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?

  新闻资讯     |      2024-03-07 01:20

  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、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博鱼体育平台,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。