发电总量度电成本都超越核聚变的技术出现了
视频版点击这里可以进入可以评论,请发表您的看法。 根据全球能源消耗水平,地球与月球上自然聚集的氘氚、氦3等核聚变燃料,仅可供人类使用1万年。采用氘氚作为燃料,可持续时间长达100亿年,然而我们尚未找到开发这种能源的有效方法,商业化更是遥不可及。因此,核聚变的总量依然有限。
假设我们将人类能源的利用上限提升1000倍,即便实现100%的核能转化效率,那么核聚变只能维持10年之用。
每吨水蒸发约需650-700度电,地表水蒸发6年吸收的总能量也足以支撑人类1万年。这相当于氘氚(氦3)核聚变的总量。地表年蒸发水资源达505万亿吨,其中10%成为地表河流或冰川水资源,总量约50万亿吨,这50万亿吨水吸收的能源相当于人类现有能源的200倍。
地球陆地总面积的三分之一(约5000平方公里)的荒漠沙漠调入充足的水资源,以最少蒸发量1米计,可蒸发50万亿吨水资源,所吸收的太阳能总量也相当于人类年消耗能源的200倍。若其中千分之一转化为水电,即可产生32.5万亿度电能,这个发电量只需要1/10左右的蒸发量,即5万亿吨,2000米的水力发电落差就能达到。(据统计,2021年全球消耗的一次能源折合电能约180万亿度,实际发电量为28万亿度)。
而在干旱地区水蒸气的流动,会产生更多的风能,原本干旱的地区光照条件也更好,更适合发展光伏。
因此,从人类能源自主利用的角度来看,向干旱地区调水是提高能源利用总量的最佳选择。而从经济角度考虑,新的适宜人类居住区面积相当于月球表面的四倍,经济价值更为显著。
火星表面总面积与地球陆地相当,若想大规模开发火星及月球,使之具备类似地球环境,所需的能源总量将是当前的1000倍。
当然,用调水需要仔细考虑地球生态平衡,避免水资源的过度利用。其次,这类方法不需要大量的研发技术投入,也不会面临环保、安全等问题。从实际实施角度看,调水发电比核聚变更具可操作性。
更关键的是,随着全球气候的变化,干旱地区慢慢的变多。而通过向干旱地区调水,将不仅是缓解能源和水资源短缺问题,同时也是保护地球生态环境的一个可行选择。
目前全球已建成的水力发电站总量超过2000座,年发电量约为5万亿度,相当于地球上所有核电站年发电总量的数倍。
未来,随着水力发电技术的逐步发展和全球水资源的不断开发,调水发电的潜力将是巨大的。
要在地球上打破能源利用的天花板,让人类掌控更大的能源,这是未来开发月球、火星所必需的工程准备。
比如,面积大于中国的撒哈拉沙漠,将2000亿吨刚果河水资源调至乍得盆地,只需通过直径20米及8个隧道即可实现。
盾构机是中国的大国利器,中国占据全球盾构机的大部分市场占有率,未来中国低成本的盾构机还能成为能源革命加杠杆利器,成为调水发电、抽水蓄能的大规模普及利器,未来这两项发电量将超过核电,也超过核聚变发电总量。
根据全球能源增长200倍、低成本盾构机是关键分析,怎么来实现低成本隧洞调水到干旱地区,调水发电是人类打破能源利用总量的天花板加杠杆操作。
马斯克对外宣称实现城市轨道交通隧道挖掘成本降低99%实际是欺骗式宣传,比如马斯克对外宣称特斯拉无人驾驶如何厉害,但特斯拉无人驾驶相关致死人数全球累计已超越400人。
2017年2月,马斯克在SpaceX的停车场挖了一条“demo地道”;2017年8月,无聊公司获准在洛杉矶挖掘一条2英里长的试验隧道;2018年11月18日,洛杉矶第一条示范隧道惊艳亮相。
根据工程参数隧洞直径10米,全长194.8公里,平均引江水量为39亿立方米。静态总投资约600亿。每公里投资3亿,吨水投资15元。收费年限47年,每吨水计入调水费1.03元。(数据来自环评)。
如果,按此工程参数,隧洞成本降低到原来50%~25%。那么吨水调水水费将降低到0.5~0.25元。
如果,隧洞能够按照常年最大设计流量通水,年调水量达68亿立方米以上。收费年限降低25年以内。
所以,低成本的隧洞技术,将可以在一定程度上完成调水商业化采用PPP公用事业建设模式交给建设公司建设,收费25年后移交,之后不再调水费,用水免费。
埋深和隧洞的直径大小是对建设成本影响最大的因素,引江补汉工程最大埋深1182米,超过600米的洞段占45% 。在调水设计时选择埋深低于150米,有望降低一半的成本。
调水隧洞的直径通常在10~20米直径,10米按引江补汉水流条件可调水量最大68亿立方米以上,20米直径可以超过280亿立方米以上。
通水后,利用水流冲走隧洞内的渣土。实现低成本调水隧洞挖掘的技术创新。用两米直径的挖掘机,挖直径10~20米的隧洞,还能实现零渣土运输。具体施工全套工艺流程详见微信公众号大国科技学苑的文章。