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往日(16):2015-05-25 的未来的两大安全能源

已有 846 次阅读 2022-12-3 17:49 |个人分类:科学 - 艺术 - 社会|系统分类:科研笔记

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往日(16):2015-05-25 的未来的两大安全能源

                   

   能源是人类的生命线之一,保证生存和发展的最根本的因素之一。

   化石能源终将枯竭。未来的人类能源都有哪些?

   外太空的太阳能是第一,聚变核能是第二。其它多种能源的综合利用。从长远看,人类的主要生产过半数将安排在外太空。

   地球,将越来越成为一个十分适合人类居住的大花园!

                              

一、中科院《科学智慧火花》2015-05-25 的“未来的两大安全能源”

https://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=35616

                               

未来的两大安全能源

投稿时间:2015-05-25 11:19 投稿人:杨正瓴

   (1)在与地球相对静止的地外太空,获取太阳能,并通过固态或液态能量存储装置,输送回地球。不能采用微波等无线传输:太危险,不道德。一旦失控,贻害无穷。

   (2)可控高温热核聚变。

   这两类能源的不良后果:增加地球温度。但幅度不会很大,关键是保护大气的散热。不直接影响日地月的天文平衡。

   古代存储的太阳能:主要是化石能源。它们总会穷尽,如石油、煤、天然气、页岩气(油)等。太阳能转换出的地球能源,过度开采会影响地球天气和地球自转。这类能源有:太阳能、风能、水能、波浪能等。月球驱动能源,过度开采会影响日地月轨道平衡,破坏太阳系的平衡并从根本上毁灭人类。这类能源包括:潮汐能等。地球自身能源,过度开采会破坏地球自身的稳定性。这类能源包括:地热等。生物质能(Biomass)是可行的辅助能源。

   地表太阳能、风能、水能、各类海洋能、地热等的开采,必须限制在合理范围。过度开采,可能会破坏太阳系的平衡,从根本上毁灭地球和人类。

                              

二、帖子后面的评论摘录

https://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=35616

                               

(1) 2022-08-08 00:40

   地球表面的风能开发过度(大量、长期),可能会有一定副作用。如可能造成气温升高等。

   给地球降温的具体途径有两条:一是减少地球吸收的能量。二是增加地球的散热能力。

   降低大气温室气体属于后一条思路,即“碳达峰”、“碳中和”。

   “碳中和(carbon neutrality)”之后,假如地球大气里的温室气体仍然处在较高的浓度,则建议我们人类继续需要寻求“碳吸收”的各种措施,使地球大气里的二氧化碳等温室气体继续保持持续性降低,即“碳降低”。一直降低到和历史上温室气体浓度大体相当的状态,维持在此状态称为“碳自然”。例如大气中二氧化碳 CO2 浓度在大约 180 ~ 300 ppm 的水平。并建议:碳降低,英文 carbon reduction 。碳自然,英文 carbon naturality ;法文 carbone naturality 。

   减少地球吸收能量的具体途径建议:遮挡太阳能。

   具体的原理性方案有:

   (1)在地球静止轨道、地球同步轨道,采用“小尺度百叶窗遮挡结构”再组成“黑白方格旗结构”的遮阳伞,根据需要调整到达地球的太阳能。不仅可以降温,还可以用于抗旱等。

   (2)利用平流层风筝,遮挡地球接收的太阳能。

   遮挡材料的上部采用高反射率材料(特别是能反射红外线的材料或涂层),或进行太阳能发电,这样都有利于降低遮挡材料工作时的温度。

   以上两类思路对地球大气运动的影响,可以采用NWP类的仿真系统来测算。

              

(2) 2022-08-08 14:10

   昨天的在“地球静止轨道、地球同步轨道”遮挡太阳能不好。应该采用类似日食的太空轨道。尽管这样地表的投影会运动,但可以通过太阳能控制百叶窗结构的开闭角度。

              

(3) 2022-08-08 15:42

   实际上,地表安装镜子把太阳能反射出去(反射回太空),也有一定的降温效果。特别是在无云、少云的大沙漠里。高的红外线反射率,是该类反射镜应有的特性之一。

   建议专门研制对红外线反射率高,同时对可见光反射率偏低的专用材料。大沙漠安装这类材料制成的反射镜来反射太阳能,可以降低对飞机等的额外干扰。

              

(4) 2022-08-10 19:38

   缓解或解决“全球气候变暖”的基本方法有两类:一是减少进入地球大气的能量;二是增加地球的散热能力。

   减少进入地球大气的能量,首先是找到有哪些能量进入了地球大气。显然,太阳能是第一位的。其它地球大气加热能源都有哪些?“全球变化”、“气候变化”这些事关全人类未来的重大事情,难道我们不应该耐心、仔细的寻找各种成因吗?

   一种可能的额外热源,就是人类的能源消耗。不仅是化石能源引起了温室气体的排放,而且人类利用能源中的非预期能源泄漏或转换,也可能直接加热大气。例如,做饭时锅边泄露的煤气燃烧,没有用来加热食物,而是直接加热了大气。

              

(5) 2022-08-12 01:52

   要点

   根据能量守恒与转化定律:

   进入大气的能量 = 大气运动与存储的能量 + 大气散发的能量 。

   并且

   大气运动与存储的能量 ←→ 极端天气、气温

   至少是近似成立的。

              

(6) 2022-08-12 02:05

   除了减排之外,在地球外太空进行太阳能遮挡,可能是给地球降温的首选途径。这种类似“日食”的阴影,大体上类似“阴天”。可能是给地球降温“副作用”最小的方法。

   地球太阳之间的拉格朗日点L1,地球的太阳同步轨道等,都是可能的太阳能遮挡的位置。

   即使将来几乎全部采用了聚变核电、外太空太阳能,“非目标能源”的泄露(浪费)仍然可能会引起“全球变暖”。

              

(7) 2022-08-18 21:36

   近日思考要点:

   (1)向全人类青少年们征集解决“全球变暖”、“全球变化”的各种奇思妙想!

   (2)呼吁向全人类青少年进行“全球变暖”、“全球变化”的科学普及。

   此外,建议:

   (1)重新排查“全球变暖”(以及“全球变化”)的影响因子。会不会遗漏了某些重要的作用(影响因子)?

   (2)地球外遮挡(反射)太阳能给地球降温的机理研究。如“米兰科维奇 Milankovitch 假说”背后的调控机理。

   (3)地球太阳之间的拉格朗日点 L1,地球的太阳同步轨道等,都是可能的太阳能遮挡的太空位置。

              

(8) 2022-08-28 01:14

   [讨论] 平流层反射太阳能,首选的“地球降温”方式?

   平流层空气密度小,气压小,多数高度下风速较高。

   采用平流层风筝反射或遮挡太阳能,基本上不占用地面,受温室气体影响小,与“阴天”类似。应该是较为经济、有效的手段。今后较长时间使用。在城市上空或周边反射或遮挡太阳能;或用于抗旱。

   平流层拦截太阳能,干旱灾区抗旱,干旱地区降温(如沙漠上空)更为合适。

   有条件时,可以结合太阳能发电进行,以及结合风力发电进行。但为了维持风速,不采用风力发电可能更好。

              

(9) 2022-08-28 16:14

   如果人类使用能源自身(或其中不必要的泄露)是全球变暖的影响因子的话,则太阳能的反射或遮挡,就成为解决全球变暖(及全球变化)的必须手段。

   灵活的反射或遮挡装置,应该是类似百叶窗的可控装置。

              

三、后来进一步的看法

   使用外太空太阳能,是人类的“终极能源”。即在外太空广阔领域里搜集和利用太阳能,直接将生产工厂等建立在外太空。

   将外太空太阳能输送会地球,首选的是固体导线。例如高机械强度的质量很轻的新型材料导线,将外太空太阳能传输到地球大气的平流层。再利用平流层风筝等,通过柔性的导线穿过大气对流层到地表。

   不宜采用微波传输外太空或高空太阳能。主要是安全性隐患:一旦失控,会严重危害地球的表面。微波传输太阳能,顶多是阴天效率高。晴天时,做个太空大聚光镜比微波更简单有效。但同样是安全性隐患。

                          

参考资料:

[1] 中国科学院《科学智慧火花》,2015-05-25 11:19,未来的两大安全能源

http://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=35616

            

相关链接:

[1] 2022-12-02,感谢中国科学院《科学智慧火花》给贴出《大风风电与海水蓄能的可能思路》

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1366252.html

[2] 2022-08-06,[创新到底?] “碳降低”、“碳自然”的英译(法译)

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1350206.html

[3] 2022-08-05,[原创新术语?小科普] “碳降低”、“碳自然”:“碳达峰”、“碳中和”之后

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1350079.html

[4] 2022-08-28,[讨论] 平流层反射太阳能,首选的“地球降温”方式?

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1352999.html

[5] 2022-08-16,[食言而肥] 给地球降温:向全球青少年们征集奇思妙想

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1351391.html

[6] 2022-08-08,[大讨论] 给地球降温的各类奇思妙想

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1350444.html

[7] 2022-08-07,[讨论] 今年(2022)夏天很热吗?

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1350325.html

                                      

[8] 2022-07-28,往日(15):2009-11-13 对21世纪数学发展的看法

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1349097.html

[9] 2022-07-02,往日(14):曾经“最好”的伪随机数,目前继续求教中

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1345572.html

[10] 2022-07-01,往日(13):我命名了 7 个无穷基数

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1345428.html

[11] 2022-06-30,往日(12):数学里“无穷小 infinitesimal”的新符号建议

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1345282.html

[12] 2022-06-23,往日(11)之二:比 Fisher Z Transformation 更好:细节与相关的历史资料

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1344208.html

[13] 2022-06-21,往日(11):比 Fisher Z Transformation 更好的标准正态分布累积分布erf逼近函数

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1343914.html

[14] 2022-06-11,往日(10):低阶非线性变换

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1342532.html

[15] 2022-05-17,往日(9):从忆阻器(Memristor)到电荷源、磁链源

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1338956.html

[16] 2022-02-22,往日(8):灵巧床板设想

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1326509.html

[17] 2021-10-23,往日(7):汉语言改革与文化传承

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1309140.html

[18] 2021-09-30,往日(6):我们对电力负荷预测的一些看法

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1306311.html

[19] 2021-05-02,往日(5):1993年 IEEE 的一则 Erratum 勘误(互容 mutual capacitance)

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1284768.html

[20] 2021-02-03,往日(4):组合预测之谜 forecast combination puzzle

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1270404.html

[21] 2020-09-13,往日(3):《国家综合能源基地示意图》,2013-01-01,能源发展“十二五”规划

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1250372.html

[22] 2019-12-04,往日(2):El Nino发生机制的天文成因

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1208782.html

[23] 2019-02-28,往日(1):小样本数理统计学与“压缩感知 Compressed sensing”

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1164730.html

                   

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