
图片由英国的《新科学家》网站提供,标题为太空太阳能供电艺术图。
刘霞
一些科学家提出了很多关于应对气候变化的宏伟计划,比如,利用太空中的巨大太阳能电站收集太阳光,确保对正在融化消逝的极地冰川进行有效监控;还有就是建造一系列能源岛和在空气中捕捉二氧化碳等手段。
《新科学家》最近报道了几个大型的能源项目,它们每一项都可能花费几十亿美元,而且风险非常大。然而,如果这些项目能够成功实施,将会对全球的节能减碳事业产生决定性的改变,并有可能扭转目前全球变暖的趋势。
在宇宙中建立太阳能发电站
多年来,太空工程师们一直在寻找把太阳能发电设施带到宇宙空间中的办法。他们在太空中建造的这种太阳能发电设施几乎始终能够利用来自太阳的光线来工作,在地球上静止轨道上安装这种设施可以让它们的最大能量得到发挥。
国际电力公司(IE)董事兼主管伊恩·卡什表示,在地球静止轨道上,一块10公里宽的太阳能电池板每年可产生570太瓦时的能源,远超过英国在2022年需要消耗的320太瓦时电力。
这一设想的实现受制于成本问题,它需要投入大量资金用于装运几公里宽的大面积太阳能设备到达太空。然而,随着可重复使用火箭技术的发展,将卫星上的负载从地面送入轨道的成本已经大幅降低。
据估计,“星舰”发射系统的成本将降至每公斤物资5000美元,是目前最便宜火箭系统成本的一半左右。英国太空太阳能公司联合首席执行官马丁·索尔托称,运载火箭的重复利用有望彻底改变天基太阳能发电站的命运。
要在太空建造一个巨大的太阳能发电站是一项艰巨的工程,要将电力传输回地球也是一个挑战。在2月份,加利福尼亚理工大学科学家首先证实了可行性:他们的“超级月亮”卫星系统成功地将其太阳能电能以微波形式从太空中传输到地球表面。
Soarer称,如果英国能够支持这类项目的话,在二战前的40年代,英国将有大约三分之一的电量来自太空太阳能。
研发能源岛
欧洲已有许多海上风电场,然而有两点制约了其发展,一是风电具有间歇性特点,二是在陆地上输送电能的成本极高,私家侦探,侦探公司,调查公司,查人找物,商务调查,出轨外遇调查,婚外情调查,私人调查,19209219596所以要建造大量的基础设施。因此提出一种新方式来解决这一系列问题:设想一个大型岛屿,这个岛由风力发电机组成,通过电缆与陆地电网相连,在这里可以安装风力发电的设备,并在岛上储存电力。
能源岛通常位于一个小岛上。它可以是由人建造的岛,也可以是从自然形成的岛上构建而成的岛屿。它可成为一个汇聚点,用于收集各风能发电站产生的电力,并集中供应给不同的地区和国家使用。
丹麦与几个欧盟成员国一起在推进一个能源岛项目的建设工作。这个名叫博恩霍尔德的项目位于一块面积为 588 平方千米的大天然岛屿上,最初规划中的海上风场总装机容量为1GW。之后又计划将其扩大至3GW-5GW。
位于北海的一个能源岛文多岛占地面积大概有18个标准足球场那么大,未来可能再次扩展至现在的两倍。岛上将建设一个覆盖200台海上风力发电机的控制中心,该发电站的总容量预计在3GW左右,可满足该国年用电量的一半,未来还能增加到10GW的风电机组。
荷兰、德国以及比利时正在规划修建类似能源岛的项目,这些设想中的能源岛预计总发电量约为56G瓦电能,相当于是30个核电站可提供的电量总和。
另一个吸引能源岛屿的一大方面是它们可用于生产的清洁燃料。在高能耗的航空、钢铁和水泥等行业中,电力并不能提供动力,但可以使用氢气作为替代品。能源岛可成为一个生产中心,并利用风能产生的绿色电力来分解水分以产生氢气,然后通过管道或船运将该氢气运送至陆地。
保持末日冰川的稳定性
位于南极洲的思韦茨冰川通常被称为“末日之冰”。自2000年以来,该冰川已经消融超过万亿吨,它的漂流流速在过去的30年内翻倍,这表明其流入海洋的冰量大幅度上升。这一趋势显示它可能正走向不稳定。
更令人们担忧的是这座冰川支撑了南极洲西部几乎所有的冰盖。如果私家侦探,侦探公司,调查公司,查人找物,商务调查,出轨外遇调查,婚外情调查,私人调查,19209219596它崩塌的话,全球大部分地区都可能因海平面显著上升而遭受极大的损害。波茨坦气候影响研究所的安德斯·莱韦曼表示,这将会严重威胁到纽约、上海、加尔各答和汉堡等城市。
一个关键的风险在于不断升温的海洋正在渗透冰川底部,并引发融化。
芬兰拉普兰大学的研究者约翰·摩尔(John Moore)说,在离极地海床不远的地方建立一个由80多公里宽的浮力屏障是非常可行的方法,以减轻这种现象的影响。剑桥大学的科学团队也正在对这个想法进行小规模试验。
摩尔预计,该系统可能花费500亿美元到1000亿美元不等。而像纽约这样的城市用于洪水防御方面的投资往往为数百亿美金,因此,从长远来看,后者会是更值得的投资。
每年捕获的二氧化碳量为8000万吨。
以减少温室气体的排放为目标,仅仅限制增加二氧化碳排放量显然是不够的,必须从根本上去除大气中过剩的二氧化碳。虽然直接捕获技术是一个非常有效且具有成本效益的选择,但这仍然是一个昂贵的方法。
根据国际能源署的数据,在2030年,每年需要从大气中清理8亿吨的二氧化碳,以确保到2050年可以达到净零排放。
当前世界上有18家直接空气捕获试验性工厂正在运营,每年只能捕捉到约1万吨二氧化碳。其中有较大的一家工厂年均可以捕捉大约4,000吨二氧化碳。
华盛顿特区世界资源研究所(WRI)环境专家凯蒂·莱恩认为为了能在2030年达到每年从空气中收集8000万吨二氧化碳的里程碑需要建立大约10座每年能捕捉百万吨级的工厂。
然而,水资源消耗与能源消耗都是严峻问题。国际能源署估计,在2050年实现净零排放目标时,要建造和运营这些工厂每年可能需要50亿吨水。这大约相当于当前全球用水量的1%,耗能6万亿焦耳(1万亿焦耳等于1艾)= 100亿亿焦耳,约相当于目前全球用电量的1%。
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