168体育太阳能发电成本已降到几美分一度电水平还有必要发展核聚变吗?中东地区很多国家都拥有着贮量众多的石油、天然气资源,是世界上重要的能源供应基地。近年来,这些国家又把目标瞄准了光电能源建设上,陆续上马了若干太阳能光电工程,特别是以阿联酋于2011年开始规划建设世界上最大的太阳能发电基地,并将其命名为迪拜太阳能主题公园,占地面积近50平方公里,投资折合人民币近200亿元,目前正在进行第四期项目建设,建成以后总发电能力将达到5000MW,成本也降至几美分一度电的水平。
虽然光伏发电是一种清洁无污染的能源获取途径,近年来受到很多国家的追捧,但是它的优点和缺点并存,并不能作为主流的能源来源方式。其优点主要包括以下几个方面:太阳能的获取几乎是取之不尽、没有环境污染物的产生168体育、能量转换效率较高、不需要冷却用水、电池组件结构简单且使用寿命长等等,是很多太阳辐射强度大、水资源缺乏地区重要的能源获取途径。
不过,光伏发电的缺点仍然比较突出,最主要的方面包括:一是能量密度较低,陆地上大多数地区都低于1千瓦每平方米;二是占地面积大,这主要是因为其能量密度太低所致,要达到一定规模的发电能力,必须在很大的面积上铺设日光采集板,就像本文前面介绍的迪拜太阳能发电项目占地就达到了50平方公里,相当于一个小型城市的大小;
三是前期投入高,虽然项目建成以后设备更换和维护的成本较小,但是在项目前期需要巨大的初始投资成三;四是受气候的影响很大,在阴雨天、多云天、雾霾和沙尘天气下都会严重影响发电效率,发电的时间也仅限于白天,而且太阳能接收板上会经常覆盖一层灰尘,也会影响发电能力;五是能量转换效率不高,从目前应用较多的晶体硅光伏电池来看,其光电转换效率仅为13%-17%,大量的光线还是被反射回空中;
六是地理位置受限,大型光伏发电项目只能选址在光照条件好的地区,不能全面进行推广;七是可能带来生态环境问题,比如阻挡大量的光线照射到地面,而且大量的光线通过太阳能板都重新反射回空中,对原来的土壤、生态环境系统会造成很大影响,将会一定程度改变区域的水汽循环,可能造成更严重的干旱和生物多样性降低等问题。
因此,光伏发电项目有利也有弊,不能作为全面推广使用的发电方式,目前还只能作为常规能源的一种辅助新型能源。与之相比,利用核裂变的方式进行发电,虽然存在着需要使用大量冷却水、核废料处理较复杂、存在放射性污染的隐患以及热污染的问题,但这些都是可以通过先进的技术手段和管控措施进行避免的,而核电带来的积极作用,除了与太阳能发电都具有清洁无污染的优点之外,像能量产生效率非常高、成本较低、占地面积小等,都是太阳能发电所无法比拟的。
除了利用核裂变发电外,目前科学界重点攻关的“人造太阳”,就是模拟太阳内部核聚变的原理,利用特殊的装置,通过强大的磁场,将温度达到上亿度的超高温等离子体约束起来,推动进行核聚变,从而释放巨大能量。其原料就是我们常见的海水,几乎是取之不尽,不过其能量的产出效率更高。如果可控核聚变实现的话,其产出的能量乐观的估计可以足够人类使用上百亿年,我想届时不但传统的化石能源将退出历史舞台,那么像风能、太阳能、水能等这些清洁能源也无法与之相提并论,这对于解决地球上目前的环境污染和能源危机,将具有划时代的重大意义。