阳光普照只是个梦想

2024-12-01 15:51:00

太阳向宇宙空间辐射的功率超过1泽瓦(1泽瓦=1×1021瓦),其中二十二亿分之一到达地球大气层。到达大气层的太阳能,又有近三分之一被大气层反射,近四分之一被大气层吸收,只有不到一半到达地球表面。地球表面可接收的太阳能功率仍超过80拍瓦(1拍瓦=1×1015瓦),2019年全球能源消费总量约为584艾焦(1艾焦=1×1018焦),与太阳在两个小时内照射到地球表面的能量相当。

太阳送给地球的能量既然如此之多,是不是我们在地球上任意地点都可以随心所欲地利用太阳能呢?蜀犬吠日这个成语给了我们答案。这个成语出自柳宗元写给自己的粉丝韦中立的一封书信《答韦中立论师道书》:仆往闻庸、蜀之南,恒雨少日,日出则犬吠……然后始信前所闻者。这段话描述了中国四川日照条件很差,由于多云多雨,连动物都觉得太阳是个少见的怪物。

这种日照很少的地方在地球上并不少见,有的是因为地形影响了局部小气候,造成多云多雾,从而影响到地面光照强度。有的是因为所处地理位置较差,刚好处于太阳无法直射的位置,难以接收到充足的阳光。中国成都部分地区年平均日照时数每天不到3.5小时,贵阳、长沙日照条件与成都相近,欧洲大部分地区光照条件也是这样,缺少阳光的城市名单可以列成长长的一串,如都柏林、明斯克、莫斯科、哥本哈根等。可见,世界各地的太阳能资源分布并不是很平均。

日照充足的地区多集中于平原、沙漠、高原和赤道两侧区域,全球太阳能辐射强度和日照时间最佳的区域,包括中国西部地区、北非、南欧、中东地区、南非、美国西南部和墨西哥、澳大利亚、南美洲东西海岸等,日照不足的地区多集中于盆地、空气湿润地区和高纬度地区,如中国西南地区、东欧、北欧、英国、爱尔兰、波罗的海三国、俄罗斯西部等。

以中国为例,由于幅员辽阔,地形更具多样性,既有光照条件较好的区域,也有日照不足的地点。从太阳年辐射总量的分布来看,西藏、青海、新疆、宁夏南部、甘肃、内蒙古南部、山西北部、陕西北部、辽宁、河北东南部、山东东南部、河南东南部、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区,都属于太阳能资源丰富地区。青藏高原地区日照条件最佳,由于海拔高达4000米,大气层薄而清洁,透光性好,太阳光穿过大气层的损失率低;而且当地纬度较低,日照时间长,光线角度好。地处青藏高原的拉萨市,年太阳总辐射量达到8160兆焦/米2,年日照时间超过3000小时,号称日光城。而贵州情况则完全不同,贵州的海拔高度仅1000多米,大气层厚度明显高于青藏高原,而且地形复杂、气候湿润,民间流传着地无三尺平,天无三日晴的谚语,还有人附会贵阳的地名是来自阳光珍贵之义,可见光照条件确实不佳。

不同地区太阳能开发价值不同,从技术角度来看平均每天每平方米接收太阳的能量,要大于5千瓦·时才能满足开发条件,而从经济可行角度来看,平均每天每平方米接收太阳的能量,要大于5.6千瓦·时才能保证有足够的盈利空间。中国各地平均每天每平方米接收太阳能的量为2.6~6.5千瓦·时,中值为4.6千瓦·时,太阳辐射中值还达不到技术可开发标准,说明有相当一部分地区不具备开发太阳能的条件。总体来看,中国有些地区的太阳能资源比较丰富,和美国资源情况相当,比日本、欧洲条件优越得多,特别是青藏高原西部和东南部的太阳能资源尤为丰富,接近世界上光能条件最好的撒哈拉大沙漠。

太阳能受地理环境影响非常大,阳光普照只是个梦想,不能期望所有地方都有很好的太阳能资源,只有在日照条件较好的区域,太阳能资源才能有效利用。

阅读原文