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2030年,太阳能超过核电
尽管太阳能具有诸多优点,仍有一个问题不可回避。既然它目前在世界能源版图上依然处于边缘地位,何以确定它能在短短几十年后取代化石能源呢?太阳能要想实现快速发展,就应该采取“扩张地盘”的策略。自从上个世纪70年代末以来,太阳能光电板的安装面积每年都增长至少30%。换言之,这一安装面积每10年增长至少12倍。目前,全世界的太阳能发电总量相当于十几座核电站或热电站产量的总和。只要这个发展势头持续下去,那么到2030年,太阳能发电的装机总量就将达到l 000吉瓦,从而超过核电。
那么我们到底能不能使太阳能迈开大步发展呢? 2013年,美国加利福尼亚州的一个太阳能电场建成投产,它能够生产1 300兆瓦的电力,产能相当于一座核反应堆。而到了2050年,太阳能发电将占到美国电力的70%!若这一预测得以实现,美国的纳税人在2020年以前就要支付高达3 000亿美元的前期投入,这无疑是一笔耗资巨大的开销。
未来10年,美国政府将投入1 500亿美元来摆脱对于化石能源的依赖。这可不仅仅是出于保护环境的考虑,要知道自从1945年以来,保障石油供应安全就成了华盛顿挥之不去(且耗资极巨)的一项重大战略关注点。太阳能要在2050年满足巴黎市的电力需求,就要建设超过90平方千米的太阳能光电接收器。而且,考虑到天气状况和夜间无法生产的因素,这种设施每年只能工作44天!显然,光电技术是无法满足大规模需求的。不过,一种不将光能直接转化成电能而是先转化成热能(温度可以高达数百度)电站的出现,则很有可能令情况彻底改观。
就在并不久远的过去,太阳能电站的产能最多还只能达到数十兆瓦;而现在,一些太阳能电站已经能够生产数百兆瓦的电力了,其产能完全可以和一些火电站相提并论了。
发展“干净”能源
为了抵制石油价格的疯涨,1973年美国人提出了建造太阳能热电站的方案。方案计划在石油产量回归正常之前,在加利福尼亚的莫哈韦沙漠建造9座太阳能热电站,其中有8座至今仍在运行。这种电站的原理很简单。一排排的柱状半圆弧面镜(即将一个圆柱体纵向剖开后的形状)将阳光集中反射到一根管道上,而管道中循环着一种合成油。这样一来,油受热,温度上升至390℃,便通过一个交换器将热量传送给一个蒸汽压力回路。而后者带动涡轮机旋转。这样一套系统能将16%的太阳能转化成电能。
那么,人们为什么没有大批量地建造这类设施呢,因为其生产成本(包括反光镜、油……)居高不下,与传统电站生产的电力价格相比,毫无竞争力。其次,要使这些设施产生效益,就要保障其拥有充足的运行时间,而这需要阳光,极大量的阳光。虽然说,符合这种条件的地方有很多——比如美国南部、地中海沿岸、澳大利亚、印度和中国的广袤地区……但那通常都是些距离工业中心非常遥远的沙漠地带。而石油(或核能)的效益更高且能就近发电。再者,阳光是一种间隔性的能量源。由于缺乏贮存直流电的方法,这类太阳能电站到了夜晚就无法生产了。成本、产量、贮存
……这些长期困扰人们的难题正在被克服!首先,人们完善了接收阳光的技术。以色列的一家能源公司已经使用轻质高效的材料生产出了结构更简单价格更低廉的反光镜。它能将温度抬升至700℃。这样一来就能使蒸汽压力提升1倍,将电站的效益提高几个百分点。
柱状半圆弧面镜并不是收集宝贵阳光的唯一办法。其他系统还有用镜面接收