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全球太阳能资源分布及可持续应用

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:不过,随着全球化石燃料供应的减少,随着对全球气候变化关注的增加,太阳能发电系统可能与风电系统和其他可再生能源技术一起,成为电力的主要来源。太阳能在地球表面分布并不均匀,不过在每个大洲都有可观的资源。事实上,没有人在规划一种100%太阳能的未来。在可持续能源系统中,PV系统能够为家庭、商业、农场、牧场、学校和工厂提供大量的电力。实际上,美国天然气产量的峰值出现在1973年。

全球太阳能资源分布及可持续应用

虽然太阳电力越来越普遍,它却仅仅提供了当今电力需求中微小的一部分。不过,随着全球化石燃料供应的减少,随着对全球气候变化关注的增加,太阳能发电系统可能与风电系统和其他可再生能源技术一起,成为电力的主要来源。但是,太阳能能够满足我们的需求吗?

太阳能在地球表面分布并不均匀,不过在每个大洲都有可观的资源。能源专家Ken Zwebel、James Mason和Vasilis Fthenakis在2007年12月出版的《Scientific American》杂志中一篇题为“太阳能重大计划”的文章中这样写道,“太阳能的潜力超乎想象”。太阳能的不到十亿分之一照射到地球上,不过,正如他们所指出的,40min时间内照射到地球上的太阳能就相当于人类社会一年所消耗的总能量。家庭和写字楼装设的太阳能发电系统或者大型商用太阳能系统从太阳的能量供给中分流一部分,用于为我们提供充足的电力。

太阳能发电能够满足美国或者世界100%的电力需求么?

是的,能够。

会这样做么?

可能不会。

事实上,没有人在规划一种100%太阳能的未来。然而,大多数可再生能源专家预想着这样一个系统,它由多种可再生能源技术混合组成,例如太阳能热水、太阳能发电、被动太阳能、风力、水力、地热和生物质,从而在根本上提高能源效率。比如,在风力丰富的区域,风就可能成为电力的主要来源。

在可持续能源系统中,PV系统能够为家庭、商业农场、牧场、学校和工厂提供大量的电力。另一种太阳能技术,大型太阳能热力发电系统,可作为PV系统的补充,并且在满足我们的需求方面扮演极为重要的角色。太阳能热力发电系统将阳光能量聚集起来,产生的热量用来使水沸腾。在这个过程中产生的蒸汽用来驱动涡轮机旋转,发电机与涡轮机相连,发出电力(见图1-4)。一些最新的太阳能热力发电系统甚至能够储存热水,从而在多云天气或夜间照常发电。(www.xing528.com)

风力发电机也能为我们的未来提供大量的电力,甚至可能超过PV。地热和生物质资源也有一定作为。生物质是植物物质,能够直接燃烧产生热量,从而产生用于发电的蒸汽;生物质抑或是转变为液态或气态的燃料,燃烧后产生电力或热力。水电将继续为可再生能源远景中的混合能源贡献力量。对于传统燃料,如石油、天然气、煤(尽可能的清洁燃烧)和核能,将会怎样?虽然它们的角色会随着时间的推移逐渐消失,但这些燃料在将来很多年内仍是混合能源的一部分。之后,它们可能用作可再生能源发电技术的备用。

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图 1-4

a)如此图所示的太阳能热力发电系统所产生的电力具有有竞争力的成本。b)阳光聚焦在载有传热流体的管道上。热量在中枢点传导给水,使水沸腾。沸水产生的蒸汽驱动涡轮机,旋转的涡轮机与发电机相连,从而发出电力。

不管批评者们如何说,太阳能的确是一种充裕的资源,当下已经有许多形式的太阳能捕获技术可供使用。太阳能将很可能在我们的能源未来中扮演主要角色,其实也只能是这样。像石油这样的化石燃料是有限的。事实上,传统的石油(原油,而非页岩油)会在30~50年内开发完。许多能源专家相信,原油供应已经开始减少(这是造成汽油价格在2007年和2008年部分时间出现高纪录的部分原因)。天然气供应同样开始减少。实际上,美国天然气产量的峰值出现在1973年。一些能源专家相信,全球天然气产量的峰值将在2015~2025年之间出现。煤的储量很充裕,但它终究是一种有限的资源,而且,不要忘了,它还是引起全球变暖的温室气体二氧化碳的一个主要来源。

然而太阳将继续照射至少50亿年。看看30~50年的剩余石油与50亿年的日光,未来将会是怎样一幅图画?

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