小论家庭太阳能发电的可能性

有人问我太阳能电池板的最大理论效率是多少,我就稍微计算一下。
首先是维基百科上的一些数据。
太阳发光功率 3.846×10^26 W
日地距离:1.496×10^11m
地球轨道的戴森球面积=4*3.14159*(1.496×10^11)*(1.496×10^11)=
2.812*10^23平方米
假设太阳是均匀发光的,地球轨道上每平方米接收到的最大日光能量为1368瓦。
考虑到大气的遮挡以及不是所有地方都是太阳直射的,太阳能电池板的典型最大效率应该为每平方米500~1000瓦左右。考虑到太阳能电池的效率还不高,每平米能输出300瓦应该很不错了,刚好能带动一台台式机。
如果想通过带动汽车可能是不太可能的了,小汽车的功率动则几十千瓦。汽车所有表面能提供的功率连个零头都不够。这就是为何你看到的太阳能原型车都是又轻又小的原因。
那么家庭太阳能发电能否供给家庭需求呢?
如果家住阳光充足的地区,又不是公寓房子,在屋顶全部装上太阳能电池板应该能供应一家白天的电力需求。如果有50平米的屋顶用来作为太阳能发电用,假设一天的日照产生的能量相当于四小时的最大日照。那么一天能够产生60度电,对于一家人来说应该很够用了。问题是太阳下山以后怎么办?
对于晚上的供电问题,使用蓄电池是一种效率不高的方法。但是其它在电厂广泛使用的方法也未必有效。抽水蓄电?如果住的地方足够大,可以考虑抽水蓄电。如果建一个储水量125吨水的水塔(5mx5mx5m),高度为十米,大约能存3.4度电,只够勉强使用,还不考虑到水力发电过程中的损耗。更加高级一些的办法是熔盐储电,不过可能这就不适合DIY了。当然125吨水的水塔大约也不适合DIY吧?其它方法还包括把水加热到一百度,然后在晚上通过加热沸点更低的物质发电。通过提升比水更重的物质(比如铅)来提高储能效率。不过这些东西中哪样听起来都觉得不该出现在你家的院子里。
所以发电并不难,难的是怎么储存住这么多能量。储能是如此的困难。我见过的最佳储能物质就是变形金刚用的能量块。这玩意无时无刻不在提醒人类我们的科技水平还多么的初级。
更合理的办法应该是把白天发的电输往本地的储能厂,然后在晚上储能厂把电送还给你,当然是收取一定费用的。储能厂当然很喜欢这个模式,因为买太阳能电池板绝对是一种赔钱买卖。如果家庭太阳能发电真的普及的话,白天的电能会变得很便宜,便宜到你的邻居都想把电白送给你。而晚上的电还是很贵。当然如果一连十几天阴天的话,你就看着智能电表上的单价蹭蹭往上蹿吧。
所以家庭发电什么的还是算了吧。如果家里有个大天台,种点花花草草的应该是不错的选择。

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