目前太阳能的利用方式中:绿色植物的光转存储化学能为0%~6%[1];光热的光转热为0%~80%[2],光热转电为0%~29%[2][3];光伏的光转电为0%~46%[3][4]。
除了核能、地热这两类能源外的所有能源利用方式,都是太阳能利用。太阳能的储量巨大,要想解决能源问题,提高太阳能的利用效率,降低成本是最有效的办法。人类要想经济地使用太阳能作为能源,必需从提高面积单位能源密度、质量单位能源密度和转换效率这三个方面入手。
太阳能的广泛性,及能源密度低的特征,要求分散地、搭配高能量密度能源载体来利用。
而生物质+光伏+太阳能+混动车的系统就是利用这个想法去实现太阳能的高效利用。整体图示如图一所示。
生物质变成甲醇或酒精,新能源混动车发电作为后备能源。其发电规模是当前中国发电规模的2到3倍,是低成本解决储能问题的最好方式。
图 1 太阳能利用系统图示
在所有利用太阳能的方式中,光热效率最高达到80%,人类大规模利用太阳能最早的方式是水电、风力。
水电和风力在今天仍是电能来源的最重要方式之一,而水资源非常的廉价,水资源吸收太阳能几乎都是免费的。如何利用水资源吸收的太阳能再发电呢?其规模足够大,只要能够将大气循环里水资源吸收的太阳能利用率提高到万分之几,人类未来数百年内能源需求都能够得到满足。如果能将利用率提升到千分之一,人类发电总量增加数十上百倍。
举例说明,青藏高原每年产水6000亿吨,可利用落差超过3200米。电力总量在6万亿度电能。约相当人类发电总量的六分之一。如将这6000亿吨水蒸气运动的能量,即风吹云动的能量利用一小部分,也能满足人类能源需求。
大气循环中蕴含巨大能量
水资源是吸收太阳能的最佳载体。
商业化可控核聚变的热值只够按当前能源消耗量用1万年,地表年蒸发水资源约505万亿吨。其中10%会变成地表河流,约50万亿吨。
按吨水蒸发耗能约650~700度电能,地表蒸发6年的水吸收的总能量也够人类使用1万年。跟氘氚(氦3)核聚变总量相当。
水吸收的能量0.01%(万分之一)转化为电能足够全人类使用。
如何工程上低成本实现高效利用太阳能?
往沙漠调水,水资源和土地的利用产生的效益就是非常巨大了。
能源只是调水工程附带的收益。
调水工程都是需要消费者、尽管中国有很多地形符合工程调水,商业化收益稳定。比如嘉陵江调水到汉江、通天河黄河上游调水到柴达木盆地。但是考虑工程最终消费者的承受能力,市场容量。只设计了截流黄河入居延海,南水北调中线扩容和福河工程。
详见下面链接:
福河工程:
新疆:合情合理合法不让110亿吨水流出国境
南水北调扩容:
气动山河:投入700亿可将三峡水改道到黄河
升级中国格局
截流黄河入居延海
中国人大讨论:让中国人决定要水还是要电