这项技术现在不拿出来,未来还是要拿出来,因为想要提高能源利用率,热电直接转化技术是必不可少的。
只是因为普通的材料受热只是让原子加速无序运动,不能很好地让周围原子核的电子,能够有规律移动,从而实现电势差,形成电流。
为什么要做成单层分子材料,就是因为这样更加容易和该单层分子材料前后单分子材料形成电压,让电子能够脱离单层分子,形成电流。
原理其实也类似半导体的pn结,只是一般的pn结两边材料都比较厚,形成的微弱电压推动电子移动有限的距离,就没有了电压。
这样做出来的热电转化装置效率不高,还不如直接将热能转化为机械能,然后将机械能转化为电能。
因此关键所在,还是大规模低成本制作大面积单层分子结构材料的技术,有了这种技术,材料领域将会发生翻天覆地的变化。
例如石墨烯材料,就不再需要从石墨当中慢慢地剥离,直接人工合成大面积单层石墨烯,成本会大幅下降。
他在能源领域的布局,主要有两个方向,第一个就是太阳能发电,毕竟太阳能才属于真正的清洁能源,是地球取之不尽的能量来源。
第二个就是可控核聚变,只是目前他还很难进入这个领域,需要等到政策更加开放,也许才会有机会进入这个行业。
所以摆在他面前的选择就不多了,而太阳能发电的弊端也很明显,那就是发电的时段有着巨大的落差。
白天能发电,晚上就彻底歇菜了,但是国民用电却是不分白天黑夜,这就需要将白天发出来的电储存到晚上用。
关于太阳能发电储能问题,一直是困扰太阳能发电的难题,也是太阳能发电一直无法占据主流发电的重要原因。
无法解决太阳能发电储能问题,太阳能发电永远只能当做其他稳定发电方式的补充方式,不会占据主流。
电池储能倒是方便,但是储能成本太高,这就抬高了太阳能发电的成本,和其他发电方式相比,就占不到多少便宜了。
至于势能储能,也就是利用电能将水运输到更高的位置,到了晚上再水力发电,这种方式储能限制依然很多,需要特殊的地理位置配合。
至于飞轮储能等其他物理储能方式,虽说是个解决途径,但是都面临着或多或少的问题,无法一劳永逸地解决问题。
而他想到的办法,就是化学储能,利用技术可以人工合成天然气和汽油、柴油等化学能量非常高的物质。
等到晚上就可以直接让火力发电站烧这些化学物质发电,这样就可以解决太阳能发电时间段落差巨大的问题。
只是传统的火力发电技术,能量损耗过于巨大,本来利用电能和人工合成技术生产天然气、汽油、柴油等产品,就已经有能量损耗。
然后这些化学产品燃烧发电,又会产生大量能量损耗,前后加在一起,起码损失了70的电能,这是他无法接受的。
如果有了直接的热电转化技术,电能到化学能,再到电能,这个过程损失的能量可以控制在20以下,这个程度的损耗,还是可以接受的。
如果在配合蛋白质、淀粉和糖类的技术,今后农民根本不需要种植粮食作物了,只需要安装太阳能发电板就可以。
像普通的农田,一亩地产出的粮食达到1000斤就不错了,实际上普通农民是产不出这么多的粮食。
一亩地的收入最大也不会超过1000元,去除化肥、农药等农资物品的投资,农民从一亩地获得的纯收益最多也就500元。
这还是理想状态,很多人种地根本就赚不到什么钱,能够保本就已经不错了,至少种粮食发家致富是不可能的,除非种植高经济价值的作物。
种地可是一个辛苦活,有这个体力投入,干点其他任何事情,收益也比种地来得高,种粮食根本就不是一个划算的事情。
如果这些土地用来布置光伏发电装置,情况就完全不同了,除了投入高之外,不管是体力精力投入都要低,但收益却要高得多。
他有信心将光伏发电技术的光能转化效率提高到90以上,这还是实际应用场景的效率,如果在实验室,效率会更高。
按照一亩地666平方米计算,平均每年的光照时长为1000标准小时,一平方米太阳能发电面板每小时的标准发电量为09度电。
如果按照太阳能发电板占总面积的50计算,一亩地每年发出来的总电量达到30万度电左右。
这样一来,就算每度电给001元的土地使用费,农民每年从一亩土地上获得的收益就是3000元,比种地要划算多了。
这些收入农民坐在家里就可以获得,根本就不需要像种粮食那样辛辛苦苦,有这个时间干点其他的,又有额外的收益。
我国人口众多,就算是他拼命发展工业化,也不可能将所有人都转移到城市,还是有众多的人口分布在农村地区。
他想要实现全面工业化产粮,就必须要解决农民收入问题,只有解决了这个后顾之忧,他的计划才有实施的可能性。
不然就算是技术再先进,如果无法惠及所有人,只惠及他自己的话,那只会给他招来灾祸,所以他一直在想方设法解决这个问题。
这是他认为最可行的方法,一方面不需要农民辛辛苦苦种地,也能够获得远超以前的报酬,另一方面则是解决了我国能源问题。
我国西北和东北地区,属于地广人稀的范畴,特别是西北地区,年平均光照时间是最长的,自然也是最适合发展太阳能发电产业的。
但是想要稳定利用太阳能,就必须要将太阳能发电产业尽量分散,因为气候是反复无常的,只有在更大范围内,才能得出相对稳定的数据。
所以想要发展好,就必须要天南海北都布置太阳能发电产业,当南方梅雨季节的时候,发电不给力,北方的发电就可以补充进来。
同样的道理,如果北方下大雪,将太阳能电板覆盖住,短时间内无法发电,南方的太阳能电板依然可以提供源源不断的电能。
这样安排,至少不会影响居民的用电和普通工业用电,至于全国天气都很好,发电量大增,远超普通工业和居民用电。
那么他旗下的工业企业,就可以利用多出来的电能,源源不断的生产粮食、肉类、天然气、汽油、柴油等物资,电能也不会浪费掉。
而且布置太阳能发电板的土地,也不需要很好,像南方大部分是丘陵地区,无法使用大型机械设备,种植农作物的成本非常高。
这些土地用来布置太阳能电板,完全没有任何问题,至于平原地区和土地肥沃的地方,完全可以继续用来种植高价值经济作物。
这个循环一旦完成,我国的农业形式将会发生翻天覆地的改变,从整个国家层面上来说,已经大幅降低天气气候对农业的影响,靠老天吃饭也将成为过去。
而且还能大幅减少内陆水资源的消耗,同时西北经济也会因为地广人稀,太阳能发电产业会让他们的地方经济规模,有追上东部沿海地区的可能性。
今后西北地区光靠能源产业,就可以让这些地方的百姓过上富裕的日子,这对于实现共同富裕具有重要的意义。
从这些战略意义上来说,直接热电转化技术,显得格外重要,如果没有这个热电转化,这个循环就不那么完美了。
只是这么高效率的热电转化技术拿出来,会不会引起其他问题,这是他不得不考虑的,至少目前他需要谨慎小心。
所以就算是拿出,也需要有所区分和区别,这里面有许多需要斟酌的地方。