太陽能即可完美解決地球能源問題，為什麼還要折騰核聚變？

2020-10-18 星辰大海種花家

太陽能可能是地球上最豐富的資源之一，假如人類能實現高效利用和儲存電能的話，那太陽可以完美的解決人類的暫時能源問題！為何是暫時？我們來簡單分析下。

一、太陽的輻射功率有多大？

太陽向宇宙空間輻射的總功率達到了3.8×10^26W，1.5億千米外，半徑達到了6370KM的地球獲得的獲得的總功率達1.7×10^17 W，地球上獲得輻射功率約為1.4KW/平方米（中午、赤道地區）！當然這個平方米需要注意下，是朝向太陽垂直面積，因此和時間與緯度有很大的關係！

全球輻射量示意圖，很明顯赤道地區比較強，而兩極明顯降低，而差異非常大！

輻射的吸收與反射示意圖，有很大一部分會重新反射回宇宙！

二、我們需要多少太陽能電池才能滿足要求？

2017年，中國用電量為63077億千瓦時，這需要1542979452平方米100%轉換效率的太陽能電池每天8小時發電！但實際情況比較慘：

1、如果效率只有20%，商業運行已經很高了，那麼將變成7714897260平方米

2、如果只能發電4小時，那麼將變成：15429794520平方米

3、如果全年只有一半的好天氣，那麼是：30859589041平方米

合計需要：30859.6平方千米的太陽能電池陣列！

總計需要：175.67千米邊長的太陽能電池陣列！

我國輻射功率示意圖，能滿足1.4W以上的還是不多的，在沿海地區還因為天氣原因大打折扣！

三、太陽能電池即可滿足要求？

我們在計算太陽能電池的發電量時，只能計算8小時甚至更低，當然這原因很簡單，因為太陽的並不是無時不刻都在的，夜間也陰天就無法有效使用太陽能，只能用太陽能的二次能源，比如天然氣或者水電煤電潮汐電站等！因此必須還要有一套大功率的儲能設備，以備在夜間和陰天時提供電能！

1、抽水蓄能型

2、電池蓄能型

3、壓縮空氣或者飛輪蓄能型

4、電解水蓄能型

......

無論哪種都無法完美解決太陽能這個不均勻的問題！

四、空間太陽能電站？

這是完美解決大氣反射、晝夜交替、陰雨天氣與季節更替等弊端的方案，但又跑出來一個大問題，即如何向地面傳輸？

1、微波傳輸？

2、雷射傳輸？

但無論哪種都會在大氣層中留下一個死亡通道，人類的太空飛行器可以設置軌道避開，但鳥類卻無法避免，比如在太陽能鏡面聚焦陣列中心就是一個烤鳥場！

西班牙塞維亞附近的集中太陽能發電廠！

但中心焦點附近是一個不折不扣的死亡區域！如果是空間太陽能電站，那麼這個死亡區域將會更大，從天空一直到達地面，都鳥類一旦進入絕對不可能倖免！

五、地球能源稀缺嗎？

其實地球能源一點都不稀缺，但收集與利用比較困難，比如太陽能就非常明顯不能徹底解決問題，水電、風電、潮汐、火電與核裂變等都不能徹底解決，只有未來的核聚變才是真正的希望所在！近乎無限的聚變能是人類所渴求的，但實現也最難！當然在核聚變電站實現之前，我們唯一能做的就是將常規與核裂變能源利用到極致，萬一核聚變需要很久以後才能實現呢？但人類的生存與發展卻是刻不容緩的！

相關焦點

  • 核聚變:世界未來的清潔能源
    但我們想實現的，不僅僅是利用太陽能，而是在地球上造出一個「迷你太陽」，也就是核聚變。　　如果我們能解決各種極為複雜的科學和工程問題，便能通過核聚變獲取清潔、安全、無窮無盡的能量了。只要每日從水中提取出一千克的氘（氫的一種同位素），產生的電量就足夠成千上萬個家庭使用。
  • 德國正在研製「核聚變機」, 這東西能解決世界能源危機!
    原標題：德國正在研製「核聚變機」, 這東西能解決世界能源危機! 話說當年德國要是老老實實的發展，估計現在我們早就可以上火星了吧！？德國人的腦迴路真的有點不一樣的感覺。
  • 為什麼太陽能控制核聚變,而人類卻不行
    事實上，太陽基本是勻速向四周發射能量的，除了偶爾的波動，某些時候，太陽也會爆發一下，或者歇息一下，但總的來說，太陽能控制自身的核聚變。人們更希望能實現核能的民用和商用，但是，在核能民用和商用的研究中，遇到了大問題，因為無法控制核聚變反應，而失去控制的核聚變往往只是炸彈。那為什麼太陽能控制核聚變，而人類不行呢？我們先來分析太陽，太陽內部的核聚變是因為高溫高壓，所有的恆星也都是如此，因此恆星一般都比較巨大，而「失敗的恆星」往往都是因為質量太小，它內部達不到核聚變反應所需要的高壓。
  • 核聚變是宇宙中最完美的能源？研究者：在這種能源面前不算什麼
    我們平時總說人類之所以看起來發展緩慢，至今沒有辦法飛出地球、飛出太陽系，其實都是因為人類發展的速度太慢了，且人類的壽命也十分短暫。所以，我們才會感覺自己被束縛在地球上。可其實除了這兩點原因外，真正將人類束縛住的還有一種我們平時生活中離不開的東西——能源。
  • 為什麼要做人工太陽?可控核聚變為什麼是終極能源?
    為什麼要掌握可控核聚變為了解決煤炭石油資源的壓力，同時提高能量的轉化率，人類對能源的渴望愈發強烈。當科學家發現太陽擁有幾乎無窮無盡的能量的時候，他們萌生了一個大膽的想法，在地球上製造出一個微型人造太陽，一勞永逸的解決能源問題。
  • MIT科學家擬建新核聚變反應堆 有望實現全面清潔能源利用
    與之相反的是，核聚變將輕原子核結合在一起，形成重原子核。當產生的原子的質量小於參與反應的原子的質量時，多餘的質量就會轉化為能量，釋放出大量光和熱，而且不會釋放出任何核輻射。核聚變不會產生二氧化碳等溫室氣體，也不會產生其他汙染物。而反應所必需的燃料——氫氣，在地球上的儲量足以滿足人類長達數百萬年的一切能源需求。
  • 如果可控核聚變實現無限能源,還有建設戴森球的必要嗎?
    特別是進入工業文明之後，人類社會對能源的需求呈指數級增長，而僅靠傳統能源的供應模式，無論是從供應數量、儲存總量、利用效率等方面，都越來越不適應這種日益增長的需求，於是在提高化石能源勘探能力、提高能源利用效率的基礎之上，逐漸發展了太陽能、風能、水能、生物質能、核能等新型清潔能源，但是能源緊缺問題始終無法得到有效地解決。
  • 如果可控核聚變實現無限能源,戴森球還有存在的意義嗎?
    自古以來，能源問題一直與社會發展息息相關，同時能源問題也是未來100年制約人類發展的重要因素。隨著人類社會文明的進步，人類對能源的需求也越來越多，目前的情況已經是「青山在」也無法滿足人類的能源需求。在核聚變的過程中可以釋放出大量的能量，並且要比核裂變清潔得多，還有核聚變所需的氚在地球的海水中都可以找到，解決了原料問題。眾所周知，核聚變反應所釋放的能量是巨大的，而可控核聚變也被譽為能源領域的「聖杯」。什麼是可控核聚變？
  • 全球首座核聚變反應堆或於2025年投入運行 有望實現全面清潔能源利用
    與之相反的是，核聚變將輕原子核結合在一起，形成重原子核。當產生的原子的質量小於參與反應的原子的質量時，多餘的質量就會轉化為能量，釋放出大量光和熱，而且不會釋放出任何核輻射。核聚變不會產生二氧化碳等溫室氣體，也不會產生其他汙染物。而反應所必需的燃料——氫氣，在地球上的儲量足以滿足人類長達數百萬年的一切能源需求。
  • 能源歸途：核聚變
    當前，人類使用的能源主要有化學燃料、裂變核能、太陽能、風能和水能，以及地熱能等。這些能源在使用過程中都存在一些弊端，如汙染環境、資源枯竭、利用率低、受地域限制大等，難以長期滿足人們日益增長的能源需求。作為一種既清潔安全，又取之不盡、用之不竭的理想能源，聚變核能開始進入人們的視野。
  • 人類為什麼要研究可控核聚變?
    歡迎大家閱讀本期的鵬楊科普，在前兩天的文章中給大家說了一下人造太陽的事情，其中我們說到了可控核聚變的問題，但我們並沒有談到可控核聚變的用途，沒有說到我們人類為什麼要花這麼大的精力去實現可控核聚變，若是實現了到底能有什麼作用？本期的內容我們就主要來說說可控核聚變的用途。
  • 核聚變新用途:竟能獲取清潔能源
    所謂「微縮太陽」，指的是能夠提供充足、低廉的清潔能源的核聚變反應堆。由於人類對化石燃料的依賴，當今世界的全球變暖愈發嚴重，急需找到其它能源加以替代。否則，成百數千萬人的未來將岌岌可危：水源和食品短缺可能會導致饑荒和戰爭。人們一直將核聚變視為一種可能的解決方案。但說辭永遠是「再過30年即可實現」，已經成了一個行業內的笑話。
  • 人類的下一個能源時代將利用什麼?核裂變還是核聚變
    能源這個話題一直是我們人類社會的核心話題，我們社會的發展每天的生活都需要大量的能源，而且隨著社會發展越來越快，能源需求量越來越大，而我們現在所使用的能源大部分都是化石能源。要知道化石能源是非常有限的，比如煤，看起來很多，但是根據人們目前的估算量，大概還能再使用200年。
  • 可控核聚變卡在了哪，還要讓我們等多久？
    在那些看得見卻還摸不著的未來技術中，最令人期待的莫過於可控核聚變技術了，因為人人都知道這項技術的實現將會徹底改變人類的生存方式。這麼說一點也不誇張，一個文明，特別是現代文明的發展與所能夠利用的能源是息息相關的，而可控核聚變技術只需要100噸的氦-3就可以滿足全人類一年的能源需求，也就是說對於現階段的人類而言，能源將會取之不盡用之不竭。
  • 人類掌握了可控核裂變,為啥還要艱難開發可控核聚變,有意義嗎?
    簡單的說，就是可控核聚變比可控核裂變厲害多了，好處多多了。而且可控核裂變無法從根本上解決人類發展進程的能源危機，只有可控核聚變才能夠真正解決這個發展瓶頸。人類對能量的認識和利用是逐步推進的。在猿人時代，人類的祖先們茹毛飲血，連最基本的能源都不知道。
  • 用核聚變拯救人類能源危機，中國是希望之光嗎
    但氫彈的核聚變反應是不可控的，所以它才能產生比原子彈大得多的威力。太陽為什麼不會爆炸？因為它的核聚變反應是可控的。由於太陽的質量足夠大，產生的強大引力指向內部，抵消了核聚變產生的向外的力，達到了一個平衡，因此太陽才不會炸裂，才會源源不斷地給地球提供了數十億年的能量，並且還將持續數十億年。
  • 用核聚變拯救人類能源危機，中國是希望之光嗎？
    但氫彈的核聚變反應是不可控的，所以它才能產生比原子彈大得多的威力。太陽為什麼不會爆炸？因為它的核聚變反應是可控的。由於太陽的質量足夠大，產生的強大引力指向內部，抵消了核聚變產生的向外的力，達到了一個平衡，因此太陽才不會炸裂，才會源源不斷地給地球提供了數十億年的能量，並且還將持續數十億年。
  • 如果核聚變研究成功，能否解決全世界的用電問題？未來會免費供應
    身處當今時代，電力資源成為了人們生活生產已然離不開的一種能源物質，我們各種家電的運營需要電力供應，工程各種機械設備的運作需要電力供應，這也給地區的供電系統帶來了極大的壓力。，水力發電以及核電站等均已到位，核聚變則成為了發電的又一技術渠道。
  • 當人類攻克核聚變的關卡之後,世界將會變成什麼樣呢?
    你是否想過這樣的一個問題：當人類攻克核聚變的關卡之後，世界將會變成什麼樣呢？很多人都說，這是無稽之談，但是，有時候，多一分猜想，未來就多一份可能的美好。能源還是以諧振法取得為佳，它的平值為零，猶如南北極和赤道的溫差關係，與太陽，宇宙背景，士地，動植物，總體平衡。核聚變與現行原子彈一樣並非完美。所謂戴森球只是假設，目前來看實現可控核聚變的可行性遠遠大於戴森球。至少可控核聚變已經是一個在實施的項目，而戴森球根本就是無稽之談，像劉慈欣的科幻一樣遙不可及。乍一看有道理，仔細一想，從化石能源直接到神級能源，中間需要有過度。
  • 月球能源利用前景:建太陽能發電廠(圖)
    嚴峻的能源危機迫使人類將目光轉向浩瀚的宇宙，而月球作為地球的近鄰是人類尋找地球以外能源的首選目標。目前，科學家正在努力尋找解決能源危機的辦法，他們將希望寄托在太陽能和核反應堆上(包括核裂變發電和核聚變發電)。然而，濃密的地球大氣層致使在地球上利用太陽能有許多不穩定因素；利用核裂變反應獲得電力的方法往往產生大量放射性廢料，容易造成嚴重的環境汙染。