阳光照耀大地和海洋,水汽蒸腾,飘飘袅袅汇成白云,风卷云聚,云化为雨,雨水入溪河而终归海洋。太阳主宰着地球水与风的循环,造就了万物的繁盛。在经历了烟尘污染的教训之后,人类也学着直接汲取阳光能量,发明了无数大小不一的光能器件。
世界上太阳能光伏发电量最大的国家是中国。截至2021年底,中国总装机容量超过309吉瓦,约占全球累计装机容量的36%,超过欧洲与美国的总和。中国是全球光伏产业链中心,2021年全球市场份额高达84%,是当之无愧的世界第一。
世界单机聚光面积最大、吸热塔最高的光热电站也位于中国。2019年建成的敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站,设计年发电量达3.9亿千瓦·时,每年可减排二氧化碳35万吨。这座光热电站吸热塔高达260米,由12000面反射镜汇聚阳光的热能,总反射面积达140多万平方米,超级镜子阵列令人震撼。
在法国南部有一处著名景点,叫奥迪洛太阳能炉(OdeilloSolarFurnace),是一座由近万面镜子组成的巨大炫目太阳能炉,自20世纪60年代末投运,一直保持着最大太阳能炉的世界纪录。63块平面镜像向日葵一样随着太阳移动,将太阳光线反射到近2000平方米的抛物面镜上,然后由抛物面镜将光线聚集到一个平底锅大小的圆形区域,产生超过3500℃的惊人高温。我们常说“真金不怕火炼”,实际上只要超过1064℃黄金就能被熔化,熔点最高的金属钨也只要3380℃就变成液体,所以这座太阳能炉能够轻易地熔化地球上的一切金属。因此,这座太阳能炉成为研究高温材料的绝佳设备,为法国科学研究作出了巨大贡献。
人类总是向往天空,但现有的飞机都要消耗大量燃油才能在天空中自如飞行。不用燃油能不能飞上天空?“阳光动力2号”给出了肯定的答案。2016年7月26日,世界上最大的太阳能飞机“阳光动力2号”成功降落在阿布扎比机场,完成了人类首次太阳能环球飞行。为了安装17000多块超薄、高效的太阳能光伏电池板,这架飞机设计了翼展72米的机翼,还把机身和尾翼的面积都铺满了太阳能电池。由于采用了极轻且承载力强的材料如碳纤维、泡沫,这架体积几乎与最大的商用客机A380(79.75米)相当的飞机质量仅为2300千克,这两吨多的重量还包括四架13.5千瓦的发动机和633千克的锂离子聚合物电池。“阳光动力2号”的飞行数据还不够理想:其运载能力有限,仅能搭载1人;速度较慢,仅与高速公路上的汽车速度相当;较小的质量与过大的翼展,带来抗风能力差的隐患。即便如此,作为全太阳能飞行的初步尝试,“阳光动力2号”的成功仍有积极意义。
相比之下,全太阳能轮船的情况要好很多。世界最大的太阳能船是图拉诺星球太阳号(MSTuranorPlanetSolar),由位于德国基尔市的KnierimYachtbau造船厂建造,其中心船体长30米,宽15米,重约60吨,造价1250万欧元。图拉诺星球太阳号以总面积达500多平方米的太阳能电池板为能量源,船上配备了总重8.5吨的锂离子储能电池,全部储能电池需要两天时间才能充满电,所储存的电量可在没有阳光的情况下,保证船只3天的正常航行。船只的动力装置是两个60千瓦的电动引擎,最大航速约26千米/小时,可搭乘50名乘客。船名中的“Turanor”取自畅销小说《指环王》,意为“太阳的能量”。图拉诺星球太阳号在2012年完成了为期18个月的环球航行,成为世界最大太阳能船的纪录保持者。
人们都知道荒漠地区非常适合建设大规模光伏电站,却不一定了解在水面上也可以建设光伏电站。全球最大的浮动太阳能发电场,位于泰国东北部乌汶府的诗琳通大坝,总占水面积为121公顷,总安装量为58.5兆瓦,由中国能源建设集团山西省电力勘测设计院承建。水上光伏电站具有明显的优点:水可以有效降低光伏板的热效应,避免光伏板过热造成光转化效率下降;水上建设不占用土地资源;光伏板覆盖水面减少蒸发造成的水量损失;光伏板遮阳抑制藻类生长,缓解藻类造成的水质恶化。
太阳能量无处不在,太阳能的利用方式变化万千。小小的太阳能电池让手表、计算器省去充电的步骤,随时随地补充能量;太阳能光伏树将户外充电功能与遮阴结合起来,给人们带来极大方便;太阳能电站逐渐取代传统的火力发电站,源源不断地供给绿色电能;如同张开的翅膀一样的太阳能电池阵列,让航天飞行器在太空中遨游,探索神秘的宇宙。洒向世界的阳光,被郁郁葱葱的植物吸收并衍生万物。如今,承接阳光的群体又多了光伏板和聚光镜,它们也像植物一样,把散落在世界各处的阳光变成人们需要的电力、光明、动力和温暖,使人们的生活更加美好。