是谁遮挡了太阳能

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  “热力的宝库中什么珍宝你赐给了我?在我幽深的心底编织什么梦想以各种各样的颜色?”泰戈尔的名言道出了全世界人人目睹又人人鲜知的一个沉重话题:当前全球能源的85%来自石油、煤炭和天然气,太阳能供电仅占全球供电量的1/30000。而根据《科学美国人》杂志报道,地球表面每年从太阳光中接收到的能量,是所有已知的煤、石油天然气以及铀的储藏总和的10倍左右。大约40分钟照射在地球上的太阳能,便足以供全球人类一年能量的消费。工业分析家们认为,只要利用地球上1%的沙漠来获取太阳能,可提供的电力比目前全世界用化石燃料所生产电力的总和还要多。
  那么是谁遮挡了太阳能?真的是因为缺乏良好技术,才使得太阳能无法进入主流市场?还是因为我们的经济体系,宁可耗尽地球上最后一点化石燃料,也不愿使用太阳这颗离我们最近恒星所散发的光亮?
  地球人是“太阳的子孙”
  阳光,我们最基本的能源,人类对它的利用其实何止千年。没有太阳哪来地球上的生物?正所谓“万物生长靠太阳”。
  太阳的巨大能量使古代人对它敬畏有加。埃及人在神庙中用公羊石雕代表太阳,而把他们的国王雕像放在公羊的头下,以示对太阳神的尊敬。古代巴比伦著名的汉穆拉比法典,是在巨大的石碑上雕刻的。在石碑上半段有一幅精致的浮雕,古巴比伦人崇拜的太阳神沙马什,端坐在宝座上,而巴比伦王国的国王汉穆拉比,恭敬地站在它的面前,沙马什正在将一把象征帝王权力标志的权标,授予汉穆拉比。古代印第安人也崇拜太阳神,自称是“太阳的子孙”。而日本人则把它们的天皇视为太阳神的儿子,并在国旗上安放了一轮红日。中国上古时代,太阳崇拜极为普遍,神农、夸父、轩辕、犬工等部族的图腾族徽上都有太阳,直接用太阳为号的有太吴和少吴。吴,古字形为太阳底下正立人形,表示太阳神。即使是到了今天,太阳对人类文明的影响也依然存在,人类仍然崇拜着太阳。
  人类利用太阳能历史
  实际上,利用太阳能并不是什么新颖的科技。早自人类社会诞生以来,房屋向阳取暖的观念,一直影响着社区的设计。随着城市的兴起,木质燃料的供给迅速减少,能源危机一触即发,公元前4世纪的商人,便靠着控制木材与相关进出口的市场而得势,贪婪可不是现代社会的产物。
  在许多考古遗迹中,都发现了使用太阳能的证据。向阳的房子可以节约木材与煤炭的使用,也可省下不少钱。公元4世纪时,小亚细亚的普里内城,4000位居民为了避开频繁的洪水,迁居至山边,而整个新城市的设计与排列就兼顾到太阳的走向,使得居民住起来能够冬暖夏凉。
  到了17、18世纪,玻璃使得太阳热力的利用变得更有效率,太阳能的引擎和机器,也都应运而生,其中包括太阳能蒸汽引擎。1912年,埃及出现了一座大型太阳能发电厂,每分钟能抽6000加仑的水,产生55马力的电力。这种新颖且成本低廉的发电方式,取代了肮脏的燃煤发电。
  但这一时期兴起的工业革命一方面要依靠消耗大量煤炭和石油等矿物资源,另一方面也带来了巨大的社会财富和进步,这极大地影响了人们的价值判断,疯狂的资源掠夺与疯狂的社会发展几乎使所有人都加入了这疯狂的队伍。
  现代太阳能科技的发展
  从20世纪至今,现代太阳能科技发展的历史大体可分为以下七个阶段:
  第一阶段(1900~1920)在这一阶段,世界上太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置,但采用的聚光方式多样化,已开始采用平板集热器,实用目的比较明确,造价仍然很高。
  第二阶段(1920~1945)在这20多年中,太阳能研究工作处于低潮,参加研究工作的人数和研究项目大为减少,其原因与矿物燃料的大量开发利用以及第二次世界大战有关,而太阳能又不能解决当时对能源的急需,因此受到冷落。
  第三阶段(1945~1965)在第二次世界大战结束后的20年,再次兴起了太阳能研究热潮。在这一阶段,太阳能研究工作取得一些重大进展,比较突出的有:1955年,以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基础理论,并研制成实用的黑镍等选择性涂层,为高效集热器的发展创造了条件;1954年,美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池,为光电电池大规模应用奠定了基础。
  第四阶段(1965~1973)这一阶段,太阳能的研究工作停滞不前,主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段,尚不成熟,并且投资大,效果不理想,难以与常规能源竞争,因而得不到公众、企业和政府的重视和支持。
  第五阶段(1973~1980)这一时期,太阳能开发利用工作处于前所未有的大发展。1973年10月爆发的中东战争进一步引发了世界范围的“能源危机”(有的称“石油危机”)。这次“危机”在客观上使人们认识到:现有的能源结构必须彻底改变,应加速向未来能源结构过渡。于是开发利用太阳能热潮再次兴起。1973年,美国制定了政府级阳光发电计划,太阳能研究经费大幅度增长,并且成立太阳能开发银行,促进太阳能产品的商业化。日本在1974年公布了“阳光计划”,其中太阳能的研究开发项目有:太阳房、工业太阳能系统、太阳热发电、光电电池生产系统等。这一次热潮对我国也产生了巨大影响,一些有远见的科技人员纷纷投身太阳能事业。
  第六阶段(1980~1992)20世纪70年代兴起的开发利用太阳能热潮,进入80年代后再次陷入低谷。许多国家相继大幅度削减太阳能研究经费,其中美国最为突出。导致这种现象的主要原因是:世界石油价格大幅度回落,而太阳能产品价格居高不下,缺乏竞争力;核电发展较快,对太阳能的发展起到了一定的抑制作用;太阳能技术没有重大突破,提高效率和降低成本的目标没有实现。
  第七阶段(1992~至今)由于大量燃烧矿物能源,造成了全球性的环境污染和生态破坏,对人类的生存和发展构成威胁。在这样背景下,1992年联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”,会议通过了《21世纪议程》和《联合国气候变化框架公约》等一系列重要文件,把环境与发展纳入统一的框架,确立了可持续发展的模式。这次会议之后,世界各国加强了清洁能源技术的开发,将利用太阳能与环境保护结合在一起,使太阳能利用工作走出低谷,逐渐得到加强。其特点是:太阳能利用与世界可持续发展和环境保护紧密结合,全球共同行动,为实现世界太阳能发展战略而努力;经济效益逐渐提高,太阳能产业化和商业化进程得到加速;国际太阳能领域的合作空前活跃,规模扩大,效果明显。   是谁遮挡了太阳能?
  目前的能源观念由来已久,其目的变成是使拥有能源的人以最大获利方式贩售任何种类的低成本能源,至于那些免费的能源来源,诸如阳光,风与地热根本不适合这套生产模式。
  即使在当今新世纪初发生原油短缺的问题,一些国家政府仍不愿发展太阳能的新技术。《金色阳光:太阳能建筑与技术两万五千年》的作者肯·布迪与约翰·柏林在书中提到:“华盛顿方面的态度,反映着一个受到低廉化石燃料无限制供给,以及核能发电万无一失所催眠的国家。”
  布迪与柏林点醒了我们,太阳能与煤炭、石油、天然气、核能甚至水电的情况不同,在它的背后并没有庞大的商业利益存在,自然也就不会出现强有力的游说团体。这才是真正阻碍太阳能发电普及的最主要因素,而不是之前我们一直以为的太阳能发电系统并不高的效率和高昂成本。
  近年来,欧洲一些城市对于选择使用太阳能电池发电的居民给予补助,但几乎所有的计划依旧要求用户继续维持在整个能源供应系统中,并将他们多余的能源卖回给电力公司,这规定严重地限制人们完全脱离电力系统而达到自给自足的能力。
  为避免影响收益,电力公司当然不会希望用户脱离电力网络,这种反太阳能的行为每天都在全世界上演着。
  另一方面阻碍太阳能利用的问题是逃避社会发展的正当需求。最近,在英国伦敦、奥地利维也纳、意大利米兰等都市,当地政府推行“把太阳能热水器请下楼”的事件。其实,中国的辽宁丹东市政府也曾“把太阳能热水器请下楼”。他们解释说,这是由于太阳能热水器较重,可能对房屋造成损害,所以不允许安装。
  其实不仅在丹东,好多中国的城市社区都将太阳能热水器拒之门外。他们的理由和伦敦、维也纳、米兰大同小异一国家规定个人不得擅自在楼房顶屋面、立面安装电视天线、太阳能热水器和堆放杂物。
  这些城市拆除太阳能热水器,是考虑到建筑安全问题,担心太阳能热水器会影响房屋的承重,加速房屋老化、渗漏,堵塞排风口,影响市容等。但这些问题的解决方案很多,比如在房产设计时就整体考虑,预留出位置,完全可以使安装的热水器做到整齐美观。而多利用一分太阳能就能少用一分电、煤和石油,对于这种利大于弊的好事,政府不应限制,而应该加以引导,更不应该因为不愿承担责任,不想麻烦而逃避社会发展的正当需求。
  根据非洲替代能源开发公司马克·汉金斯的计算,要对全世界每一户尚未有电的家庭供应20瓦的电(足够两只灯泡和一台收音机一晚上使用4个小时),就得生产6600兆瓦的电力一即目前全球年发电量的66倍。这样的需求显然不能依靠现有的供电系统,如果真的要这样的话,恐怕全世界的每一条江河都将布满水电站,每一个城市都将伴随着烟尘弥漫的火电厂,每一块美丽的土地上都将“生长”出不堪忍受的庞然大物——核电站。
  我们为什么不去更多地利用清洁,安静又安全的太阳能呢?
  是谁推动了太阳能?
  虽然一些地方的政府还无意促使太阳能的商业化,世界上还是有许多人投入到了太阳能的发展中来。2001年以来,全球太阳能的利用平均每年增长16%。仅仅在中国,太阳能热水器产业已经与燃气热水器,电热水器呈鼎足之势,其市场占有率还在不断提高。到2010年底,太阳能热水器的总产量已达到240000万平方米,总产值1300多亿元,为社会提供了250000多个就业机会,而中国太阳能热水器的年销售量为欧洲的8~10倍。这使得中国的太阳能热水器不论是生产量还是保有量,都居于世界第1位。2011年初,美国能源基金会中国代表处的一份研究报告指出,由于中国太阳能热水器的使用,每年可节约8000多万吨燃煤。
  据“看守世界协会”的统计,现在全世界至少有5000万个家庭正在使用光电电池自行发电。
  太阳能已创造出了许多的奇迹,而且它还在创造着。最近,美国得克萨斯举办了一场太阳能汽车赛,10辆太阳能驱动的汽车无声开动,平均时速达到80公里,15.5万个座位的赛场座无虚席,掌声雷鸣。大家不要小看了这80公里的时速,这是一场真正的绿色技术革命。这使人记起100年前,历史上第一次汽车大赛也是在美国,最高时速最多也就达到8公里,以至于一位观众站起来愤怒高喊:“换马来比赛!”实际上,太阳能汽车已经可以跑得更快了。2010年10月的世界太阳能汽车挑战赛中,德国和荷兰的大学生开发的Nuna-3太阳能汽车在30小时内从澳大利亚北部的达尔文市到达南部城市阿德莱德(距离为3010公里),第一个到达终点,平均时速达到106.8公里。
  中国太阳能开发应用前景
  加快太阳能开发和利用是中国经济结构转型的重要一环。目前,中国的太阳能开发和应用正走向世界前列,前景十分广阔,但也存在提升蓄电技术等一些需要尽快解决的问题。
  首先,技术提升是多位专家谈到的问题。亚洲开发银行副行长赵晓宇认为,中国的太阳能应用技术先进,但太阳能电池板的制造和提纯技术还有进一步提高的空间,必须加快引进先进技术,促进技术升级。亚洲开发银行信息系统和技术局局长兼能源委员会主席钱德则认为,提高太阳能转换效率是中国太阳能制造企业当前的迫切需要,为此,需要进行更多的技术研究。
  亚洲开发银行区域和可持续发展局高级顾问兼能源委员会执行主席特维认为,中国国内的太阳能技术信息分享还不够完全,需要加强企业和各研究院之间的信息共享。中国的太阳能企业还应该更多地参与境外投资,参与更多的海外合作项目,与国外的太阳能生产企业建立更广泛的伙伴关系。
  其次,成本太高是制约中国太阳能发展的主要问题。国家能源局新能源和可再生能源司副司长梁志鹏认为,中国生产太阳能的企业很多,已经在降低生产成本上做得很好。但总体而言,价格优势并不明显。为此,需要进一步加强技术革新,降低太阳能生产成本。
  赵晓宇认为,可以将硅的提纯等技术从中国转移到其他发展中国家,利用那些发展中国家低成本的劳动力和施工材料,在降低投资成本的同时也促进了南南合作。钱德也持相似观点。他认为,中国的太阳能企业可以将整个产业链的部分过程外包到其他具有成本优势的国家。此外,加大太阳能产量也是降低成本的途径。太阳能企业的产量平均每扩大两倍,成本将平均下降15%。
  第三是加快合理电价的确定。“太阳能发电系统对土地的需求很高,中国东部土地资源紧张,对电力的需求较大,西部土地和太阳能资源丰富,但又远离电力负荷中心。长距离输电、输配电成本太高,太阳能发电只能就地消化或者储存,但现在的蓄电技术成本也很高。”亚洲开发银行区域和可持续发展局能源专家周爱明这样对记者说。
  “中国的太阳能电价上网还处于发展初期,目前国家正在推动示范项目,加快合理电价的确定,”中国华电新能源技术开发公司常务副总经理李和平介绍说。据了解,西班牙、美国等发达国家均已采用上网定价方式,即由国家统一制订电价,电网必须保证以补贴价格收购太阳能企业生产的所有电力。泰国还对太阳能的加价采取了一种类似补贴的做法,即国家在上网时对太阳能发电给予加价,提供电价补贴,弥补投资者按照投资回报期计算的每年预期利润与现实电价之间的差额。
  太阳能投资回报周期长,约为10~12年,发展太阳能需要建立中长期融资平台。赵晓宇和梁志鹏都认为,建立基金是为这一投资回报周期长的产业提供融资的方式之一。赵晓宇说,中国太阳能的发展还需要建立支持清洁能源的资金平台,亚行正在使用多个捐赠国的资金,创立清洁能源融资合作平台。通过这一平台为亚行的清洁能源项目提供技术援助和赠款,帮助项目执行方降低清洁能源项目的技术、融资和政策风险。
  最后是在出口方面,专家认为,中国很多太阳能制造企业主要瞄准欧洲市场,但国际金融危机爆发以来,欧洲市场不断萎缩,亚洲尤其是东南亚对太阳能的需求却在逐渐上升。因此,中国需要将注意力转向刺激和拉动国内需求以及满足亚洲尤其是东南亚的需求上。
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