頭圖
地球上“萬物生長靠太陽”。
這是由于太陽表面溫度可達到5000攝氏度,內(nèi)部溫度為1500萬攝氏度,太陽能經(jīng)過1.5億KM的飛行,到達地球,為地球提供能源。
達到地球的能量,47%的能量被地球表面吸收,19%被地球的大氣層吸收,34%的能量被地表和大氣反射。
世界氣象組織(WMO)1981年公布的太陽常數(shù)值是1368瓦/平方米。
根據(jù)德國航空航天技術(shù)中心的推薦,不同地區(qū)太陽能熱發(fā)電技術(shù)和經(jīng)濟潛能數(shù)據(jù)及其技術(shù)潛能基于太陽年輻照量測量值大于6480兆焦耳/平方米年。
世界太陽能輻照量最高的國家為:
埃及:太陽年輻照總量:10080兆焦耳/平方米年
阿爾及利亞:太陽年輻照總量9720兆焦耳/平方米年
摩洛哥:太陽年輻照總量:9360兆焦耳/平方米年
中國的太陽能輻射強度,在3344兆焦耳/平方米至8400兆焦耳/平方米年。
這樣,世界的太陽能輻照強度為3344兆焦耳/平方米到10080兆焦耳/平方米年。
太陽能利用的主要方式是太陽能光伏發(fā)電、太陽能光熱發(fā)電、太陽能低溫?zé)崂谩?/p>
太陽能光伏電池轉(zhuǎn)換效率對比表
太陽能光伏發(fā)電的效率為15%到25%。
太陽能光熱發(fā)電及太陽能低溫?zé)崂玫男试?0%-80%之間。
因而:太陽能的利用的效率在15%到80%之間。
這樣可以的確定:世界的太陽能輻照總量年為3344兆焦耳/平方米到10080兆焦耳/平方米年。
太陽能的年利用量為:501兆焦耳/平方米到68064兆焦耳/平方米年。
(為何我們使用地心能來代替地?zé)崮苓@個詞匯,因而地?zé)崮艿膬?nèi)涵和外延不準確,具體內(nèi)容請看我們以前的文章)。
目前在世界上有五千多個關(guān)于地?zé)釡y定的數(shù)值,大陸上有數(shù)百個,大洋中有數(shù)千個,對于所測地點的溫度梯度和巖石的導(dǎo)熱率,進行了比較嚴格的測定。經(jīng)過李(Lee)和耶達(Uyeda)在1965年的整理,計算出在全球的熱流值大致在0.5至2.5微卡/平方厘米(0.5至106.4兆焦/平方米·秒)的范圍內(nèi),個別高熱通量的地方,該數(shù)值可以超過8微卡/厘米 2·秒(340.6兆焦/平方米·秒),全球的熱流平均值約為 1.4 微卡/厘米 2·秒(59.6兆焦/平方米·秒)。
在不同的地質(zhì)區(qū)域,這種熱流值呈規(guī)律性的分布,如大陸架地區(qū),該值平均為 0.9 微卡/厘米 2·秒;在近代山地地區(qū),趨向于較高的數(shù)值,約為2微卡/厘米 2·秒;在大洋海嶺的頂部,數(shù)值最高,介于3微卡/厘米 2·秒與8微卡/厘米 2·秒之間。
在中國西部及鄰區(qū),伊塞克湖的平均熱流為48.3mW/m2,湖岸鉆孔為54.4mW/m2,比以往調(diào)查的低10到20mW/m2。
在中國東部及鄰區(qū),平均熱流為(60mW/m2)(汪集旸等,1988;胡圣標等,2001)。熱流資料顯示中生代末、古近紀初裂谷發(fā)育階段古熱流達80mW/m2(汪集旸等,1988;胡圣標等,2001),新近紀以來巖石圈熱狀態(tài)逐步衰減,降到目前所觀察的63mW/m2。
朝鮮半島的熱流值變化范圍為46~134mW/m2,其平均值為70mW/m2。
因而,全球的熱流值為21.28兆焦/平方米·秒至304.6兆焦/平方米·秒的范圍內(nèi),全球的熱流平均值約為59.6兆焦/平方米·秒。
由于地球的熱流是24小時持續(xù)的流動,因而可以轉(zhuǎn)換為每年的熱流總量:
全球的地心能的熱流平均值約為1.88乘10的9次方兆焦/平方米年;
全球地心能的熱流值最小為:0.67乘10的9次方兆焦/平方米年
全球地心能的熱流值最大為:9.6乘10的9次方兆焦/平方米年;
因而,以全球的地心能的熱流平均值與太陽能年輻射量相比,地心能每年每平米傳輸?shù)臒崮苁翘柲艿?86507倍,其最低為66468倍,最高為287081倍。
簡而言之,按照每年每平米比較,地心能比太陽能的能量約高19萬倍。
比喻而言:如果太陽能是在沙漠中取水,那么地心能就是在大海中取水。
我們再來了解一下具體的使用情況:
地?zé)崮荛_發(fā)主要的技術(shù)在于地供暖、洗浴等低溫?zé)崂?,主要是的技術(shù)是地源熱泵技術(shù),將地?zé)嶙鳛闊岜玫臒崮艿奶峁┓?,然后再使用電力,將熱能的溫度提高,用于供暖和洗浴?/p>
通過這種技術(shù)使用的100-200米深度的地?zé)?,因而,其?jīng)濟性完全可以使得用戶可以接受。
從上圖中,我們可以看到,地?zé)岚l(fā)電僅僅為0.5%。
根據(jù)2020年世界地?zé)岽髸慕y(tǒng)計,2020年直接利用地?zé)崮艿膰?地區(qū)有88個,全球地?zé)嶂苯永谜酆涎b機容量為1.08億千瓦。2010年以來,全球地?zé)岚l(fā)電累計裝機容量逐年增長趨勢,2020年全球地?zé)岚l(fā)電裝機容量16GW。截至2020年底,全球可再生能源發(fā)電裝機容量達2799.1GW,地?zé)岚l(fā)電僅僅占0.5%。
地?zé)岚l(fā)電主要是采用地?zé)岬臒崴约霸跓岣蓭r中存儲的熱能。地下的熱水受到資源的限制,因而,只有很少的資源可以開發(fā)利用。熱干巖的開發(fā)受制于技術(shù)、經(jīng)濟性和安全性,因而也難以利用此技術(shù)進行大規(guī)模的發(fā)電。
中國的地?zé)岬拈L期規(guī)劃,將熱干巖作為主要方向。
這樣,我們可以得出地心能與太陽能的比較優(yōu)勢:
1、距離:地心能比太陽能近23481倍
地心能的熱源與地表距離6371公里,而太陽能與地球的距離是149600000公里,從距離上看太陽能比地心能遠23481倍。
2、在地表可以取得的能源數(shù)量:地心能比太陽能高186507倍
地心能的熱流平均值與太陽能年輻射總能量比,地心能每年每平米傳輸?shù)臒崮苁翘柲艿?86507倍。
圖片來源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院
3、實際應(yīng)用:地心能僅是太陽能發(fā)電的1.8%
太陽能光伏發(fā)電占26.83%,而地?zé)岚l(fā)電僅為0.5%;
4、質(zhì)量:成品電比半成品電
太陽能光伏發(fā)電是“半成品電”或“垃圾電”,不能被直接利用,需要二次加工后,才可以被使用;但是地心能的電力是成本品電,無需進行二次加工,就可以立即使用。
5、發(fā)電時間:連續(xù)穩(wěn)定比分時波動
地心能的發(fā)電是每天24小時穩(wěn)定持續(xù)發(fā)電,太陽能光伏只能在有太陽能光時發(fā)電,每天只能在6-12小時發(fā)電;
如果將太陽能比作為魚,地心能比作為熊掌,魚我所欲也,熊掌亦我所欲也。
既然地心能比太陽能有這么多的優(yōu)勢,為何舍熊掌而取魚呢?
這里的道理我實在想不出來,因而,懇請各位萬能的讀者來指點迷津。
我們將在后續(xù)的文章中,揭示其中的奧妙。