靠沙漠表层温度差发电

张学文

zhangxw@mail.xj.cninfo.net

2004,3公布于潜科学网站 

我国目前需要进口石油,出现了能源危机,寻找新能源具有战略意义。

 本人最近想到沙漠表层(0-3米内)的垂直温度差(20-40℃)本身就是巨大的能源。我国40万平方公里的沙漠浅层温度差是可以利用的新能源。

 据测算,我国沙漠地区每年每平方米可以得到的太阳能大约是5000-6000兆焦耳。我国40万平方公里沙漠面积上每年得到的太阳能是2*1021焦耳。它大约折合每年700亿吨标准煤。是我国煤的年消耗量的40倍。它是太阳每年送给沙漠地区的无污染的能量。

承认这个巨大的能量的存在以后,也就得考虑如何利用。在沙漠地区铺设太阳能电池板,把电引出来是一个办法,但成本太高。

另外一个(可能效率比较低)利用沙漠地区太阳能的思路就是用沙漠浅层(0-3米深)的温度差来发电。

一册大学物理学教材上说:“海水表面的温度是25~28℃,而深层(数百米-笔直注)只有3~6℃。从而形成了20℃的垂直温度差。科学家认为可以利用这个温度差生产能量,通过热力循环方式变成机械能,再变成电能。目前不少国家正在积极研究海水发电技术”(倪光炯等编,《改变世界的物理学》,复旦大学出版社,1998302页)。

在海水要有500米的“深度差”才具有20℃的“温度差”。而沙漠里,只要有两叁米的高(深)度差(沙漠表面到2米深处或者到3米高的空中)就可以有20-40℃的温度差。沙漠表层的垂直温度差比海水大了100。所以沙漠表层温度差发电可能比海洋温度差发电成本低。

实现沙漠温度差发电的方案估计不止一个。一个初步想法是在沙漠表层铺上塑料薄膜再用双金属线(用特殊的两种金属制造)连起来,靠这些金属的热电偶的效应就可以形成电压差。把它们恰当地串联起来,就应当是可利用的电源了。

估计这些设备的每平方米的成本可以在1-5元以内,得到的能量在1公斤标准煤(30兆焦耳,是太阳能的1/200)以上是可能的(以上估计的误差可以高于一个数量级)。为热电偶再配一些辅助设备还可能提高效率。这里面值得研究的环节肯定不少。

小结:

1.我国沙漠地区的太阳能是一个很大的能源,相当于每年700亿吨煤的热量;

2.沙漠表面附近3米以内的垂直温度差很大(20-40℃),利用它可以提取上述能源的一小部分做为可控制的、绿色的、巨大的、可再生的、维持费用很低的新能源;

3.靠海水温度差发电的技术国外有研究,垂直温度差比海水大100倍的沙漠表层温度差发电,由于我们有大面积的沙漠,我们应当研究。