前言
看到题目，以为在说笑。本人毕生倾全力研究这些，没时间开玩笑。
沙漠占居着大片土地，不断侵袭并掩埋人类家园，时常制造沙尘暴。于是人们豪言：征服沙漠。从竺可桢到钱学森，众多科学家对沙漠治理做了长期深入的研究，伟大情怀激励着有志者。当代学者霍有光提出的调渤海水入沙漠方案，彻底解决了水源问题。沙坡头的草方格固沙获得了最高科技奖，三北防护林工程遏制住了沙漠侵袭。这是值得终生献身的大事业。
有人要把雅鲁藏布江水调到塔里木盆地，再造一个江南水乡。初中生的天真！这里一年蒸发掉一个渤海的水量（注1），通过调水造秀美山川，海市蜃楼而已。
欲治理，先要彻底了解。持续的风刮跑了天上的云汽，吸尽了地上的水汽，这是沙漠成因。它导致干旱少雨，常有扬沙飞尘。太阳能丰富是其优势。以往的经验，人类在小局域内治理沙漠可获得成功，大范围对抗天气是徒劳的。要征服沙漠，必须找到新的途径。
先利用其优势，从太阳能入手。
太阳能总论
靠掘取地下资源人类过上了好日子，虽说还能支撑几十年，但应该给子孙留下一点。天下仁人志士，都应把未来的生计当回事，寻找替代化石能源之现实可行的解决方案。在科学层面这不是问题，物质不灭，能量守恒，没什么可担忧的。工程技术方面也有了解决方案。只是人们的努力远远不够，达不到经济实用。我们要做的，就是使这些工程可靠实用，并具良好的经济性，彻底摆脱化石能源。人类生活在四维八极之内，一切靠太阳的恩赐。地球上积累了几十亿年的物资，用二百多年糟蹋光，当今人类真的很了不起。还有更了不起的，模拟太阳造出热核装置，稍不留神便自我毁灭。人们也一直试图使其可控，可能吗？若能一劳永逸，人类离灭亡也就不远了。这是永恒的哲理。因此还是老实一点，太阳赋予我们的光和热，足够永久使用了。
太阳能是未来唯一的指望，本文只讨论今后可大批量定型的方案。人类开发了三大方向，光伏、光热和光合。
光伏完全是人类的发明，可直接产生电力，容易分散布置，在偏僻地方非常实用。但该方案需电子级材料，提纯要消耗大量能源且污染严重，加之容易老化，决定了不能大面积铺开。虽然目前势头正盛，但都是企业家因素和财政补贴所致。（电动汽车，情同此理。）
光热就是用阳光聚焦产生的热量驱动热机，适于集中布置做大面积利用，是未来太阳能发电的主流。直观、传统，研究比较透彻，技术上也已成熟。其中塔式和槽式系统已开始应用于世界各地。反观这些产品，首先应肯定科学家一族的努力，但感觉只是科学家在努力，工程师、工艺师和技师等群体所做的贡献还很少，导致这些装备能用而不好用，有效而不经济。在布局方面也是以单一装置为主，若多装置协同，能效会更高。
本人专业是机械制造工艺与设备，以所学知识解剖上述产品，感觉可以挖潜的地方太多了。从总体结构，制作工艺，安装调试到长期运行，从太阳能多方式利用到多种型式的设备协同，都还有许多值得改进或需要变革的地方，这些工作做好了，将大大提高其经济性，使现有装置造价减少一半，并能保证上网电价成本减少一半。这还了得！这不使太阳热发电达到经济实用了吗？！一定是。（只是，本人自带干粮探索几十年，为稻粱计，贡献出方案还要等待时机。）
伟大的事业值得终生奉献。本文命名太阳热发电为阳电，看看它到底有多么宏大。阳电是万年大计，最重要的是规划选址。首先考虑太阳能最丰富的地方——西藏西北部。若论综合条件，这里高海拔低气温不利于人类活动，最终确定为敦煌县西出阳关一带。该地有一定的水资源，地广人稀，太阳能资源相对丰富，海拔低适宜生存，交通也非常便利。的确是块阳电场宝地。
万年大计，必须认真做设备选型，首先是可靠性和经济性，也要兼顾高效率。经过充分论证，槽式和塔式串联是最优方案，目前这两类装备都已长期运行，年化发电效率20%左右，最低最低也达13.6%。
据公开资料，此地年日照时数3250小时，年太阳辐射总量6900兆焦耳每平方米（惊人的数字）。若按前面设备的最低发电效率，每年每平方米可发电量为260千瓦时（注2）。每平米地面一年能发出260度电，真的太强大了。一个敦煌县面积3万多平方公里，若拿出2万平方公里做阳电，按每平米每年发出250度电计，每年可发电（20000*1000*1000*250）5万亿度。这几乎赶上了全国的年发电量！（2017年全国年发电量为6.5万亿度。一个敦煌县，阳电就能把全国全部化石燃料的发电量取而代之）！
真正取之不尽，用之不竭，宏伟现实呈现在这里。现在需要对装备各环节进行创新改进，在保证总效率的前提下努力降低成本，即便牺牲一点效率，能使总成本大大下降也是值得的。（因此我说，为阳电系统殚精竭虑，终生献身，很值。虽然今天因此而穷困，但内心富足，无怨无悔。）
数据直观惊人，可阳电只能白天发，黑夜怎么办？再说这个地方只是在沙漠边上，飞沙扬尘就很闹心了，需经常清理反射镜。沙尘是从塔克拉玛干沙漠过来的。现在的全部问题是：治理沙漠杜绝沙尘，解决晚上发电。
对付塔克拉玛干几乎是个天大的难题，暂且放一放，先把太阳能说完。
第三个太阳能利用方向简称光合——利用光合作用产物生产沼气。这是自然过程，简单、传统但效率不高。经优化筛选，可达到经济实用甚至成为未来的主流。
光合作用是老天爷的事，养育着所有生命。人类通过学习研究选择目标产品，在光合能源领域德国暂处领先地位，从植物种植到制成天然气进入国家管网，形成了相当规模的产业。虽说一切有机物都可生产沼气，为能源生产计，还必须选择适宜的物种。光能利用率是首要指标，兼顾高产气率和高甲烷含量。
植物的光能利用率通常是很低的，自然环境下只有1%左右。袁隆平的杂交水稻能折合到1.5%至2%。做沼气的植物不需要产出种籽，能疯长就好，像皇竹草、水白菜、水葫芦等，在适宜条件下光能利用率能达到5%左右，水中的微藻类还可更高。
在这一领域有个大障碍，沼气池的造价和占地承受不了。今天请各位放心，我已找到解决方案，一切都不是问题。厌氧发酵的一大特点就是慢，特别是开始启动的过程。常温环境下厌氧微生物增殖极其缓慢，产沼气又需要菌群协同配合，很容易失去平衡导致停顿或逆转。待正常运行起来，单一物料，进出平衡，池容足够大能缓冲各种冲击，便于实现自动化智能化，又非常省心。最重要的优势是良性可持续，植物过了旺长期以鲜嫩状态进入沼气池，一切病原微生物和虫卵等危害传递物质在池内全被杀死，不必担心有灭顶之灾，可长久稳定的做大工程搞能源生产。有了这个前提，研究一下收益。
植物生长过程多样多变，做植物沼气一体化工程，自然会采用优化的必备条件。目前的研究结果，光能利用率——管理良好的农田能达到（6~8）%，这里取5%作为基准值。太阳辐射能——沙漠地区若阻止了沙尘暴的遮盖，每年每平方米可达七千多兆焦耳。5%的利用率形成植物能，折合成电大约100度。到后续发成电（命名全过程为沼电），在产沼气环节系数取0.9，发电采用燃蒸联合循环，目前小机组效率达60%多，未来超大机组取70%。得出数据为：沼电用于改造沙漠，每年每平米可输出63度电。这是个什么概念呢？塔克拉玛干沙漠面积有33.76万平方公里，改造后利用面积按25万平方公里计，光合沼电每年可发出电能250000*1000*1000*63*=15.75万亿度，这是我国现今发电量的2.5倍！沼电与阳电互补，白天黑夜就能全部用太阳电了。
同志们：改造塔克拉玛干！
改造塔克拉玛干大沙漠之方案
国人都梦想改造沙漠，几十年不懈努力，也只是遏制了荒漠化蔓延，这也是了不起的成就了。改造沙漠必须有水，但在那样的地方有点水就给你蒸发掉，人力扛不住大气候。看看塔克拉玛干，周边大山围出一块盆地，外面的风是吹不进来了，可太阳一晒：自热成风朝天刮，旋流堆砌扬尘沙。大片的沙尘被拔到4000米高，再多的水汽也被抽跑了。
细细想来，都是太阳能的作用，说明这里光热资源太好了。不是吗？外面的水汽吹不进来，干燥的盆地也少有水汽，散射太阳能的水汽因素几乎不存在了，再治住沙尘，阳光多明媚是不可想象的！一定要治住这里的沙尘，因为它是沙尘暴的源头，还顺便为敦煌的阳电场消除了祸患。
受这个沙尘困惑，寝食难安，白天黑夜不停琢磨。有志竟成，心想事成，在不断学习探索中，豁然开朗了一下。塔克拉玛干，什么意思呢？干，不用说了，绝对不是干杯，没心情。干的意思是要保持干燥，这样才能保持住西北地区的太阳能资源。这与改造沙漠必须用水是矛盾的。塔克？拉玛？对了！塔克就是把沙山的塔头搞掉，拉玛就是码平。把整个塔克拉玛干搞成若干块大平地。搞平干什么呀？水平。平地做成防渗池注入水，沙尘便扬不起来了，水面再盖上薄膜，水汽也蒸不出去了，水里种上水葫芦，万岁万岁万万岁！
塔克拉玛干以其极具优势的光热资源成了宝地，解决掉不利因素，便可作大面积的光合沼电。水从哪里来？一是调渤海水，二是西藏调水，第三个更有可能，本地水。据说沙漠下面隐含有巨量的地下水。利比亚和沙特的沙漠下面都有丰富的地下水，它们抽上来搞成绿洲，很快就糟蹋掉了。这里的水是完全闭式循环，棚膜下种养水生生物，沼电水回收，整个大系统进来的是太阳能，输出的是电力，即只有能量进出，没有物质进出。如此多的水自然会耗散一点，按计划补充进去就是了。淡水系统养殖水葫芦浮萍或藻类，海水系统养殖微藻。棚膜采用转光膜，再加施二氧化碳气肥，二者都可大力提高生物光能利用率。还可收集氧气在发电时做富氧燃烧提高发电总效率，这些使前述光合沼电的一切数据都有了裕度。确实是个易于实现的完美的大系统。
前景
沼电和阳电资源都富富有余，可发挥各自特长。阳电总效率大约是沼电的五倍，沼电的成本可能相对较低，用途更广。因为沼电是农业系统，初级产物是优质饲料，养殖业的排泄物又是良好的沼气原料，循环非常完美。塔漠在祖国西陲，做阳电，地理位置独具优势，正好配合东部的晚间用电高峰。超导输电可能很快就会实现，届时一根超高压直流，成为中国最大的动脉。这里真是上天赐给中国人的一块宝地。
结论
1 有了廉价实用的沼气池，一切生物有机体皆可高效方便地做能源再生，使秸秆粪肥污水垃圾等化害为利，变废为宝，使种植业可以无限扩大。现有资源所产天然气可满足全部汽车燃料及生产生活需要（未来汽车定是天然气的天下）。沼渣做化工原料可替代全部石油，沼液价值大于沼气，能取代大部分农业生产资料催生新自然农业革命（注3）。农业的内涵和外延同时扩大，成为更强大的国民经济基石。
2 采用水封闭利用方案治理沙漠，把水从消耗品变成了初始投资的固定资产（得以永续利用），少量的耗散可自然补充，使沙漠变成光合沼电系统，利用丰富的太阳能生产出当今所需的全部天然气和电力，外加大量的肉鱼蛋奶瓜果蔬菜。当然，首先是变换出大片高价值的国土。
3 从西出阳关到葱岭之间恶劣的荒漠地带，是未来中国的现代化中心。因为化石燃料枯竭是必然的，此地是未来能源和原材料的必选基地，这也是由塔漠适于治理和必然治理所决定的。消除沙尘后，这里形成了强大的生产力，非常适合人居，人们自然会把它打造成美丽家园，再一次唱响我们新疆好地方。
注1：渤海面积不到8万平方公里，平均水深18米。塔里木盆地面积53万平方公里，年蒸发量近3米。
注2：1兆焦耳相当于0.2778千瓦时。
注3：见前面八篇博文。
后记
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