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气象能源的利用及其特点

时间:2022-01-22 百科知识 版权反馈
【摘要】:太阳能是永久性能源,风能无疑亦可作为永久性能源。气象能不用燃料,不会给环境带来污染,因此是一种清洁的能源。气象能源不象矿物能源是一次性能源,它在用后,在一定条件下又可再用。首先气象能源的总能量虽然巨大,但不集中,分布面很广,能量密度低。对于气象能源在利用上的这些困难,提出了一些补救的办法。
气象能源的利用及其特点_气象与生活(上)

第二节 气象能源的利用及其特点

气象能源具有其他一些能源特别是矿物能源所不具备的优越性。

首先,它可以作为永久性能源,据估算,过去漫长的11亿年当中,太阳只消耗了它本身能量的2%,今后数十亿年太阳能也不会发生明显的变化,所以人们常以“取之不尽,用之不竭”来描述太阳能的持久。风是空气的水平运动,是地面接受太阳能不均匀而造成的,所以广义的太阳能包括风能。太阳能是永久性能源,风能无疑亦可作为永久性能源。其次,它普遍存在、无需运输。矿物资源是在一定地质地理条件下蕴藏的,就是开采出来,也要通过运输才能到达使用的地方。气象能到处都有,就地可取,当然也要有一定的条件。如全年风速≥3米/秒的总时数要在3000小时以上,太阳辐射全年要达120千卡/厘米2以上,就有较好的利用价值,只要一次性的投资,其能量就会源源不断“免费”供应,第三,它无污染,将太阳能和风能转换为机械能或电能,和石油、煤炭、天然气等产生的热力发动机大不相同。气象能不用燃料,不会给环境带来污染,因此是一种清洁的能源。第四,还可再生。气象能源不象矿物能源是一次性能源,它在用后,在一定条件下又可再用。

气象能源的利用也存在一些困难。

首先气象能源的总能量虽然巨大,但不集中,分布面很广,能量密度低。在标准状况下,空气密度仅是水的密度的1773,在相同流速下,要获得与水能同样大的功率,风轮直径要相当于水轮的2.78倍。太阳能的功率在最理想的时候也不过1千瓦/米2右,晴天情况下每天每平方米面积才能获得8千瓦·小时左右的能量,故太阳能的利用装置必须具有相当大的受光面积,才能采集到足够的功率,但是风轮和集热器过大,造价就会增高,这也是气象能源不能广泛使用的主要原因。不过这一障碍是暂时的,将来采用廉价的材料和提高利用效率,成本可以降低。其次稳定性差,太阳能除了有日变化和年变化外,还受云、雨的影响。风能也是一个随机变量,它受天气形势变化,地形等许多因素的影响,时有时无。此外当风速特别大的时候风力机有损坏的危险。

对于气象能源在利用上的这些困难,提出了一些补救的办法。例如,由于太阳能和风能有位相差,即冬半年风大、太阳辐射强度小,相反的夏半年风小、太阳辐射强度大,所以现在已经开始研究太阳能、风能联合能量装置,也有的是以风力提水,然后以水力发电,或者发展“风力机群”(风力网、风车场、风能田)增加风车数量,增大输出的总功率,但有人提出风力机群可能危害鸟群的生存,还产生噪声污染和干扰雷达及广播发射机;再有设立储能装置,以解决气象能源的间断性。

此外,人们提出一些设想,在遥远的太空中建造太阳能发电卫星,把太阳能变成电能供人类使用。美国空间技术研究很重视这一问题,还专门成立了太阳能卫星协会。太阳能发电在一般卫星上早已采用,现在想要建立太阳能电站,它置于高空,据估计这样一个电站的功率可达1.7兆瓦。

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