核能|假如人类只用太阳能做能源，能满足地球全人类的需求吗？核能

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片
上篇文章我们讲过，由于传统能源会排放大量二氧化碳，而在全球变暖的当下，取代传统能源：即石油、煤炭、天然气势在必行。

而在目前采用的新型能源发电方式中，主要有：太阳能、风能、核能，而其中，只有太阳能的发展潜力最为巨大。
风能的问题在于地表上的风力是有限的，即使把地球表面上所有的风力都开发了，用来发电，也不可能满足全人类的需求。

核能的问题在于人类天生厌恶风险，不是所有人都希望自己家旁边盖一个核电站的，最典型的例子就是德国，迫于民众的压力，德国宣布在2022年之前关闭德国境内所有核电站。

而且，核裂变用的铀原料是稀缺的，提取铀的技术和难度也相当高，所以核能的潜力也不是无限的。

之所以说，在可控核聚变实现之前，只有太阳能的发展潜力最大，是因为地球接受的太阳能总量达到了173000太瓦（1太瓦=10000亿瓦）；这个数字是地球上人类所使用能源总和的10000倍。
那么，在未来的某一天，假如人类只用太阳能做能源，能满足地球全人类的需求吗？
我们先根据已知的信息进行假设：
第一点，地球接受的太阳能总量173000太瓦，能源总量足以满足；
第二点，电子是太阳能电池中唯一的移动单元，而且它们工作后会原路返回，所以太阳能板不会遭受磨损和损伤，因此太阳能电池可以使用几十年。
这两点，我想足以证明，在未来某一天，人类在地球上建了足够多的太阳能电池之后，就足够全人类使用了。而且，相关的维修和替换工作，工作量也不会很大。
那么，在使用太阳能来满足全人类之前，我们还有什么障碍呢？
要回答这个问题，可能答案不是那么的简单。

有句俗语：林子大了，什么鸟都有。

地球也是，人一多，什么想法的都有。
尤其是地球上200多个国家和地区， 78亿多人口，如果要让这么多人对人类未来使用什么能源达成一致的意见，这是不可能的。
所以，一方面是政治因素在起作用，更不用说还有商人为了维持利润的现状而鼓吹放弃使用太阳能的。

举个例子，特朗普当总统期间，不就是退出了巴黎协定，还大量增产石油吗？这个例子就是政治因素和商人的利益叠加在一起的例子。但现在，我们先不说这些，我们只说物理、技术、资金等方面的障碍。
第一个重要的原因，是太阳能不是均匀的分布在地球表面的；

总有些地区的天气比其它地区的天气更晴朗；
而且，阳光也不是持续性的，在多云的天气或者晚上，太阳能供给量就会下降；

所以，我们需要有能把电从晴朗地区快速传送到多云地区的快捷方法，同时，我们还需要高效的能量储蓄方式，这样，白天发的电，就可以供夜晚使用了。
第二个重要的原因，是太阳能电池本身的效率；

影响太阳能电池的效率有两点：第一，照射到太阳能电池上面的太阳光被反射回空气里面了，没有被太阳能板所吸收；第二，太阳能板里面的失去束缚的电子在进入电路前，掉进了空隙中，这样光子的能量就被浪费掉了；

已知的迄今为止的最高效的太阳能电池只能将太阳能的46%转化为电能，而目前大多数商业化的太阳能系统的效率只有15%~20%的转化效率；
第三个重要的原因，是太阳能电池对空间的需求；目前，每个硅太阳能电池只能产生半伏特的电压，如果你需要更多的能量，就必须把硅太阳能电池组装成模块；

十二个光电太阳能电池可以为手机充电，
但是为一个房间提供电能，需要许多太阳能板；
如果要为大量的人类提供电力，估计需要几万到几十万平方公里的土地；

这看起来很多，但是一个塔克拉玛干沙漠刚好是33万平方公里的面积，假如我们在塔克拉玛干沙漠铺满太阳能板，满足全中国的电力需求，这不是正好吗？