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第10章 太阳能

太阳能是人类最基本的能源。

壮丽的太阳已经存在几十亿甚至上百亿年,估计今后还将继续“生存”这么久。太阳能的使用期限,几乎跟太阳存在的时间一样长。这就告诉我们,太阳能可以被看成是一种取之不尽、用之不竭的能源。

资源丰富是太阳能的又一个特点。有人估计,到2000年,全世界一次能源的消费量大约相当于每年14万亿升石油,假定太阳能发电系统的转换效率是10%,那么太阳能电池的铺设面积只要达到65万平方公里,就能够满足全世界对能源的需求。这个65万平方公里的面积相当于什么呢?它仅仅是地球沙漠总面积的4%。

太阳能不仅数量巨大,万世不竭,而且免费供应,比任何能源都干净,难怪在当前能源资源日趋短缺、全球环境严重恶化的情况下,太阳能的开发利用受到了世界上许多国家的重视。一些能源政策分析家相信,太阳能至少可以提供全世界1/3的用电量。

开发利用太阳能的现状也很令人鼓舞。手表、立体声音响装置、打字机、通话器等都已利用太阳能;太阳能电视机、通风机、路灯、泵等也将投入实际应用。白天储存太阳能、晚上利用太阳能的庭园走道照明灯,1988年的销售量超过100万件;带有太阳能电池的计算器,目前的营业额已达10亿美元。各种各样的太阳能器具更是琳琅满目,不断推出新产品。

用户对太阳能装置的需求量正以每年15%~20%的速率增长,偏僻地区需求量的增长幅度更大,达40%~50%。十多年前绝大多数人还没有听说过太阳能电池这个词儿,可它现在已拥有迅速发展的真正市场,1992年的产量达到579万千瓦,是15年前的26倍。太阳能工业正在越过它不成熟的阶段向前发展,前途光明,崛起近在眼前。

1978年5月3日,美国举行了一次以开发利用太阳能为主旨的“太阳日活动”,有2000万人参加。过了一年,当时的美国总统卡特宣布,到2000年,美国要把太阳能在能源构成中的比重提高到20%。现在,这项保证已经成为过去,由于石油价格的下降和政府支持政策的改变,卡特盲目乐观的开发利用太阳能的计划没有成为现实。

但是现在情况正在起变化。美国的太阳能研究不断取得进展,成本的降低和技术上的突破使更多的用户开始用得起太阳能,再加上太阳能在保护环境方面的巨大好处,使主张利用太阳能的人大受鼓舞。在不久前进行的一次全国性调查中,过半数的美国人认为今后10年使用最多的能源是太阳能和核能。1989年,太阳能发电量在美国的总发电量中只占千分之一左右,而根据最近的进展,到下个世纪初,这个比重有可能提高到1%,目前美国的发电能力是6亿千瓦左右,1%就是600万千瓦,大约可以满足300多万人用电的需要。

缺乏能源资源的日本,一向十分重视太阳能的开发利用。它制定了著名的“阳光计划”,投入不少的人力物力研究开发太阳能技术,在太阳能材料、太阳能发电等方面都取得了很多突破性成就,现在已经是世界上生产和销售太阳能装置最多的国家。专家们认为,对于国土资源短缺的日本来说,最经济实惠的办法是在住宅屋顶上铺设太阳能电池,建造这类样板房的“阳光计划”正在实施之中。据说,到2000年,日本将能通过太阳能发电解决本国能源需求的10%。

澳大利亚是世界上利用太阳能发展偏远地区通信事业的先驱。它现在已将20万千瓦的太阳能电力用到电话通信中,今后将有更多的太阳能电力被用来发展光纤通信和数字通信。太阳能电力已经成为澳大利亚电信业的可靠组成部分之一。

不少发展中国家也很重视太阳能的开发利用。印度正在大力开发太阳能,并且建成了自己的太阳能热电站;巴基斯坦希望在今后几年内,使两万个村庄实现太阳能化;利比亚有30%的居民用太阳灶做饭;非洲和拉丁美洲有许多国家用上了太阳能排灌机械;沙特阿拉伯正在建设世界上最大的太阳能工程……

在太阳能的开发利用上,我国起步比较晚,但进展比较快。北京、上海首先成立了太阳能研究所,在太阳能开发研究上有不少发明创造。到1984年,我国已有从事太阳能开发研究的单位160多个,专业科技人员3000多人,生产太阳能设备的工厂百余家。许多太阳能的开发利用项目已经由研究试验逐步走向推广应用,并且取得了良好的节能和经济效果。

太阳能热利用是当前太阳能利用的主要方面,我国许多地方已用上太阳能热水器、太阳灶、太阳房、太阳能干燥器、太阳能制冷机、太阳能蒸馏器、太阳炉等等,是目前使用太阳灶和太阳能热水器最多的国家。

我国从50年代开始研究太阳能电池,首先研制成功的是硅电池,并于1971年3月第一次用到我国发射的第二颗人造卫星上,在太空中运行了8年3个月。以后太阳能电池逐步推广应用到航标灯、铁路信号灯、割胶灯、黑光灯、电围栏、气象通信、电视差转台、旅游船、钟表、台灯、蒙古包照明等许多方面。我国自行设计安装的功率为10千瓦的太阳能实验电站,已分别在甘肃榆中县、西藏草吉县和北京大兴县建成。5个生产太阳能电池的合资企业,年生产能力可达5000千瓦。

有关专家估计,1年里投射到我国陆地上的太阳能大约是1亿亿千瓦小时,相当于12万亿吨标准煤。同如此丰富的太阳能资源相比,我国目前已经开发利用的那一点点太阳能,实在是太少太少了。

当然,不光中国,全世界的情况也是如此。无限丰富的太阳能资源同它作为生产能源对人类所作的贡献相比,前者是那样的大,后者是那样的小,实在不成比例。有的人这样说,太阳能的利用,现在还处于上世纪末石油所处的状况。在本世纪,石油用了65年的时间,终于取代煤炭成为能源舞台上的“第一号角色”。可是,在今后的60年或70年内,太阳能的开发利用,无论在技术上还是在经济上,是否也能取得像石油在本世纪所取得的那样显赫的成就吗?

但愿如此。

一些科学家和工程师们已经看到了这个远景,他们甚至提出了一些相当现实的设想。比如,有一些专家建议,到2000年,可以在占全球沙漠总面积4%的土地上,配置大面积的太阳能电池板,然后把所获得的电能通过超导电缆传输到阳光少的地区,这样就能满足全世界很大一部分电能的需要。

看到这里,你也许会忍不住想,现在应该好好学习,打好基础,努力掌握现代科学技术,将来更好地为发展我国的太阳能事业,为解决困扰人类社会的能源问题作出贡献。

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