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阅读 6770 次 历史版本 0个 创建者:zhangheng2011 (2011/5/9 11:45:58)  最新编辑:zhangheng2011 (2011/5/9 11:45:58)
太陽能
拼音:tàiyángnéng (taiyangneng)
英文:Solar Energy
同义词条:Solar Energy
  
太陽能
  太陽能
  太陽能(Solar Energy),一般是指太陽光的輻射能量,在現代一般用作發電。自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存,而自古人類也懂得以陽光曬幹物件,並作爲保存食物的方法,如制鹽和曬鹹魚等。但在化石燃料減少下,才有意把太陽能進一步發展。太陽能的利用有被動式利用(光熱轉換)和光電轉換兩種方式。太陽能發電一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源,如風能,化學能,水的勢能等等。
 

太陽能概述

  
太陽能發電
  中國太陽能資源分布
  太陽能是太陽内部連續不斷的核聚變反應過程產生的能量。地球軌道上的平均太陽輻射強度爲1367kw/m2。地球赤道的周長爲40000km,從而可計算出,地球穫得的能量可達173,000TW。在海平面上的標准峰值強度爲1kw/m2,地球表面某一點24h的年平均輻射強度爲0.20kw/m2,相當於有102,000TW 的能量,人類依賴這些能量維持生存,其中包括所有其他形式的可再生能源(地熱能資源除外)雖然太陽能資源總量相當於現在人類所利用的能源的一萬多倍,但太陽能的能量密度低,而且它因地而異,因時而變,這是開發利用太陽能面臨的主要問題。太陽能的這些特點會使它在整個綜合能源體系中的作用受到一定的限制。

  太陽是一個巨大、久遠、無盡的能源。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅爲其總輻射能量(約爲3.75×1026W)的22億分之一,但已高達173,000TW,也就是說太陽每秒鍾照射到地球上的能量就相當於500萬噸煤。下圖是地球上的能流圖。從圖上可以看出,地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質能以及部分潮汐能都是來源於太陽;即使是地球上的化石燃料(如煤、石油天然氣等)從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能,所以廣義的太陽能所包括的範圍非常大,狹義的太陽能則限於太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉換。

  太陽能既是一次能源,又是可再生能源。它資源豐富,既可免費使用,又無需運輸,對環境無任何污染。但太陽能也有兩個主要缺點:一是能流密度低;二是其強度受各種因素(季節、地點、氣候等)的影響不能維持常量。這兩大缺點大大限制了太陽能的有效利用。人類對太陽能的利用有着悠久的歷史。我國早在兩千多年前的戰國時期就知道利用鋼制四面鏡聚焦太陽光來點火;利用太陽能來幹燥農副產品。發展到現代,太陽能的利用已日益廣泛,它包括太陽能的光熱利用,太陽能的光電利用和太陽能的光化學利用等。

利用太陽能的方法

 
太陽能利用技術
 太陽能利用技術
  (1)使用太陽能電池,通過光伏轉換把太陽光中包含的能量轉化爲電能

  (2)利用便宜的鏡子將陽光反射至昂貴高效能太陽能電池(但需要注意散熱),可以減低發電成本

  (3)使用太陽能熱水器,利用太陽光的熱量把水加熱

  (4)利用太陽光的熱量加熱水,並利用熱水發電

  (5)透過機械及硬件設備來收集及傳送太陽能的熱量,以供應暖氣設備。可分爲主動式太陽能加熱系統及被動式太陽能加熱系統

  (6)利用太陽能的熱量來驅動斯特林發動機

  (7)利用太陽能加熱鹽類,再用鹽類儲存的熱量發電(在夜間仍會繼續發電)

  (8)集中太陽能於定點制造龍卷風,利用龍卷風來做高效能的風力發電

  (9)利用太陽能進行海水淡化

  (10)太空太陽能轉換電能儲存,輸送到地面電能接收站,訊號接收站

  (11)根據環境與環境太陽日照的長短強弱,可移動式和固定式太陽能利用網

  (12)太陽能運輸(汽車、船、飛機...等)、太陽能公共設施(路燈、紅綠燈、招牌...等)、建築整合太陽能(房屋、廠房、電廠、水廠...等)

  (13)太陽能裝置,例如:太陽能計算機、太陽能背包、太陽能台燈、太陽能手電筒...等各式太陽能應用與裝置

  現在,太陽能的利用還不很普及,利用太陽能發電還存在成本高、轉換效率低的問題,但是太陽電池在爲人造衛星提供能源方面得到了很好的應用。目前,全球最大的屋頂太陽能面板系統位於德國南部比茲塔特(Bürstadt),面積爲四萬平方米,每年的發電量爲450萬千瓦時。日本爲了達成京都議定書的二氧化碳減量要求,全日本都普設太陽能光伏板,位於日本中部的長野縣飯田市,居民在屋頂設置太陽能光伏板的比率甚至達2%,堪稱日本第一。而在中國的江蘇睢寧,太陽能利用率更達到95%,可謂全中國第一。

太陽能的優缺點

  
太陽能發電
  太陽能發電
  優點在光照充足的地區(例如:太空向陽區、海洋、海岸、空曠岩地...),太陽能的供應源源不斷,生產過程不會產生環境污染,又不會消耗其他地球資源或導致地球溫室效應。太陽能能源取自於太陽,來源源源不絕,太陽能爲良好能源如同水力或風力,各處皆積極發展太陽能。

  太陽能設施可采取立體式設施,如同風能設施,可保護許多陸地和生態。太陽能電池組件還可以安裝在建築物上,稱爲光電一體化建築,這樣太陽能電池板不僅可以在有陽光的時候產生電力,還能達到隔熱的作用,可以有效降低建物内部的溫度,降低建築能耗。太陽能雖然具有間歇性,但是太陽能發電量與用電尖峰需求呈現正相關,許多電力公司需要興建隻在尖峰時間發電的電廠,這種電廠的成本本來就很高,這種情況下,太陽能發電間歇性就不是劣勢。

  缺點目前利用太陽能的各種技術都具有成本很高的缺點,因此首期資本投資不菲。另外,在許多陰雨綿綿或是日照短的的地區,很難完全靠太陽能供應,投資報酬率較低。另外,除非有大量的太陽能板或更成熟的太陽能技術,不然目前仍然難以產生大量電源供給使用是其缺點。

開發途徑

光熱利用

  它的基本原來是將太陽輻射能收集起來,通過與物質的相互作用轉換成熱能加以利用。目前使用最多的太陽能收集裝置,主要有平板型集熱器、真空管集熱器和聚焦集熱器等3種。通常根據所能達到的溫度和用途的不同,而把太陽能光熱利用分爲低溫利用(<200℃)、中溫利用(200~800℃)和高溫利用(>800℃)。目前低溫利用主要有太陽能熱水器、太陽能幹燥器、太陽能蒸餾器、太陽房、太陽能溫室、太陽能空調制冷系統等,中溫利用主要有太陽竈、太陽能熱發電聚光集熱裝置等,高溫利用主要有高溫太陽鑪等。

太陽能發電

  未來太陽能的大規模利用是用來發電。利用太陽能發電的方式有多種。目前已實用的主要有以下兩種。①光—熱—電轉換。即利用太陽輻射所產生的熱能發電。一般是用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換爲工質的蒸汽,然後由蒸汽驅動氣輪機帶動發電機發電。前一過程爲光—熱轉換,後一過程爲熱—電轉換。②光—電轉換。其基本原理是利用光生伏打效應將太陽輻射能直接轉換爲電能,它的基本裝置是太陽能電池。

光化利用

  這是一種利用太陽輻射能直接分解水制氫的光—化學轉換方式。

光生物利用

  通過植物的光合作用來實現將太陽能轉換成爲生物質的過程。目前主要有速生植物(如薪炭林)、油料作物和巨型海藻。
 

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