甚至更低,當然這原因很簡單,因為太陽的並不是無時不刻都在的,夜間也陰天就無法有效使用太陽能,只能用太陽能的二次能源,比如天然氣或者水電煤電潮汐電站等!因此必須還要有一套大功率的儲能設備,以備在夜間和陰天時提供電能! 1、抽水蓄能型 2、電池蓄能型 3、壓縮空氣或者飛輪蓄能型 4、電解水蓄能型 無論哪種都無法完美解決太陽能這個不均勻的問題! 四、空間太陽能電站? 這是完美解決大氣反射、晝夜交替、陰雨天氣與季節更替等弊端的方案,但又跑出來一個大問題,即如何向地面傳輸? 1、微波傳輸? 2、雷射傳輸? 但無論哪種都會在大氣層中留下一個死亡通道,人類的太空飛行器可以設置軌道避開,但鳥類卻無法避免,比如在太陽能鏡面聚焦陣列中心就是一個烤鳥場! 西班牙塞維亞附近的集中太陽能發電廠! 但中心焦點附近是一個不折不扣的死亡區域!如果是空間太陽能電站,那麼這個死亡區域將會更大,從天空一直到達地面,都鳥類一旦進入絕對不可能倖免! 五、地球能源稀缺嗎? 其實地球能源一點都不稀缺,但收集與利用比較困難,比如太陽能就非常明顯不能徹底解決問題,水電、風電、潮汐、火電與核裂變等都不能徹底解決,只有未來的核聚變才是真正的希望所在!近乎無限的聚變能是人類所渴求的,但實現也最難!當然在核聚變電站實現之前,我們唯一能做的就是將常規與核裂變能源利用到極致,萬一核聚變需要很久以後才能實現呢?但人類的生存與發展卻是刻不容緩的! 《地球無時不刻都在獲得太陽能,為什麼人類不去有效利用?》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 科學報 cn-n.net,請記得按讚、收藏及分享。
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地球無時不刻都在獲得太陽能,為什麼人類不去有效利用?
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