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对能源革命的我见(二)

退休干部  夏国才

             

三、丰沛的太阳能和核能将逐步取代化石能源

地球拥有极为丰沛的太阳能和核能资源,它们将成为今后世界能源中的主体。简况如下:

1.太阳能。地球上最为丰沛的能源是太阳能。每年由太阳直接供给地球的能源,就多达17.8万瓦特(1瓦特等于11亿吨煤当量或52亿桶油当量),相当于人类一年能源消耗量的5000倍。具体说来,太阳能涵盖光伏电、风能、生物质能、水能、波浪能、海水温差能等。截至目前,水能已得到开发利用,可控开发利用水能资源主要是分布在非洲和亚洲。波浪能、海水温差能开发利用还处于实验和设计研究阶段,短期内,还难以得到推广利用。在今后的一个较长时间里,太阳能开发利用,重点是搞好光伏电和风电的开发利用。

进入21世纪以来,特别是近十年来,全球能源转型实现绿色、低碳发展成为国际社会共同使命。光伏电和风电得到高速发展。2015年全球可再生能源使用超过煤炭。2014年全球新增发电机装机总量的62%来自可再生能源。中国在能源转型过程中,起到了引领作用。2014年光伏电、风电装机已超过美国、德国,稳居世界第一,风电装机占到世界的一半以上,光伏电装机占世界的三分之一。近十五年来全球再生能源总耗资达3300亿美元,中国就占到三分之一。2017年我国光伏电、风电就业人数达300万人,超过了石油工业。光伏电、风电由于有随机性、被动性和间隙性特点,容量效应低,100kw电力,仅能满足0~10kw负荷的需要。

2.核能。地球有丰沛的核能资源,也是未来世界重要的能源支柱。具体说来,核能涵盖聚变能、裂变能和地热能。

1)聚变能。全球核聚变的燃料氘,存在海水之中的就有4.5万亿吨,而一座百万千瓦核聚变电站每年消耗的氘仅为304公斤。若采用氘—氚反应堆,就可以获得铀资源裂变获得的总能量。若采用氘—氚反应堆,获得的能量相当于铀聚变能量的一千倍。近半个世纪以来,我国和美、俄、欧等发达国家对于核聚变能的研制做了大量工作,在实验装置上实现了100秒放电,但离无限量商用放电还很远,许多重大问题还需要研究突破。聚变能使用将是21世纪以后的事儿了。

2)裂变能。地球高品位铀资源为2450万吨,可产生30万吨特瓦年的能量,相当于330万亿吨煤当量,为地球化石能源的100倍,足以成为世界持久能源的一个组成部分。目前世界上核电站(热中子堆)广泛利用的核燃料是铀235,而在天然铀中,铀235只占0.7%,而其余的99.3%为铀238,没有得到利用。这样天然铀资源就会在今后短时间内用尽。铀238的利用,必须通过增殖堆,使铀238转换为钚239。快堆技术的发展已有几十年时间,法、美、俄等国家做了大量工作,经历了实验堆、原型堆阶段,到1986年就有9座快堆248万千瓦投入试运行。我国也重视快堆技术开发,并列入了“863”计划,目前已研究出1万kw快堆实验堆。快堆核技术不仅可以充分利用铀资源,热效率可从30%提高到45%,还可以节约大量冷却用水。需要继续抓紧抓好快堆核技术开发利用。

3.地热能。地球有丰富的地热资源。地幔温度为1000℃~3700℃,地核温度为4500℃~6000℃。地热能主要来自铀、钍、铯、钾等放射性元素衰变所放出来的能量。每年由地球深部传送到地表热能相当于280亿吨标煤,为1978年世界能源总消耗量的3.8倍、每年火山、地震、热水活动消耗能源仅仅是地热能很少的一部分。从已发现的地热区来看,绝大部分都分布在板块边沿地带。大型地热带往往同火山带、地震带联系在一起。如:太平洋周围、地中海到喜马拉雅山沿线、非洲大裂谷及红海等地震区都是地热能源的富集带。地热能有广泛用途:

一是用于发电。美、日、俄、冰岛等十几个国家用高热值地热建起来总容量为130万千瓦地热电站。我国在上世纪七十年代在西藏羊八井和台湾宜兰县分别建设起来1000千瓦、1500千瓦地热电站。

而是用于冬季采暖。冰岛早在1928年实现了70%人口采用地热取暖。我国天津市建设起来380处600~1000米深地热井,基本上解决冬季采暖问题。

三是用于农业。冰岛多年来,用地热温室种植水果、蔬菜和花卉,供应的西红柿和黄瓜终年不断,还培育了香蕉、咖啡、橡胶等热带作物。

另外,地热能还可用于工业干燥、旅游业的浴用医疗等等。目前对地热能利用还不普及,还有更多的利用空间。

 

                                         政工处提供