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地球上最丰富的能源来源-太阳能

返回列表 来源: 发布日期: 2022.12.05 浏览次数:
在能源变革的背景下,想要完全脱离化石燃料,首先就是增加对太阳能的直接利用,即增加太阳能的发电量。
研究限制气候变化潜在方法的科学家也一致认为,到21世纪中叶,电力行业的碳排放量必须减少80%~100%。这一目标被称为电力行业的“深度脱碳”。考虑到经济和政治因素,可再生的太阳能和风能显然是完成这一重任的核心选择。
电力行业脱碳当然也包括其他原因。一方面,清洁电力的经济来源已经存在,但是如果想要取代支撑其他行业的化石燃料却是极其困难的。 比如,在工业部门,可以替代为工厂和精炼厂供热的煤炭和天然气,同时又价格合理的选项非常有限。在交通运输领域,石油制品占据着核心地位,支配着各种出行工具能源消耗90%以上的份额。这些领域很少有替代燃料在商业上具备可行性。
电动汽车行业规模虽小,但一直保持持续增长的态势,这说明,电力对运输行业来说可能是一种可行的替代燃料。因此,电力脱碳不仅是开始减少全球能源排放的最便捷的方法,也可能是减少其他使用非电力的部门的排放量的一种方法。
另一方面,未来,电力需求还将会迅速增长。如今,世界各地已经开始将电力应用于过去一直依赖于其他能源载体的项目。
比如,电动发动机在车辆驱动方面取代了石油燃料;电动热泵取代天然气用于家庭和企业供暖;在钢铁生产中,电弧炉取代了钢铁生产过程中使用的煤炭。此外,人口增长和城市化将导致更多的人需要获得现代能源。国际能源机构预测,到21世纪中叶,电力需求可能会翻倍。 即使在最理想的情况下,即全世界大幅度提高能源效率,电力需求也会增长80%。
到2050年,全球日益增长的电力需求将全部或几乎全部需要零碳能源。而其中,太阳能能提供的能源多少就显得非常关键。当然,不管到21世纪中叶时,太阳能能满足世界上多少电力供应,一个显而易见的事实是,太阳能满足人类能源需求的最终潜力都不容小觑,因为它是地球上最丰富的能源来源。
当我们预测太阳能的技术潜力,或者有多少阳光可以转化为能量时,受环境、地理和技术限制的影响,我们可以有100多个不同的预测结果。但是即便如此,太阳能还是独树一帜,其技术能力足以供应世界所需电力。
因此,在21世纪下半叶,最合理的目标是让太阳能成为世界上的主要能源来源,满足世界上大部分能源需求。 要达到这一目标,需要的不仅仅是将阳光转化为能源的太阳能光伏板,还需要将阳光转化为便携式燃料和热能的方法。另外,要实现这一目标还需要重新设计能源系统,将太阳能 与世界能源需求连接起来。

实现这一愿景听起来虽然遥远而艰巨,但马斯克对世界将实现这一目标却充满了信心。他预言:“生产能源的主要方式将会是太阳能。至少太阳能会占据一个比较高的比例,从长远来看可能会略高于50%。”


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에너지 변혁 배경에서 화석연료에서 완전히 벗어나려면 먼저 태양에너지에 대한 직접적인 이용, 즉 태양에너지의 발전량을 늘리는 것이다.
기후변화의 잠재적 방법을 제한하는 과학자들도 21세기 중엽까지 전력 업계의 탄소 배출량을 80~100% 줄여야 한다고 일치한다.이 목표는 전력 업계의'깊이 탈탄'이라고 불린다.경제와 정치적 요인을 감안하면 재생 가능한 태양에너지와 풍력은 이 중임을 완수하는 핵심 선택이 분명하다.
전력 업계의 탈탄도 당연히 다른 원인을 포함한다.한편, 청결전력의 경제적 원천은 이미 존재하지만 다른 업계를 지탱하는 화석연료를 대체하기는 매우 어렵다.예를 들어 공업 부문에서는 공장과 정제소에 열을 공급하는 석탄과 천연가스를 대체할 수 있을 뿐만 아니라 가격도 합리적인 옵션이 매우 제한적이다.교통 운수 분야에서 석유 제품은 핵심적인 위치를 차지하고 각종 교통 수단의 에너지 소모의 90% 이상을 지배하고 있다.이들 분야는 대체연료가 상업적으로 타당성을 갖추는 경우는 드물다.
전기차 업계의 규모는 비록 작지만 지속적인 성장 추세를 유지하고 있다는 것은 전력이 운송 업계에 있어서 일종의 실행 가능한 대체 연료일 수 있다는 것을 설명한다.따라서 전력 탈탄은 전 세계 에너지 배출을 줄이기 시작하는 가장 편리한 방법일 뿐만 아니라 비전력을 사용하는 다른 부문의 배출량을 줄이는 방법일 수도 있다.
다른 한편, 미래에는 전력 수요가 급속히 증가할 것이다.오늘날 세계 각지에서는 과거에 다른 에너지 캐리어에 의존해 왔던 프로젝트에 전력을 적용하기 시작했다.
예를 들어 전동 엔진은 차량 구동 방면에서 석유 연료를 대체했다.전동열펌프는 천연가스를 대체하여 가정과 기업의 난방에 사용한다.강철 생산에서 전호로는 강철 생산 과정에서 사용하는 석탄을 대체하였다.그 밖에 인구 증가와 도시화는 더 많은 사람들이 현대 에너지를 필요로 하게 될 것이다.국제에너지기구는 21세기 중엽이 되면 전력 수요가 배로 늘어날 것이라고 예측했다.가장 이상적인 상황에서도 전 세계에서 에너지 효율을 대폭 높이면 전력 수요는 80퍼센트 증가할 것이다.
2050년까지 전 세계에서 날로 증가하는 전력 수요는 전부 또는 거의 전부 제로 탄소 에너지를 필요로 할 것이다.그 중에서도 태양에너지가 제공할 수 있는 에너지가 얼마나 많은지가 관건이다.물론 21세기 중엽이 되었을 때 태양에너지가 세계에서 얼마나 많은 전력 공급을 충족시킬 수 있든지 간에 명백히 알 수 있는 사실은 태양에너지가 인류의 에너지 수요를 만족시키는 최종 잠재력은 모두 만만치 않다. 왜냐하면 이것은 지구상에서 가장 풍부한 에너지 원천이기 때문이다.
우리가 태양에너지의 기술 잠재력을 예측하거나 얼마나 많은 햇빛이 에너지로 바뀔 수 있는지 예측할 때 환경, 지리, 기술의 제한의 영향을 받아 우리는 100여 개의 다른 예측 결과를 얻을 수 있다.그러나 그럼에도 태양에너지는 세계에서 필요한 전력을 공급할 수 있는 기술력을 독보적으로 가지고 있다.
따라서 21세기 하반기에 가장 합리적인 목표는 태양에너지를 세계의 주요 에너지 원천으로 삼아 세계의 대부분 에너지 수요를 만족시키는 것이다.이 목표를 달성하기 위해서는 햇빛을 에너지로 바꾸는 태양광 광판뿐만 아니라 햇빛을 휴대용 연료와 열에너지로 바꾸는 방법도 필요하다.또 이를 실현하려면 에너지 시스템을 재설계해 태양에너지와 세계 에너지 수요를 연결해야 한다.
이 소망을 실현하는 것은 멀고 험난하지만 머스크는 세계가 이 목표를 실현할 것이라고 자신했다.그는 "에너지를 생산하는 주요 방식은 태양에너지가 될 것이다. 적어도 태양에너지는 비교적 높은 비율을 차지하고 장기적으로는 50%보다 약간 높을 것" 이라고 예언했다.

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