Wind and wave energies are not renewable after all

shirazbj

文章见：

http://www.newscientist.com/article/mg21028063.300-wind-and-wave-energies-are-not-renewable-after-all.html

hhucy

文章观点很新颖，不过说实话，没看到什么理论依据啊

shirazbj

只是报道，具体的细节文章即将发表：
Kleidon calculates in a paper to be published in Philosophical Transactions of the Royal Society.

编辑的话：The sun is our only truly renewable energy source， 见：
http://www.newscientist.com/article/mg21028062.500-the-sun-is-our-only-truly-renewable-energy-source.html

[ 本帖最后由 shirazbj 于 2011-4-3 20:11 编辑 ]

xrs333

作者意思说地球上可用的风能和波浪能出力是有限的，这是当然的。但是，说风能和波浪能不是可再生的，这可让人费解。

uesoft

Kleidon?想起了电影《围城》中著名的克莱敦大学。

1，地球风能总量(陆地可利用200亿千瓦，斯坦福大学的值为720亿千瓦，中国26亿千瓦。)

地球自转构成了一台全球的热力循环机，热机输出的功就是风能，它的循环工质是大气，它的热源是白天的太阳辐射，吸热量Q1=1.75x10^14kW，它的冷源就是夜晚的大气，冷源向外太空辐射能量因而夜晚大气温度降低。设全球大气平均温度T0=279K，白天平均气温上升8K，夜晚平均气温下降8K，则按卡诺定理，该热机理想循环效率ETA=1-T2/T1=1-(279-8)/(279+8)=5.6%，考虑大陆面积只占30%，因此可以输出的风能为W=Q1*30%*ETA=2.94x10^12kW。由于地球大陆表面高山、森林、平原、河流、城市等各种环境造成表面流动粗糙度不同，和各种不可逆损失，以及风能利用的高度只能在地表有限的高度内，因而实际能利用的风能大约只有风能资源的0.7%，因而
地球人类可利用的风能大约为We=W*0.7%=2x10^10kW即200亿千瓦。
斯坦福大学的研究结论大约是这个值的3.6倍即720亿千瓦。
即使200亿千瓦风能也够全人类用了，2010年中国装机约10亿千瓦，占世界的10%。
我国陆上离地面50米高度达到3级以上风能资源的潜在开发量约23.8亿千瓦；我国5~25米水深线以内近海区域、海平面以上50米高度可装机容量约2亿千瓦。我国风能是可开发利用水能总量的5-6倍。

2，地球水能总量(15亿千瓦，中国5亿千瓦。从别处抄的，没时间计算)
全球水力资源约4.6~5.7x10^9kW，其中可利用的功率约1.5~1.6x10^9kW。中国水力资源约7亿kW，为世界之最，约占全球1/6，其中可利用的功率约4~5亿kW。


3，地球太阳能总量(建筑屋顶约50亿千瓦，建筑侧墙约40亿千瓦)
太阳总辐射功率约3.85x10^23kW，其中辐射到地球的约占总量的22亿分之一，达1.75x10^14kW。陆地太阳能约占30%即5.25x10^13kW。
在总陆地面积1.5x10^14 m2中，森林覆盖率约26%，耕地面积约11%，荒原46%，沙漠10.2%，剩余为湖泊、河流、建筑面积。
设人均住房面积为30m2，办公面积按10m2，建筑层数平均为6层，层高2.5m，建筑为方形，每边长20m，则需要建筑占地面积为60亿人*(30+10)m2/人 /6=4x10^10m2，占陆地面积的0.026%。太阳常数为1.36kW/m2。
3.1建筑屋顶可发电功率为War=4x10^10m2*1.36kW/m2*太阳能发电效率10%=54亿千瓦，可满足全球用电的50%。
3.2建筑每个侧墙可发电功率为Was=60亿/((20mx20m)/(30+10)m2*6)x6x2.5mx20m*1.36kW/m2*太阳能发电效率10%=3x10^10m2*1.36kW/m2*10%=41亿千瓦，可满足全球用电的40%。(考虑每个侧面日照时间只有1/4)
3.3如果光伏电不够，考虑在种植蔬菜的耕地塑料日光温室大棚，覆盖薄膜电池。
从可维护性、稳定性、制造能耗考虑，光伏电发电成本高于风电。

4，波能是星体引力和风能吹动水面做功，利用波能是很不方便的。而且一旦水干了，就不能利用了。据说，水干了，人类还可能重回洞穴过几千万年。

5，The sun is our only truly renewable energy source。
在地球生命存在期间内，太阳是我们唯一真正的可再生能源这句话是没有错的。如果人类有足够的能力逃离太阳系，这句话就不正确了。

shirazbj

Axel Kleidon 文章摘要 http://arxiv.org/abs/1103.2014
在该页右上有全文pdf下载链接


newscientist更改了标题

http://www.newscientist.com/article/mg21028063.300-wind-and-wave-farms-could-affect-earths-energy-balance.html

UPDATE, April 6: This article has elicited a considerable amount of interest, and some criticism. We always welcome discussions of the stories we publish. Some readers felt the original headline (Wind and wave energies are not renewable after all) was misleading, so to address these concerns we have changed it. We have also been made aware of a wider debate about Kleidon's research that we did not address in the original article: we will continue to follow this issue and report back on what we find.

xrs333

这样说原则上肯定是对的。但是，需要建立一个完整的模型，进行定量的分析，看看是否会引起有意义的影响。