气象能源的利用及其特点

第二节　气象能源的利用及其特点

气象能源具有其他一些能源特别是矿物能源所不具备的优越性。

首先，它可以作为永久性能源，据估算，过去漫长的11亿年当中，太阳只消耗了它本身能量的2%，今后数十亿年太阳能也不会发生明显的变化，所以人们常以“取之不尽，用之不竭”来描述太阳能的持久。风是空气的水平运动，是地面接受太阳能不均匀而造成的，所以广义的太阳能包括风能。太阳能是永久性能源，风能无疑亦可作为永久性能源。其次，它普遍存在、无需运输。矿物资源是在一定地质地理条件下蕴藏的，就是开采出来，也要通过运输才能到达使用的地方。气象能到处都有，就地可取，当然也要有一定的条件。如全年风速≥3米/秒的总时数要在3000小时以上，太阳辐射全年要达120千卡/厘米2以上，就有较好的利用价值，只要一次性的投资，其能量就会源源不断“免费”供应，第三，它无污染，将太阳能和风能转换为机械能或电能，和石油、煤炭、天然气等产生的热力发动机大不相同。气象能不用燃料，不会给环境带来污染，因此是一种清洁的能源。第四，还可再生。气象能源不象矿物能源是一次性能源，它在用后，在一定条件下又可再用。

气象能源的利用也存在一些困难。

首先气象能源的总能量虽然巨大，但不集中，分布面很广，能量密度低。在标准状况下，空气密度仅是水的密度的1773，在相同流速下，要获得与水能同样大的功率，风轮直径要相当于水轮的2.78倍。太阳能的功率在最理想的时候也不过1千瓦/米2右，晴天情况下每天每平方米面积才能获得8千瓦·小时左右的能量，故太阳能的利用装置必须具有相当大的受光面积，才能采集到足够的功率，但是风轮和集热器过大，造价就会增高，这也是气象能源不能广泛使用的主要原因。不过这一障碍是暂时的，将来采用廉价的材料和提高利用效率，成本可以降低。其次稳定性差，太阳能除了有日变化和年变化外，还受云、雨的影响。风能也是一个随机变量，它受天气形势变化，地形等许多因素的影响，时有时无。此外当风速特别大的时候风力机有损坏的危险。

对于气象能源在利用上的这些困难，提出了一些补救的办法。例如，由于太阳能和风能有位相差，即冬半年风大、太阳辐射强度小，相反的夏半年风小、太阳辐射强度大，所以现在已经开始研究太阳能、风能联合能量装置，也有的是以风力提水，然后以水力发电，或者发展“风力机群”（风力网、风车场、风能田）增加风车数量，增大输出的总功率，但有人提出风力机群可能危害鸟群的生存，还产生噪声污染和干扰雷达及广播发射机；再有设立储能装置，以解决气象能源的间断性。

此外，人们提出一些设想，在遥远的太空中建造太阳能发电卫星，把太阳能变成电能供人类使用。美国空间技术研究很重视这一问题，还专门成立了太阳能卫星协会。太阳能发电在一般卫星上早已采用，现在想要建立太阳能电站，它置于高空，据估计这样一个电站的功率可达1.7兆瓦。