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为什么说太阳能发电是最环保的能源?
2019-01-04

太阳每天源源不断地向地球辐射能量,地球上生命能够维持的本质,也是依靠着太阳辐射的能量,但是其实地球接收的太阳的能量,本身只占了太阳向外辐射的能量的非常小的一部分,为太阳向宇宙空间放射的总辐射能量的二十二亿分之一,但是就是这一小部分也足够地球上万物生长了。

世界气象组织1981年公布的太阳常数值是1368瓦/平方米,太阳辐射通过大气,一部分到达地面,称为直接太阳辐射;另一部分为大气的分子、大气中的微尘、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太阳辐射一部分返回宇宙空间,另一部分到达地面,到达地面的这部分称为散射太阳辐射。到达地面的散射太阳辐射和直接太阳辐射之和称为总辐射。太阳辐射通过大气后,其强度和光谱能量分布都发生变化。

到达地面的太阳辐射能量比大气上界小得多,经过大气吸收以及反射等,地表能过接收的面积大约为1000瓦每平方米,地球接收的总量,大约为110亿亿度电。而我们假设能把地球表面所有的地方都能铺满太阳能电池板。那么1年的发电量大约也有10亿亿度。而2016年全球总发电量为25万亿度。是地球接受太阳能的4万分之一。

地球的温度为什么能保持平衡

地球的温度变化依赖着大气层、洋流、合适的自转速度等其他行星不一定具有的特性,保持在一个相对稳定的区间,但是春夏秋冬,东南西北,温度的差距还是很明显的——因为地球围绕太阳公转的轨道平面与地轴本身的角度,南北半球不同时间接受的太阳辐射是不同的,因此北方冬天气温会降到零下三十摄氏度,夏天则可以高到零上三十摄氏度,中间六十度的差距,考虑地球巨大的体量,接受和散失的能量非常巨大;同时一个地区昼夜之间也会有比较明显的温度差异,这就是因为黑夜没有被太阳照射到的部分地球会向宇宙辐射能量,从而温度降低。所以,地球的温度是一直在变化的,这种变化正是因为地球接收和释放的能量的波动,并不违反能量守恒定律。

地球在四十多亿年来一直沐浴着太阳的光辉,太阳每时每刻都慷慨向地球辐射能量。按一般性的理解,地球应该是越来越暖和的,甚至应该是炎热的。然而实际上地球并没有变得更暖,在地球漫长的岁月中还遭遇到了四次冰河时期,地球是沿着:寒冷——温暖——寒冷——再温暖——再寒冷……周而复始,循环往复的,从来没有变得炎热!

那太阳辐射到地球的能量到哪里去了?所有的有温度的物体都能产生辐射,高温物体辐射可见光和紫外线(短波),低温物体辐射红外线(长波)。太阳表面温度高向地球辐射紫外线和可见光,地球表面温度低向宇宙辐射红外线!地球维持气候变化,自转和绕太阳公转需要消耗能量,还有极少数的能量,转化为煤、石油和天然气储能起来,在漫长的几十亿年中,基本上达到一种动态平衡,所以在一个较长的时间内地球表面温度几乎恒定!

 

消耗化石能源导致全球气候变暖

化石能源是指由生物体经过亿万年形成的煤、石油、天然气等,是不可再生的能源,它们都是数亿年前植物和动物残骸演化而成,所有化石燃料是由碳氢化合物组成,目前化石燃料占工业世界能源的八成来源。尽管化石能源和太阳能相比,少得可怜微不足道,但是,化石能源经过数十亿年的储备,被人类用几百年的时间消耗,所产生的热量和二氧化碳数量也是很惊人的,有可能破坏既有的气候平衡。

人们焚烧化石燃料,如石油,煤炭等会产生大量的温室气体,这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度透过性,而对地球发射出来的长波辐射具有高度吸收性,能强烈吸收地面辐射中的红外线,导致地球温度上升,即温室效应。全球变暖会使全球降水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上升等,不仅危害自然生态系统的平衡,还威胁人类的生存。陆地温室气体排放造成大陆气温升高,与海洋温差变小,近而造成了空气流动减慢,雾霾无法短时间被吹散,造成很多城市雾霾天气增多,影响人类健康。今日,我们的地球比过去两千年都要热,如果情况持续恶化,于本世纪末,地球气温将攀升至二百万年来的高位。

 

太阳能发电不会破坏地球气温平衡

太阳能发电是利用电池组件或者热能机将太阳能直接转变为电能的装置,它不会消耗化石燃料,在地球气温平衡系统中,它不会多产生能量;太阳能电站建在屋顶和地面,也没有温室气体排放,不会影响地球对外辐射;太阳能电站一般建在无法种植的土地上,因此不会对地球上其它绿色植物(包括藻类)吸收光能产生影响。


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