随着能源需求的增长,甚至像风能、太阳能这样的新能源都可能影响到气候。
废热是根“刺”拥有一个更好、更富有、更幸福的生活是所有人的梦想。
而将此放到现实中,实现它就意味着我们要住在一个宽敞明亮,有空调的房子里,要有一辆或更多汽车,再或者有艘船或度假别墅,最好还有机会时不时飞到异国旅游。
这种生活方式的麻烦是,它会损耗大量电能。
如果世界上每个人都开始过这样的生活,我们每年需要的电量会是现在的10倍还不止。
而且,一两个世纪后,如果我们都指望自动化设备的眷顾,希望能够在节日期间到太空旅行,那么我们索求的电能还会更多。
问题是,我们消耗电能产生的大量废热会加速地球变暖,这个问题该怎么解决?我们都是依靠化石燃料来发电的,这些燃料在发电过程中产生大量废热,加速全球变暖。
直到现在,人类消耗的16太瓦(1太瓦=106千瓦,电功率单位)的电功率产生的余热对气候变暖的影响仍然很小,不过,随着人类耗用越来越多的电能,余热或者说废热将成为越来越大的问题。
如果对电能的需要提高至5000太瓦,那么因为废热的影响,地球温度将上升3℃。
如此大的耗能似乎让人难以置信,然而,如果我们的消耗持续呈指数增长,到2300年,人类的电能消耗就会突破这个数字。
这么说来,人类电能使用量的极限只能是几百太瓦,否则就大祸临头了吗?不一定。
这要看能源获取的途径了。
众多途径中,太阳能以及那些受太阳热量驱动的能源,如风能、水能都不会给地球增加太多的废热负担。
因此,科学家正推行一项雄心勃勃的计划,计划到2030年完成大规模的可再生能源切换。
按照预想,未来风能和太阳能将为人类提供九成的能源。
风能帮地球降温风能不但不会给地球增加额外热量,如果利用得当,还会帮地球降温呢!规模庞大的风力发电场,能改变当地的热量和水分运输,进而使温度和降雨分布发生变化。
因此,我们将风力发电场布置在干旱地区可以增加降雨,布置在炎热干燥的地区可以降温。
当然,现今全世界范围内的风力发电规模还太小,远远没有达到影响气候的水准,真正能对气候产生影响的是在万米高空上进行风力发电。
随着高度增加,风速提高加快,在万米高空,有数条围绕地球的强而窄的高速气流带,其水平长度达上万公里,宽数百公里,厚数公里,中心风速有时可达每小时200至300公里。
这才是风能聚集之地,据估计,高速气流带蕴含的可利用风能大约是目前全球能源需求量的100倍。
要想利用这种能量可不太容易,在一定程度上是因为高速气流带蜿蜒曲折,地点变幻莫测,不过,科学家们已经开始努力开发利用它们。
相关大气模型显示,如果从高速气流带获得大量电能的话,能够使全球气候降温,比如,如果从高速气流带提取1000太瓦的能量,则意味着地表温度将降低10℃左右,总降雨量降低35%,海冰覆盖加倍。
为什么会这样呢?究其原因,是因为电场会降低高空风速,进而会减慢赤道和两极间热传导。
这将导致赤道变暖,两极变冷,使海冰覆盖率增加。
而更多的海冰意味着两极能反射更多的热量。
最终就导致赤道略微变暖,而两极却极度严寒。
这样地球温度真的就降下来啦。
用太阳能制冷一些研究者认为,从长远来看,能捕捉的风能根本不够,水能也不够。
唯一可以让能源持续的方法就是要学会如何利用太阳能。
只要利用现有的技术,就可以开发出数千太瓦的太阳能。
太阳能也可能让地球降温,因为太阳能电池板可以改变地球表面的反射率。
一项最新研究模拟了在加利福尼亚建一个能产出1太瓦太阳能的发电厂所产生的影响,结果发现,把大量暗色的太阳能发电板放置在相对明亮的沙丘上使周围温度升高了大约0.4℃,对方圆300公里以内的温度和风场也产生了影响。
如果将太阳能电池板放置在较阴暗的环境下,原有的电池板也同样能产生冷却效果,例如放置在黑色的屋顶上。
电池板将吸收20%的光能,并把它转化为电能。
这样就会使房子冷却下来。