太陽能的無限可能

盡管太陽能到電能的轉(zhuǎn)換需要付出一些代價，但太陽能相比其他能源的優(yōu)勢太明顯：穩(wěn)定且總量巨大。穩(wěn)定，是指太陽還能穩(wěn)定燃燒至少數(shù)十億年；總量巨大，體現(xiàn)在人類每年所消耗的能量，還不到地表可利用太陽能總量的0.1%。據(jù)估算，一年內(nèi)地球接收到的太陽能總量高達驚人的66×1022焦耳，上千倍于人類目前能量的年消耗量。

鏈接 幾乎所有能源都與太陽能相關(guān)

煤、石油和天然氣等化石燃料是由古代植物和動物在數(shù)百萬年前經(jīng)過地質(zhì)年代的壓縮和變化形成的。這些能源的原始能量來源，是古代生物在生長過程中通過光合作用吸收的太陽能。

水力發(fā)電是利用重力勢能進行發(fā)電，但這些重力勢能最初來自太陽。太陽蒸發(fā)地表水，給予水分子以能量上升到高空，形成降雨，降落在海拔較高的山區(qū)。也就是說，水之所以能抵達高山，大部分能量都是太陽提供的。

風能發(fā)電是將風的動能轉(zhuǎn)化成電能，而風則是因為地球表面不同區(qū)域受到太陽輻射的不均勻加熱，由氣壓梯度差而產(chǎn)生的氣流。

只依靠陸地，我們可以接收多少太陽能？

即便如此，陸地面積也不能100%用于太陽能發(fā)電，畢竟不是所有陸地都適合鋪設(shè)太陽能發(fā)電面板，我們還需要土地用以生活、工作、耕種、放牧，地球上還有森林、沼澤、湖泊等各種生態(tài)系統(tǒng)，這些地區(qū)都不太適合完全改造成太陽能發(fā)電廠。此外，那些常年被冰雪覆蓋的寒冷地帶顯然也不是適宜的選擇（能結(jié)冰表明這里的太陽能并不充沛）。在綜合考慮各種因素以后，我們需要將可利用的陸地面積再次削減一半。

如果全人類所需要的能源完全由太陽能提供，那么我們需要鋪設(shè)多少面積的太陽能電池板？

下圖展現(xiàn)了全球各地區(qū)太陽能潛能的高低，藍色代表太陽能潛能低，紅色代表潛能高。圖中的六個圓形區(qū)域，每個的半徑為100千米。這六個圓形區(qū)域所接收到的太陽能總量，足夠滿足全球能源需求，足以說明太陽能的潛力是多么巨大。

鏈接 全世界最大的太陽能爐

位于法國的兆瓦太陽能爐（MWSF）是目前地球上規(guī)模最大的太陽能爐，于1968年建成。這座設(shè)施的核心是一塊約八層樓高、1830平方米大的巨型拋物面反射鏡。在周圍的開闊地帶，分布著一組由63個定日鏡組成的精密陣列，其總面積高達 2835平方米。

定日鏡將陽光反射至中央反射鏡上，再將光線精確聚焦到實驗樓內(nèi)的一個直徑僅為80厘米的區(qū)域，太陽能量高達約1兆瓦。區(qū)域內(nèi)的物體可以在幾秒鐘內(nèi)被加熱到3000℃以上。這一技術(shù)讓科研人員能夠在不產(chǎn)生任何污染的情況下，探索物質(zhì)在極端高溫下的反應(yīng)特性。

液化陽光，把太陽能存起來

太陽能充沛，如何實現(xiàn)它的儲存？有人提出可以利用太陽能發(fā)電制取氫氣，從而將其轉(zhuǎn)化為氫能。氫能雖好，但因其體積密度低，運輸成本和危險系數(shù)都極高，氫并非太陽能發(fā)電最理想的儲能介質(zhì)。

中國科學院院士李燦提出，利用“液態(tài)陽光甲醇”可以有效儲存太陽能。它的基本原理很簡單：利用太陽能等可再生能源電解水制取氫氣和氧氣，再利用氫氣和二氧化碳制備甲醇。這樣一來，太陽能就搖身一變，轉(zhuǎn)化成便于儲存、運輸?shù)募状家后w。

液態(tài)陽光項目不僅關(guān)系到兩大清潔能源的發(fā)展：綠色氫能和綠色甲醇燃料，而且有利于我國實現(xiàn)“雙碳”目標。

太陽能作為一種清潔、可持續(xù)的能源，具有巨大的潛力和價值。通過科技創(chuàng)新，我們正逐步克服能源儲存與利用的挑戰(zhàn)，我們對太陽能的利用還有寬廣的發(fā)展空間。