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温室效应

尽管当今大多数光伏设备的使用仅出于现实和经济的考量,但作为潜在的好处,光伏也是所有发电方式中对环境影响最小的一种。发电对环境的影响,尤其是温室效应,成为检视光伏的重要原因。下面是对温室效应的简要概述。

地球的温度是太阳入射的辐射和地球向太空中辐射能量之间建立平衡的结果。大气层的存在和构成对地球所发出的辐射产生强烈的影响。如果我们像月球一样没有大气层的话,地球表面的平均温度将约为-18℃。但是,大气层中自然水平浓度为270ppm的二氧化碳(CO2)吸收了向外的辐射,从而将这些能量保留在大气层中并温暖了地球。大气层将地球的温度保持在大约15℃,比月球高出33℃。二氧化碳对13-19µm波长带吸收强烈。而另一种大气气体 – 水蒸气,则对4-7µm波长带吸收强烈。大多数向外的辐射(70%)在7-13µm波长带的“窗口”中逃逸。

人类活动将越来越多的“大气气体”释放到大气层中,这些气体对7-13µm波长带产生吸收,尤其是二氧化碳,甲烷,臭氧,一氧化二氮和氯氟烃(CFC’s)。这些气体会阻碍正常的能量逃逸,并可能导致地表温度的升高。目前证据表明,“有效”的二氧化碳水平到2030年将增加一倍,使全球温度上升1-4℃。这将产生风型和降雨的改变,结果可能导致内陆的干旱和海平面的上升。大气气体的进一步释放,当然也会产生更严重的影响。

CO2

大气中二氧化碳浓度上升(蓝线)与平均温度上升(红线)的相关性1

上图数据仅截止到90年代中期,也就是我们开始编写PVCDROM的时间。当时人们对变暖是趋势还是统计波动进行了大量的讨论。有人对于平均温度会再次下降到统计平均值还抱有希望。但在随后的几年中,地球温度持续上升,如下图所示:

rise in global temperatures

地球表面平均温度。温度在持续上升。NASA20102

显然,人类活动已经达到一定规模,已影响到地球的环境和其对人类的吸引力。这种副作用是毁灭性的。在未来几十年中,对环境影响较低且没有“温室气体”排放的技术可能会越来越重要。由于能源行业是通过燃烧化石燃料产生“温室气体”的主要制造者,因此作为化石燃料的可替代品,像光伏这样的技术必定会被越来越多的使用3