随着人类社会的持续发展,能源需求量逐步扩大,由此造成了人类赖以生存的地球,出现了两个非常棘手的问题:一是能源紧缺越来越严重,能源价格高启; 二是大量使用碳元素构成的传统能源,带来的环境污染和全球变暖问题,越来越严重。
在不久的将来,不管是解决能源短缺问题,还是施行“碳中和”,以缓解全球气候变暖问题,真正能大规模起到显著效果的纯粹型清洁能源,真正的可再次生产的能源,将会是 ——太阳能。
实际上,在沙漠上大规模利用太阳能的行动,人类慢慢的开始了。很多国家都已经在建设设施利用沙漠上的太阳能,进行太阳能发电。太阳能将成为继水电后,人类具备技术条件、又可大规模利用的新型清洁能源主力之一。
(1)普遍:太阳光普照大地,没有地域限制,无论陆地或海洋,无论高山或岛屿,都处处皆有,可直接开发和利用,便于采集,且无须开采和运输。
(2)无害:开发利用太阳能不会对环境造成污染,它是最清洁能源之一,在环境污染越来越严重的今天,这一点是极其宝贵的。
(3)巨大:每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤,其总量属现今世界上可以开发的最大能源。
(4)长久:根据太阳产生的核能速率估算,氢的贮量足够维持上百亿年,而地球的寿命也约为几十亿年,从这个意义上讲,可以说太阳的能量是用之不竭的。
(1)分散性,导致收集面积要大:到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大,但是能流密度很低。平均说来,北回归线附近,若按全年日夜平均,则只有200W左右。而在冬季大致只有一半,阴天一般只有1/5左右,这样的能流密度是很低的。因此,在利用太阳能时,想要得到满意的转换功率,往往需要面积相当大的一套收集和转换设备。(因此,沙漠成为了最适合太阳能光伏发电的场所);
(2)不稳定性,导致低流失储能技术要高:受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及天气等随机因素的影响,到达某一地面的太阳辐照度既是间断,又是极不稳定的,这给太阳能的大规模应用增加了难度。要成为连续、稳定的能源,就必须很好地解决蓄能问题。(目前人类近几年的储能技术已基本具备,另外在投建规模足够大的前提下,利用在不同经纬度发电区的昼夜配合,能形成一个较稳定的太阳能电网供应池);
(3)投资所需成本高,导致资金门槛高,初始阶段需要国家战略意识和补贴支持:太阳能光伏板,其主要材料是多晶硅,造价较高,综合来说,投建经济性还不能与常规能源相竞争,太阳能利用的逐步发展,主要受到经济性的制约。(因此,最开始发展太阳能,需要决心,需要全球战略和国家战略,目前只有能源需求大、国土面积较大、经济实力较强的国家,权衡能源安全和环境治理等各方面,才愿意大力扶持和发展);
(4)太阳能板污染,促使便于回收利用的新技术太阳能板产生,并间接促使回收产业和技术的兴起:现阶段,专用于光伏发电的高规格太阳板通常用寿命在25年左右最,退役换下来的太阳能板,很难被大自然分解,会造成较大的污染。
另外,用于储能的蓄电池常规使用的寿命较短,废弃的蓄电池有可能会对环境能够造成一定污染,但以目前的电池回收技术,影响还是较小的。(目前已经有了便于回收利用的第三代太阳能板推广,各国也在建立专门的废弃光伏面板资源化利用系统,规范废弃板资源化利用市场秩序,制订鼓励废物回收技术开发的政策,促进资源化利用技术的不断进步。)
有消息报道,韩国已经研发出较高的回收技术,大约80%的材料可以被回收,并制造为高性能太阳能电池。
无可厚非,太阳能光伏并网发电除了太阳能板回收问题外,是绝对的零排放,没有一点物理运动部件,电压较低,不会产生任何的电磁辐射、氮氧化物和二氧化碳排放。
总体而言,相对其他能源比较,太阳能属于可再次生产的能源,取之不尽,节能、环保;太阳能光伏发电是各种发电模式中最为安全、环保的一种方式。
工业革命以来的人类活动导致地球气温异常地快速上升,这已经是主流科学界的共识。根据NASA的数据,目前全球地表平均气温相比1880年高出约1.2℃,远超出此前一万年地球平均气温的正常波动区间。
全球变暖会带来严重的后果:两极冰川融化、海平面上升、极端天气灾害增加、土地沙漠化和海洋酸化等。
例如根据联合国一份报告数据显示,2000年至2019年全球记录了6681起气候灾害,相比之前20年的统计数据增加了83%。放任全球变暖的潜在经济损失也是惊人的。
据耶鲁大学教授、气候经济学家William D. Nordhaus的测算,如果按本世纪末的全球升温为3°C、4°C和5°C的情境测算,届时对应的全球年度经济损失分别为GDP的2.3%、4%和6.5%;
因此,1997年以来,“碳中和”的概念在西方逐渐走红,实现了从“前卫”到“大众”的转变。
“碳”就是石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源。“碳”耗用得多,导致地球暖化的元凶“二氧化碳”也制造得多。
2006年,《新牛津美国字典》将“碳中和”评为当年年度词汇。获选根本原因在于它已经从最初由环保人士倡导的一项概念,逐渐获得慢慢的变多民众支持,并且成为受到美国政府当局所重视的实际绿化行动。
联合国气候行动与金融特使、前英格兰银行行长马克·卡尼也表示,必须在更大范围内建立碳补偿市场,以帮助实现全球净零排放的目标。
随着“碳中和” 行动受到全球大多数国家的支持和推动,全球对清洁能源的投资迅速增加,对石油的投资快速减少。同时在电力等领域,清洁能源的占比将超过化石燃料。
化石燃料高昂的开发成本,以及全球无法杜绝的地域冲突和战争的不断发生,进而带动石油与天然气价格持续上涨,刺激全球更快地转向使用太阳能、风能和水电清洁能源。
而在太阳能、风能和水电这三种清洁能源中,太阳能在持续稳定性、抗干扰性、普遍不受限性等方面,比风能和水电更有优势和潜力。
人类技术的慢慢的提升,使清洁能源的成本迅速下降,在不少地方,风能与太阳能已经是最便宜的电力来源。清洁能源从依赖政策支持,逐渐转化到具有相比来说较低的综合成本优势。
早期清洁能源无法在商业上获利时,政府提供了慷慨的补贴,随着清洁能源变成全球上很多地区最便宜的电力来源,清洁能源在超级巨头的支持下,在大多数市场迅速传播。有多个方面数据显示,风能与太阳能发电已经占当前全球电力供应的9%左右。
据彭博社预计,到本世纪中叶,风能与太阳能在电力领域的份额将上升到56%。
商业投资取代了政策支持,这是成为推动清洁能源发展的最大动力。清洁能源企业正在迅速成长,预计2022-2030年,将产生一批清洁能源巨头公司,而且将出现类似埃克森美孚石油公司一样的清洁能源超级巨头。清洁能源发展的重大时刻将很快到来。
在太阳能与风能成为“主流能源”的时代,新兴的清洁能源公司具备拥有显着的地理位置特征。
美国佛罗里达州的NextEra Energy公司是一家私营的太阳能和风能公司,其拥有22吉瓦的可再次生产的能源发电能力,制定了“到2030年在美国佛罗里达拥有3000万块新型太阳能电池板”的目标。今年2月,NextEra Energy公司的市值已经从2014年的366亿美元,增加到1624.6亿美元。
而与此形成对比的是,美国油气巨头埃克森美孚的市值,从2014年开始就不断下降,2021年市值仅有2014年的一半。这凸显了投资的人对主流清洁能源公司的押注。
意大利国家电力公司现在清洁能源电力的装机量是44吉瓦,预计在2030年间将达到120吉瓦。沃旭能源的清洁能源装机量预计在2030年间将达到30吉瓦。
将视角转到咱们中国,随着与全球碳交易市场的建立与日趋成熟,中国早已减少对高成本化石燃料的投资,将资金流向风能、太阳能与生物燃料等低成本领域。
从2017年开始,中国在光伏发电方面持续处于世界领头羊,到2019年,累计光伏发电装机容量204.7GW,占全球光伏发电装机容量三分之一以上。
我国不仅成功在沙漠上建立了发电站,而且这个发电站的发电量将是三峡的20倍。这一条消息一出,在整个世界范围内引发了热议,很多国家甚至觉得这是假新闻,因为他们不相信居然有国家能够在沙漠中打造一个如此巨型的发电站。
目前,我国在沙漠、戈壁、荒漠中已建成了3.28亿千瓦的风电装机容量以及太阳能发电装机容量。
有此可见,随人类可持续发展、保护地球环境的需要,各国维护自身能源安全战略的需要,以及人类利用能源技术的快速的提升,太阳能——已不再是三十年前人们认知的遥不可及的能源,它已逐步成为人类能源结构中的重要组成部分,而且非常有可能成为替代传统能源的清洁能源主力军。
我国之所以全力发展太阳能,推行“碳中和的计划, 除了大国担当的气度之外,也是因这符合中国的核心国家利益。
下期,我们将重点介绍:中国为何需要全力发展太阳能光伏发电?这对中国有多大的利处?欢迎点赞、留言和关注,更精彩内容,将继续呈现。。。返回搜狐,查看更加多
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