太陽能的利用 - 江門一中

1、什么是太陽能 太陽能一般指太陽能一般指太陽光太陽光的輻射能量。在的輻射能量。在太陽太陽內(nèi)部進行的由內(nèi)部進行的由“氫氫”聚變成聚變成“氦氦”的原子核反應(yīng)，不停地釋放出巨大的的原子核反應(yīng)，不停地釋放出巨大的能量能量，并不斷向，并不斷向宇宙宇宙空間輻射能量，這種能量就是太陽能。空間輻射能量，這種能量就是太陽能。太陽內(nèi)部的這種核聚變反應(yīng)可以維持幾十億至上百億年的太陽內(nèi)部的這種核聚變反應(yīng)可以維持幾十億至上百億年的時間。太陽向宇宙空間發(fā)射的輻射功率為時間。太陽向宇宙空間發(fā)射的輻射功率為380000000000000000000000kW的輻射值，其中的輻射值，其中20億分億分之一到達地球大氣層。到達地球大

2、氣層的太陽能，之一到達地球大氣層。到達地球大氣層的太陽能，30%被被大氣層反射，大氣層反射，23%被被大氣層大氣層吸收，其余的到達地球表面，吸收，其余的到達地球表面，其功率為其功率為800000億億kW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于燃燒上的能量就相當于燃燒500萬噸萬噸煤煤釋放的熱量。廣義上的釋放的熱量。廣義上的太陽能是太陽能是地球地球上許多能量的來源，如上許多能量的來源，如風(fēng)能風(fēng)能，化學(xué)能化學(xué)能，水的，水的勢能等等。狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電勢能等等。狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換。和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換。

3、太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源。在新實際太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源。在新實際中，各國政府都將太陽能資源利用作為國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)中，各國政府都將太陽能資源利用作為國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。而光伏發(fā)電具有安全可靠、無噪聲、無污略的重要內(nèi)容。而光伏發(fā)電具有安全可靠、無噪聲、無污染、制約少、故障率低、維護簡便等優(yōu)點，在我國西部廣染、制約少、故障率低、維護簡便等優(yōu)點，在我國西部廣袤嚴寒、地形多樣和居住分散的現(xiàn)實條件下，有著非常獨袤嚴寒、地形多樣和居住分散的現(xiàn)實條件下，有著非常獨特的作用。特的作用。 太陽能手機電池板在滬問世 據(jù)悉一種能有效利用太陽能和光能充電的新一代據(jù)悉一種能

4、有效利用太陽能和光能充電的新一代手機電池板最近在滬問世。手機電池板最近在滬問世。這種新型的太陽能手機電池板由上海山力能源科這種新型的太陽能手機電池板由上海山力能源科技有限公司研發(fā)成功，具有技有限公司研發(fā)成功，具有節(jié)能、無污染、充電方節(jié)能、無污染、充電方便、使用壽命長便、使用壽命長等優(yōu)點，現(xiàn)已獲得國家專利，并取等優(yōu)點，現(xiàn)已獲得國家專利，并取得中國人民保險公司質(zhì)量認可擔保。電池板內(nèi)置感得中國人民保險公司質(zhì)量認可擔保。電池板內(nèi)置感光芯片，外加感光層，既可利用電源充電，又能在光芯片，外加感光層，既可利用電源充電，又能在缺乏電源或充電器未曾攜帶的情況下通過感光硅電缺乏電源或充電器未曾攜帶的情況下通過感光

5、硅電池提供電能。池提供電能。它采用了光電轉(zhuǎn)換、升壓、防逆流、過充保護等它采用了光電轉(zhuǎn)換、升壓、防逆流、過充保護等高新技術(shù)裝置，充電時間可長可短，不受限制，能高新技術(shù)裝置，充電時間可長可短，不受限制，能迅速將各種光源轉(zhuǎn)換成電能，平均使用壽命比普通迅速將各種光源轉(zhuǎn)換成電能，平均使用壽命比普通鋰電池板長一倍。鋰電池板長一倍。太陽能集熱器太陽能集熱器簡介：簡介： 太陽能熱利用系統(tǒng)中，接受太陽能輻射并向水傳遞熱量的部件，太陽能熱利用系統(tǒng)中，接受太陽能輻射并向水傳遞熱量的部件，稱為太陽能集熱器。目前主要有平板型、全玻璃真空管、真空熱管三種太陽稱為太陽能集熱器。目前主要有平板型、全玻璃真空管、真空熱管三種太

6、陽能集熱器，各種太陽能集熱器各有優(yōu)缺點，分別使用于不同的地區(qū)、不同的能集熱器，各種太陽能集熱器各有優(yōu)缺點，分別使用于不同的地區(qū)、不同的用途，性能價格比也不同。用途，性能價格比也不同。 一、平板型太陽能集熱器一、平板型太陽能集熱器 1.平板型太陽能集熱器是金屬管板式結(jié)構(gòu)平板型太陽能集熱器是金屬管板式結(jié)構(gòu),熱效率高，產(chǎn)熱水量大，可承壓，熱效率高，產(chǎn)熱水量大，可承壓，耐空曬，水在銅管內(nèi)加熱，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，免維護，耐空曬，水在銅管內(nèi)加熱，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，免維護， 15年壽命。年壽命。 2.無抗凍能力，適合于廣東、福建、云南、廣西、海南等冬天不結(jié)冰地區(qū)使無抗凍能力，適合于廣東、福建、云南、廣西、海南等冬天

7、不結(jié)冰地區(qū)使用，性價比高。用，性價比高。 3.規(guī)格：規(guī)格：12平方米，無云晴天產(chǎn)平方米，無云晴天產(chǎn)55熱水量：熱水量：75140kg/平方米。平方米。 4.高吸收率：高吸收率：s92，低發(fā)射率：，低發(fā)射率：h10，日平均熱效率，日平均熱效率d55。 二、二、全玻璃真空管太陽能集熱器全玻璃真空管太陽能集熱器 1.全玻璃真空管太陽能集熱器有一定的抗凍能力，適合在冬天氣溫為全玻璃真空管太陽能集熱器有一定的抗凍能力，適合在冬天氣溫為0至至-20的地區(qū)使用。的地區(qū)使用。 2.不承壓，使用時不能缺水空曬，否則易爆裂玻璃管。不承壓，使用時不能缺水空曬，否則易爆裂玻璃管。 3.規(guī)格：有多種規(guī)格可供選擇，無云晴

8、天產(chǎn)規(guī)格：有多種規(guī)格可供選擇，無云晴天產(chǎn)55熱水量：熱水量：70130kg/平方米。平方米。 4.高吸收率：高吸收率：s90，低發(fā)射率：，低發(fā)射率：h8，日平均熱效率，日平均熱效率d50。 三、三、真空熱管太陽能集熱器真空熱管太陽能集熱器 1.真空熱管太陽能集熱器有很強的抗凍能力，適合在冬天氣溫為真空熱管太陽能集熱器有很強的抗凍能力，適合在冬天氣溫為0至至-40的地區(qū)使用。的地區(qū)使用。 2.可承壓，耐空曬，不易爆管?？沙袎海涂諘?，不易爆管。 3.熱容量小，啟動快，可用于產(chǎn)高溫熱水、開水。熱容量小，啟動快，可用于產(chǎn)高溫熱水、開水。 4.規(guī)格：有多種規(guī)格可供選擇，無云晴天產(chǎn)規(guī)格：有多種規(guī)格可供選

9、擇，無云晴天產(chǎn)55熱水量：熱水量：70130kg/平方米。平方米。 5.高吸收率：高吸收率：s90，低發(fā)射率：，低發(fā)射率：h8，日平均熱效率，日平均熱效率d50。 太陽能資源的優(yōu)點 1.數(shù)量巨大：每年到達地球表面的太陽輻射能約為數(shù)量巨大：每年到達地球表面的太陽輻射能約為130萬億噸標準煤或萬億噸標準煤或3600Q，即約為目前全世界所消費的各種，即約為目前全世界所消費的各種能量總和的能量總和的1104倍。倍。 2.時間長久：根據(jù)天文學(xué)的研究結(jié)果，可知太陽系已存時間長久：根據(jù)天文學(xué)的研究結(jié)果，可知太陽系已存在大約在大約50億年左右億年左右.太陽能的根源是在太陽內(nèi)部的高溫太陽能的根源是在太陽內(nèi)部的高

10、溫（2107K）和高壓（）和高壓（31016Pa）條件下進行的由）條件下進行的由四個氫原子核聚變成一個氦原子核的熱核反應(yīng)四個氫原子核聚變成一個氦原子核的熱核反應(yīng).根據(jù)目前根據(jù)目前太陽輻射的總功率以及太陽上氫的總含量進行估算，尚可太陽輻射的總功率以及太陽上氫的總含量進行估算，尚可繼續(xù)維持繼續(xù)維持1011年之久年之久.對于人類存在的年代來說，確實可對于人類存在的年代來說，確實可以認為是以認為是“取之不盡，用之不竭取之不盡，用之不竭”的。的。 3.普照大地：太陽輻射能普照大地：太陽輻射能“送貨上門送貨上門”，既不需要開采，既不需要開采和挖掘，也不需要運輸和挖掘，也不需要運輸.普天之下，無論大陸或海洋

11、，無普天之下，無論大陸或海洋，無論高山或島嶼，都論高山或島嶼，都“一視同仁一視同仁”.既無既無“專利專利”可言，也可言，也不可能進行壟斷，開發(fā)和利用都極為方便。不可能進行壟斷，開發(fā)和利用都極為方便。 4.清潔安全：太陽能素有清潔安全：太陽能素有“干凈能源干凈能源”和和“安全能源安全能源”之稱之稱.它不僅毫無污染，遠比常規(guī)能源清潔；也毫無危險，它不僅毫無污染，遠比常規(guī)能源清潔；也毫無危險，遠比原子核能安全。遠比原子核能安全。太陽能資源的缺點(1)分散性：到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，分散性：到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。平均說來，北回歸線附近，夏季在但是能流密度

12、很低。平均說來，北回歸線附近，夏季在天氣較為晴朗的情況下，正午時太陽輻射的輻照度最大，天氣較為晴朗的情況下，正午時太陽輻射的輻照度最大，在垂直于太陽光方向在垂直于太陽光方向1m2面積上接收到的太陽能平均面積上接收到的太陽能平均有有1000W左右；若按全年日夜平均，則只有左右；若按全年日夜平均，則只有200W左右。左右。而在冬季大致只有一半，陰天一般只有而在冬季大致只有一半，陰天一般只有15左右，這樣左右，這樣的能流密度是很低的。因此，在利用太陽能時，想要得的能流密度是很低的。因此，在利用太陽能時，想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當大的一套收集和到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當大的一套收

13、集和轉(zhuǎn)換設(shè)備，造價較高。轉(zhuǎn)換設(shè)備，造價較高。 (2)不穩(wěn)定性：由于受到不穩(wěn)定性：由于受到晝夜晝夜、季節(jié)季節(jié)、地理緯度地理緯度和和海拔海拔高度等高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響，所自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響，所以，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的又是極不穩(wěn)定的，以，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的又是極不穩(wěn)定的，這給太陽能的大規(guī)模應(yīng)用增加了難度。為了使太陽能成為連這給太陽能的大規(guī)模應(yīng)用增加了難度。為了使太陽能成為連續(xù)、穩(wěn)定的能源，從而最終成為能夠與常規(guī)能源相競爭的替續(xù)、穩(wěn)定的能源，從而最終成為能夠與常規(guī)能源相競爭的替代能源，就必須很好地解決蓄能問題

14、，即把晴朗白天的太陽代能源，就必須很好地解決蓄能問題，即把晴朗白天的太陽輻射能盡量貯存起來以供夜間或陰雨天使用，但目前蓄能也輻射能盡量貯存起來以供夜間或陰雨天使用，但目前蓄能也是太陽能利用中較為薄弱的環(huán)節(jié)之一。是太陽能利用中較為薄弱的環(huán)節(jié)之一。(3)效率低和成本高：目前太陽能利用的發(fā)展水平，有些方面效率低和成本高：目前太陽能利用的發(fā)展水平，有些方面在理論上是可行的，技術(shù)上也是成熟的。但有的太陽能利用在理論上是可行的，技術(shù)上也是成熟的。但有的太陽能利用裝置，因為效率偏低，成本較高，總的來說，經(jīng)濟性還不能裝置，因為效率偏低，成本較高，總的來說，經(jīng)濟性還不能與常規(guī)能源相競爭。在今后相當一段時期內(nèi)，太

15、陽能利用的與常規(guī)能源相競爭。在今后相當一段時期內(nèi)，太陽能利用的進一步發(fā)展，主要受到經(jīng)濟性的制約。進一步發(fā)展，主要受到經(jīng)濟性的制約。利用太陽能的歷史利用太陽能的歷史 據(jù)記載，人類利用太陽能已有據(jù)記載，人類利用太陽能已有3000多年的歷史。多年的歷史。將太陽能作為一種能源和動力加以利用，只有將太陽能作為一種能源和動力加以利用，只有300多年的歷史。真正將太陽能作為多年的歷史。真正將太陽能作為“近期急需近期急需的補充能源的補充能源”，“未來能源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)未來能源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)”，則是，則是近來的事。近來的事。20世紀世紀70年代以來，太陽能科技突飛年代以來，太陽能科技突飛猛進，太陽能利用日新月異。近代太

16、陽能利用歷猛進，太陽能利用日新月異。近代太陽能利用歷史可以從史可以從1615年年法國法國工程師工程師所羅門所羅門德德考克斯在考克斯在世界上發(fā)明第一臺太陽能驅(qū)動的世界上發(fā)明第一臺太陽能驅(qū)動的發(fā)動機發(fā)動機算起。該算起。該發(fā)明是一臺利用太陽能加熱空氣使其膨脹做功而發(fā)明是一臺利用太陽能加熱空氣使其膨脹做功而抽水的機器。在抽水的機器。在1615年年1900年之間，世界上又年之間，世界上又研制成多臺太陽能動力裝置和一些其它太陽能裝研制成多臺太陽能動力裝置和一些其它太陽能裝置。這些動力裝置幾乎全部采用聚光方式采集陽置。這些動力裝置幾乎全部采用聚光方式采集陽光，發(fā)動機功率光，發(fā)動機功率 不大，工質(zhì)主要是水蒸汽

17、，價格不大，工質(zhì)主要是水蒸汽，價格昂貴，實用價值不大，大部分為太陽能愛好者個昂貴，實用價值不大，大部分為太陽能愛好者個人研究制造。人研究制造。 第一個太陽能發(fā)電站第一個太陽能發(fā)電站 法國奧德約太陽能發(fā)電站是法國奧德約太陽能發(fā)電站是世界上第一個實現(xiàn)太陽能發(fā)電的世界上第一個實現(xiàn)太陽能發(fā)電的太陽能電站太陽能電站。雖然當時發(fā)電功率才。雖然當時發(fā)電功率才64千瓦，但它為后來的太千瓦，但它為后來的太陽能電站的研究與設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。陽能電站的研究與設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。1982年美國建成了一座年美國建成了一座1000萬千瓦的塔式太陽熱中間試驗電站。美國計劃到萬千瓦的塔式太陽熱中間試驗電站。美國計劃到2000年，年

18、，太陽能發(fā)電站總裝機容量將達太陽能發(fā)電站總裝機容量將達4000萬千瓦。萬千瓦。2000年和年和2020年，年，生產(chǎn)的電量占總能量的百分比將是生產(chǎn)的電量占總能量的百分比將是7和和25。由于光熱轉(zhuǎn)換。由于光熱轉(zhuǎn)換器（器（聚光器聚光器）需要占據(jù)較大的空間采光受熱，設(shè)備偏大，以）需要占據(jù)較大的空間采光受熱，設(shè)備偏大，以美國在加利福尼亞州計劃建一座美國在加利福尼亞州計劃建一座1萬千瓦發(fā)電設(shè)備為例，集光萬千瓦發(fā)電設(shè)備為例，集光裝置達裝置達40萬平方米，萬平方米，200萬千瓦，則需占地萬千瓦，則需占地50平方千米。據(jù)估平方千米。據(jù)估計，大型太陽能發(fā)電站效率僅為計，大型太陽能發(fā)電站效率僅為30左右。另外，太陽

19、能發(fā)左右。另外，太陽能發(fā)電站還需要有應(yīng)付晚上和陰天用電需要的蓄電器，而所需的電站還需要有應(yīng)付晚上和陰天用電需要的蓄電器，而所需的聚光器造價也較昂貴，發(fā)電經(jīng)濟性差，因此，影響了廣泛地聚光器造價也較昂貴，發(fā)電經(jīng)濟性差，因此，影響了廣泛地推廣和應(yīng)用。推廣和應(yīng)用。 國內(nèi)外太陽能利用概況 國外現(xiàn)狀國外現(xiàn)狀 國際光伏發(fā)電正在由邊遠農(nóng)村和特殊應(yīng)用向并網(wǎng)發(fā)電和與建筑結(jié)合供國際光伏發(fā)電正在由邊遠農(nóng)村和特殊應(yīng)用向并網(wǎng)發(fā)電和與建筑結(jié)合供電的方向發(fā)展，光伏發(fā)電已由補充能源向替代能源過渡。到目前為止，電的方向發(fā)展，光伏發(fā)電已由補充能源向替代能源過渡。到目前為止，世界太陽電池年銷售量己超過世界太陽電池年銷售量己超過60兆

20、瓦，電池轉(zhuǎn)換效率提高到兆瓦，電池轉(zhuǎn)換效率提高到15以以上，系統(tǒng)造價和發(fā)電成本已分別降至上，系統(tǒng)造價和發(fā)電成本已分別降至4美元美元/峰瓦和峰瓦和25美分美分/度電；在度電；在太陽熱利用方面，由于技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用規(guī)模越來越大，僅美國太太陽熱利用方面，由于技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用規(guī)模越來越大，僅美國太陽能熱水器年銷售額就逾陽能熱水器年銷售額就逾10億美元。太陽能熱發(fā)電在技術(shù)上也有所突億美元。太陽能熱發(fā)電在技術(shù)上也有所突破，目前已有破，目前已有20余座大型太陽能熱發(fā)電站正在運行或建設(shè)。余座大型太陽能熱發(fā)電站正在運行或建設(shè)。 國內(nèi)現(xiàn)狀國內(nèi)現(xiàn)狀 煤炭巨量消費已成為我國大氣污染的主要來源。我國具有豐富的太陽煤炭

21、巨量消費已成為我國大氣污染的主要來源。我國具有豐富的太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地熱能和海洋能等新能源和可再生能源資源，能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地熱能和海洋能等新能源和可再生能源資源，開發(fā)利用前景廣闊。太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用始于開發(fā)利用前景廣闊。太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用始于70年代，真正快速發(fā)展年代，真正快速發(fā)展是在是在80年代。在年代。在1983年一年一1987年短短的幾年內(nèi)先后從美國、加拿大年短短的幾年內(nèi)先后從美國、加拿大等國引進了七條太陽電池生產(chǎn)線，使我國太陽電池的生產(chǎn)能力從等國引進了七條太陽電池生產(chǎn)線，使我國太陽電池的生產(chǎn)能力從1984年以前的年產(chǎn)年以前的年產(chǎn)200千瓦躍到千瓦躍到1988年的年的45兆

22、瓦。目前太陽電池主兆瓦。目前太陽電池主要應(yīng)用于通信系統(tǒng)和邊遠無電縣、無電鄉(xiāng)村、無電島嶼等邊遠偏辟無要應(yīng)用于通信系統(tǒng)和邊遠無電縣、無電鄉(xiāng)村、無電島嶼等邊遠偏辟無電地區(qū)，年銷售約電地區(qū)，年銷售約1.1兆瓦，成效顯著。兆瓦，成效顯著。 太陽能的利用太陽能的利用太陽能的利用有多種方式太陽能的利用有多種方式 :1、太陽熱能的利用，比如太陽能熱水器，目前就用的比較多也比較、太陽熱能的利用，比如太陽能熱水器，目前就用的比較多也比較普及；普及；2、太陽能發(fā)電，是目前太陽能利用的重點研究領(lǐng)域，主要的普及障、太陽能發(fā)電，是目前太陽能利用的重點研究領(lǐng)域，主要的普及障礙是：礙是：用于完成光電轉(zhuǎn)化的硅光電池成本太高、轉(zhuǎn)化效率低、使用壽命短；用于完成光電轉(zhuǎn)化的硅光電池成本太高、轉(zhuǎn)化效率低、使用壽命短；用于儲存電能的蓄電池成本高、使用壽命有限、造成環(huán)境污染。用于儲存電能的蓄電池成本高、使用壽命有限、造成環(huán)境污染。 國外采用電能聯(lián)網(wǎng)的辦法解決電能的儲存問題，不用電池儲電，直接國外采用電能聯(lián)網(wǎng)的辦法解決電能的儲存問題，不用電池儲電，直接供