不耗电的空调发现记之九：太阳能与地热能，为何舍熊掌而取鱼？

头图

地球上“万物生长靠太阳”。

这是由于太阳表面温度可达到5000摄氏度，内部温度为1500万摄氏度，太阳能经过1.5亿KM的飞行，到达地球，为地球提供能源。

达到地球的能量，47%的能量被地球表面吸收，19%被地球的大气层吸收，34%的能量被地表和大气反射。

世界气象组织（WMO）1981年公布的太阳常数值是1368瓦/平方米。

根据德国航空航天技术中心的推荐，不同地区太阳能热发电技术和经济潜能数据及其技术潜能基于太阳年辐照量测量值大于6480兆焦耳/平方米年。

世界太阳能辐照量最高的国家为：

埃及：太阳年辐照总量：10080兆焦耳/平方米年

阿尔及利亚：太阳年辐照总量9720兆焦耳/平方米年

摩洛哥：太阳年辐照总量：9360兆焦耳/平方米年

中国的太阳能辐射强度，在3344兆焦耳/平方米至8400兆焦耳/平方米年。

这样，世界的太阳能辐照强度为3344兆焦耳/平方米到10080兆焦耳/平方米年。

太阳能利用的主要方式是太阳能光伏发电、太阳能光热发电、太阳能低温热利用。

太阳能光伏电池转换效率对比表

太阳能光伏发电的效率为15%到25%。

太阳能光热发电及太阳能低温热利用的效率在50%-80%之间。

因而：太阳能的利用的效率在15%到80%之间。

这样可以的确定：世界的太阳能辐照总量年为3344兆焦耳/平方米到10080兆焦耳/平方米年。

太阳能的年利用量为：501兆焦耳/平方米到68064兆焦耳/平方米年。

下面，我们研讨一下地心能（地热能）的能源：

（为何我们使用地心能来代替地热能这个词汇，因而地热能的内涵和外延不准确，具体内容请看我们以前的文章）。

目前在世界上有五千多个关于地热测定的数值，大陆上有数百个，大洋中有数千个，对于所测地点的温度梯度和岩石的导热率，进行了比较严格的测定。经过李（Lee）和耶达（Uyeda）在1965年的整理，计算出在全球的热流值大致在0.5至2.5微卡／平方厘米（0.5至106.4兆焦／平方米·秒）的范围内，个别高热通量的地方，该数值可以超过8微卡／厘米 2·秒（340.6兆焦／平方米·秒），全球的热流平均值约为 1.4 微卡／厘米 2·秒（59.6兆焦／平方米·秒）。

在不同的地质区域，这种热流值呈规律性的分布，如大陆架地区，该值平均为 0.9 微卡／厘米 2·秒；在近代山地地区，趋向于较高的数值，约为2微卡／厘米 2·秒；在大洋海岭的顶部，数值最高，介于3微卡／厘米 2·秒与8微卡／厘米 2·秒之间。

在中国西部及邻区，伊塞克湖的平均热流为48.3mW/m2，湖岸钻孔为54.4mW/m2，比以往调查的低10到20mW/m2。

在中国东部及邻区，平均热流为(60mW/m2)(汪集旸等,1988;胡圣标等,2001)。热流资料显示中生代末、古近纪初裂谷发育阶段古热流达80mW/m2(汪集旸等,1988;胡圣标等,2001)，新近纪以来岩石圈热状态逐步衰减，降到目前所观察的63mW/m2。

朝鲜半岛的热流值变化范围为46~134mW/m2,其平均值为70mW/m2。

因而，全球的热流值为21.28兆焦／平方米·秒至304.6兆焦／平方米·秒的范围内，全球的热流平均值约为59.6兆焦／平方米·秒。

由于地球的热流是24小时持续的流动，因而可以转换为每年的热流总量：

全球的地心能的热流平均值约为1.88乘10的9次方兆焦／平方米年;

全球地心能的热流值最小为：0.67乘10的9次方兆焦／平方米年

全球地心能的热流值最大为：9.6乘10的9次方兆焦／平方米年;

因而，以全球的地心能的热流平均值与太阳能年辐射量相比，地心能每年每平米传输的热能是太阳能的186507倍，其最低为66468倍，最高为287081倍。

简而言之，按照每年每平米比较，地心能比太阳能的能量约高19万倍。

比喻而言：如果太阳能是在沙漠中取水，那么地心能就是在大海中取水。

我们再来了解一下具体的使用情况：

地热能开发主要的技术在于地供暖、洗浴等低温热利用，主要是的技术是地源热泵技术，将地热作为热泵的热能的提供方，然后再使用电力，将热能的温度提高，用于供暖和洗浴。

通过这种技术使用的100-200米深度的地热，因而，其经济性完全可以使得用户可以接受。

从上图中，我们可以看到，地热发电仅仅为0.5%。

根据2020年世界地热大会的统计，2020年直接利用地热能的国家/地区有88个，全球地热直接利用折合装机容量为1.08亿千瓦。2010年以来，全球地热发电累计装机容量逐年增长趋势，2020年全球地热发电装机容量16GW。截至2020年底，全球可再生能源发电装机容量达2799.1GW，地热发电仅仅占0.5%。

地热发电主要是采用地热的热水以及在热干岩中存储的热能。地下的热水受到资源的限制，因而，只有很少的资源可以开发利用。热干岩的开发受制于技术、经济性和安全性，因而也难以利用此技术进行大规模的发电。

中国的地热的长期规划，将热干岩作为主要方向。

这样，我们可以得出地心能与太阳能的比较优势：

1、距离：地心能比太阳能近23481倍

地心能的热源与地表距离6371公里，而太阳能与地球的距离是149600000公里，从距离上看太阳能比地心能远23481倍。

2、在地表可以取得的能源数量：地心能比太阳能高186507倍

地心能的热流平均值与太阳能年辐射总能量比，地心能每年每平米传输的热能是太阳能的186507倍。

图片来源：前瞻产业研究院

3、实际应用：地心能仅是太阳能发电的1.8%

太阳能光伏发电占26.83%，而地热发电仅为0.5%；

4、质量：成品电比半成品电

太阳能光伏发电是“半成品电”或“垃圾电”，不能被直接利用，需要二次加工后，才可以被使用；但是地心能的电力是成本品电，无需进行二次加工，就可以立即使用。

5、发电时间：连续稳定比分时波动

地心能的发电是每天24小时稳定持续发电，太阳能光伏只能在有太阳能光时发电，每天只能在6-12小时发电；

如果将太阳能比作为鱼，地心能比作为熊掌，鱼我所欲也，熊掌亦我所欲也。

既然地心能比太阳能有这么多的优势，为何舍熊掌而取鱼呢？

这里的道理我实在想不出来，因而，恳请各位万能的读者来指点迷津。

我们将在后续的文章中，揭示其中的奥妙。