第3節(jié)++太陽能

1、太陽能太陽能第二十二章第二十二章 第第3 3節(jié)節(jié)郟縣第一實驗中學郟縣第一實驗中學 王曉峰王曉峰動植物的生長，人類的活動都無法離開太陽。這個發(fā)光動植物的生長，人類的活動都無法離開太陽。這個發(fā)光發(fā)熱的大火球已經(jīng)存在了發(fā)熱的大火球已經(jīng)存在了50億年之久。你是否了解太陽？人億年之久。你是否了解太陽？人類是否能夠從距離地球類是否能夠從距離地球1.5億千米遠處的太陽上，獲取所需的億千米遠處的太陽上，獲取所需的能源？能源？溫故致新溫故致新分組自學分組自學 1、太陽能的優(yōu)點有哪些？、太陽能的優(yōu)點有哪些？ 2、為什么說煤和石油是來源于上億年前的太陽上的、為什么說煤和石油是來源于上億年前的太陽上的核能？核能？ 3

2、、太陽能的利用還有哪些困難？、太陽能的利用還有哪些困難？太陽距地球太陽距地球1.5億千米，直徑大約億千米，直徑大約是地球的是地球的110倍，倍，體積是地球的體積是地球的130萬倍，質(zhì)量是地球萬倍，質(zhì)量是地球的的33萬倍，核心溫萬倍，核心溫度高達度高達1 500萬攝氏萬攝氏度。度。一、太陽一、太陽巨大的核能火爐巨大的核能火爐重點突破重點突破在太陽內(nèi)部，氫原子核在超高溫下發(fā)生聚變，釋放在太陽內(nèi)部，氫原子核在超高溫下發(fā)生聚變，釋放出巨大的核能。太陽核心每時每刻都在發(fā)生氫彈爆炸，出巨大的核能。太陽核心每時每刻都在發(fā)生氫彈爆炸，太陽就像一個巨大的太陽就像一個巨大的“核能火爐核能火爐”。太陽表面溫度約太陽

3、表面溫度約6 000 ，太陽至今已經(jīng)穩(wěn)定地，太陽至今已經(jīng)穩(wěn)定地“燃燒燃燒”了近了近50億年，而且還能繼續(xù)億年，而且還能繼續(xù)“燃燒燃燒”50億年。億年。重點突破重點突破 太陽向外輻射的能量中，只有約二十億分之一太陽向外輻射的能量中，只有約二十億分之一傳遞到地球。傳遞到地球。二、太陽是人類能源的寶庫二、太陽是人類能源的寶庫重點突破重點突破 太陽光已經(jīng)照耀我們的地球近太陽光已經(jīng)照耀我們的地球近50億年，地球在億年，地球在這近這近50億年中積累的太陽能是我們今天所用大部分億年中積累的太陽能是我們今天所用大部分能量的源泉。人類的日常生活，也無法離開陽光。能量的源泉。人類的日常生活，也無法離開陽光。重點突

4、破重點突破今天我們開采今天我們開采化石燃料，化石燃料，實際上是在開采上億年實際上是在開采上億年前地球接收的前地球接收的太陽能太陽能。 遠古時期的植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為生物體內(nèi)的化學能。 經(jīng)過地殼的不斷運動，死后的動植物軀體埋在地下和海底。 經(jīng)過幾百萬年的復(fù)雜變化，變成了煤、石油、天然氣。化石能源的形成化石能源的形成重點突破重點突破直接利用太陽能的方式主要有兩種。直接利用太陽能的方式主要有兩種。用集熱器收集陽光中用集熱器收集陽光中的能量來加熱水等物質(zhì)。的能量來加熱水等物質(zhì)。實現(xiàn)了把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)實現(xiàn)了把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。能。1光熱轉(zhuǎn)化光熱轉(zhuǎn)化三、太陽能的利用三、太陽能的利用重點突破重點突

5、破熱水熱水冷水冷水水箱水箱集熱器集熱器太陽光太陽光集熱器的原理集熱器的原理重點突破重點突破 太陽能電池可以將太陽能電池可以將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽惶柲苻D(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?在航空、航在航空、航 天、交天、交通、通信等領(lǐng)域中有較通、通信等領(lǐng)域中有較為廣泛的應(yīng)用。為廣泛的應(yīng)用。2光電轉(zhuǎn)化光電轉(zhuǎn)化三、太陽能的利用三、太陽能的利用重點突破重點突破重點突破重點突破太陽能熱發(fā)電電站太陽能熱發(fā)電電站 太陽能熱發(fā)電電站太陽能熱發(fā)電電站 集熱塔集熱塔 加熱水，加熱水，通過水蒸氣推動通過水蒸氣推動汽輪機發(fā)電汽輪機發(fā)電 定日鏡定日鏡 追著太追著太陽轉(zhuǎn)，反射陽光陽轉(zhuǎn)，反射陽光重點突破重點突破20102010年，上海世博會中年，

6、上海世博會中國館采用了大量先進的太陽能國館采用了大量先進的太陽能科技，整座世博園的太陽能發(fā)科技，整座世博園的太陽能發(fā)電裝置每年預(yù)計節(jié)電約電裝置每年預(yù)計節(jié)電約420 420 萬千瓦時，減排二氧化碳萬千瓦時，減排二氧化碳約約4 100 4 100 噸。噸。重點突破重點突破右圖為世界上最大的太右圖為世界上最大的太陽能發(fā)電廠之一的帕賽爾工陽能發(fā)電廠之一的帕賽爾工廠。廠。坐落在美國加州的賽爾坐落在美國加州的賽爾帕工廠有帕工廠有52 000 52 000 塊電池板，塊電池板，覆蓋面積約為覆蓋面積約為36 36 萬平方米萬平方米 ，這些電池板能容納將近四百這些電池板能容納將近四百萬塊太陽能電池。萬塊太陽能電

7、池。在一個陽光明媚日子的在一個陽光明媚日子的正午時分，它的產(chǎn)電能力可正午時分，它的產(chǎn)電能力可以達到以達到11 11 兆瓦，足以為兆瓦，足以為8 8 000000個家庭供電。每年減少二個家庭供電。每年減少二氧化碳的排放氧化碳的排放1.3 1.3 萬噸。萬噸。重點突破重點突破京郊居民光伏發(fā)電項目并入國家電網(wǎng)京郊居民光伏發(fā)電項目并入國家電網(wǎng)重點突破重點突破1、能源易獲取、能源易獲取 2、不排放、不排放CO23、能源量大、能源量大 4、可持續(xù)性強、可持續(xù)性強1、能源分散、能源分散2、受自然條件限制、受自然條件限制3、轉(zhuǎn)化效率低、轉(zhuǎn)化效率低4、成本較高、成本較高太陽能技術(shù)的優(yōu)缺點太陽能技術(shù)的優(yōu)缺點重點突

8、破重點突破課堂小結(jié)課堂小結(jié)太陽能的介紹太陽能的介紹太陽能的利用太陽能的利用轉(zhuǎn)化為內(nèi)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能轉(zhuǎn)化為電能1 1、（、（20122012日照）下列說法正確的是（）日照）下列說法正確的是（） A A原子彈爆炸屬于原子核聚變原子彈爆炸屬于原子核聚變 B B在太陽內(nèi)部，太陽核心每時每刻都在發(fā)生氫彈爆炸在太陽內(nèi)部，太陽核心每時每刻都在發(fā)生氫彈爆炸 C C化石燃料、水能、地熱能都屬于新能源化石燃料、水能、地熱能都屬于新能源 DD做功沖程中，熱機是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能做功沖程中，熱機是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B中考鏈接中考鏈接解：每天水吸收的熱量： Q=3.6Q=3.610106 6J/hJ/h1.35m

9、1.35m2 210h10h50%=2.4350%=2.4310107 7J J 水升高的溫度水升高的溫度 t t= = = = =57.9 =57.9 所以，水的末溫 t=tt=t0 0+ +t=20+57.9=77.9t=20+57.9=77.9 答：可以將水加熱到77.9。 2 2、有一種太陽能熱水器，接收太陽能的、有一種太陽能熱水器，接收太陽能的1515根真空管總有效面根真空管總有效面積約為積約為1.35m1.35m2 2，能把接收到太陽能的，能把接收到太陽能的50%50%轉(zhuǎn)變?yōu)樗膬?nèi)能，如轉(zhuǎn)變?yōu)樗膬?nèi)能，如果每平方米的面積在果每平方米的面積在1h1h內(nèi)得到的太陽能平均為內(nèi)得到的太陽能

10、平均為3.63.610106 6J J，每天，每天接收太陽能的時間以接收太陽能的時間以10h10h計算，則可以將質(zhì)量計算，則可以將質(zhì)量100kg100kg、初溫為、初溫為2020的水加熱到多少的水加熱到多少？2.43107J4.2103J/(kgC)100kgQcm中考鏈接中考鏈接3 3、(2012(2012日照日照) )目前很多城市已經(jīng)使用了風光互補路燈系統(tǒng)如圖所示目前很多城市已經(jīng)使用了風光互補路燈系統(tǒng)如圖所示 ，它具備，它具備了風能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點：該系統(tǒng)既可以通過太陽能電池組獨立發(fā)電并了風能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點：該系統(tǒng)既可以通過太陽能電池組獨立發(fā)電并儲存在蓄電池，也可以通過風力發(fā)

11、電機獨立發(fā)電并儲存在蓄電池；在風、光都儲存在蓄電池，也可以通過風力發(fā)電機獨立發(fā)電并儲存在蓄電池；在風、光都具備時可以同時發(fā)電。某種型號的風光互補路燈技術(shù)參數(shù)如下：具備時可以同時發(fā)電。某種型號的風光互補路燈技術(shù)參數(shù)如下：風力發(fā)電風力發(fā)電額定功率額定功率風力發(fā)電風力發(fā)電額定風速額定風速風力發(fā)電機啟風力發(fā)電機啟動風速動風速路燈額定電壓路燈額定電壓路燈額定功路燈額定功 率率太陽能電池板平太陽能電池板平均輸出功率均輸出功率260W260W8m/s8m/s3m/s3m/s24V24V60W60W100W100W（1 1）假設(shè)路燈每晚工作）假設(shè)路燈每晚工作10h10h，求路燈正常工作時的電流和每晚消耗的電能

12、。，求路燈正常工作時的電流和每晚消耗的電能。（2 2）如果太陽光照射到地面時的輻射功率為）如果太陽光照射到地面時的輻射功率為800J/(s.m800J/(s.m2 2)(1s)(1s輻射在每輻射在每1 m1 m2 2上的光能上的光能為為800J)800J)，若太陽能電池板的面積為，若太陽能電池板的面積為1.25 m1.25 m2 2，太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率為多大？，太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率為多大？（3 3）在平均風速為）在平均風速為8m/s8m/s的晚上，風力發(fā)電機除了保障路燈正常工作外，同時還給蓄的晚上，風力發(fā)電機除了保障路燈正常工作外，同時還給蓄電池充電，如果風力發(fā)電機一晚上工作時間為電池充

13、電，如果風力發(fā)電機一晚上工作時間為8 h8 h，則在這段時間內(nèi)蓄電池儲存電能，則在這段時間內(nèi)蓄電池儲存電能是多少是多少KW.hKW.h？（4 4）已知風力發(fā)電機的輸出電功率）已知風力發(fā)電機的輸出電功率P P與與風速風速v v的平方成正比。我市沿海風速不低的平方成正比。我市沿海風速不低于于5m/s5m/s的時間每年不少于的時間每年不少于4000 h4000 h，試，試估算這臺風光互補路燈系統(tǒng)利用風能的估算這臺風光互補路燈系統(tǒng)利用風能的最小年發(fā)電量是多少最小年發(fā)電量是多少KW.hKW.h？中考鏈接中考鏈接3 3、(2012(2012日照日照) )目前很多城市已經(jīng)使用了風光互補路燈系統(tǒng)如圖所示目前很

14、多城市已經(jīng)使用了風光互補路燈系統(tǒng)如圖所示 ，它具備，它具備了風能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點：該系統(tǒng)既可以通過太陽能電池組獨立發(fā)電并了風能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點：該系統(tǒng)既可以通過太陽能電池組獨立發(fā)電并儲存在蓄電池，也可以通過風力發(fā)電機獨立發(fā)電并儲存在蓄電池；在風、光都儲存在蓄電池，也可以通過風力發(fā)電機獨立發(fā)電并儲存在蓄電池；在風、光都具備時可以同時發(fā)電。某種型號的風光互補路燈技術(shù)參數(shù)如下：具備時可以同時發(fā)電。某種型號的風光互補路燈技術(shù)參數(shù)如下：風力發(fā)電風力發(fā)電額定功率額定功率風力發(fā)電風力發(fā)電額定風速額定風速風力發(fā)電機啟風力發(fā)電機啟動風速動風速路燈額定電壓路燈額定電壓路燈額定功路燈額定功 率率太陽能電

15、池板平太陽能電池板平均輸出功率均輸出功率260W260W8m/s8m/s3m/s3m/s24V24V60W60W100W100W（1 1）假設(shè)路燈每晚工作）假設(shè)路燈每晚工作10h10h，求路燈正常工作時的電流和每晚消耗的電能。，求路燈正常工作時的電流和每晚消耗的電能。解：（解：（1 1）I I= = P PL L/ / U UL L=60W/24V =2.5A=60W/24V =2.5A WW= = P PL L t t=60W=60W10103600s=2.163600s=2.1610106 6J J 中考鏈接中考鏈接3 3、(2012(2012日照日照) )目前很多城市已經(jīng)使用了風光互補路

16、燈系統(tǒng)如圖所示目前很多城市已經(jīng)使用了風光互補路燈系統(tǒng)如圖所示 ，它具備，它具備了風能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點：該系統(tǒng)既可以通過太陽能電池組獨立發(fā)電并了風能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點：該系統(tǒng)既可以通過太陽能電池組獨立發(fā)電并儲存在蓄電池，也可以通過風力發(fā)電機獨立發(fā)電并儲存在蓄電池；在風、光都儲存在蓄電池，也可以通過風力發(fā)電機獨立發(fā)電并儲存在蓄電池；在風、光都具備時可以同時發(fā)電。某種型號的風光互補路燈技術(shù)參數(shù)如下：具備時可以同時發(fā)電。某種型號的風光互補路燈技術(shù)參數(shù)如下：風力發(fā)電風力發(fā)電額定功率額定功率風力發(fā)電風力發(fā)電額定風速額定風速風力發(fā)電機啟風力發(fā)電機啟動風速動風速路燈額定電壓路燈額定電壓路燈額定功路燈

17、額定功 率率太陽能電池板平太陽能電池板平均輸出功率均輸出功率260W260W8m/s8m/s3m/s3m/s24V24V60W60W100W100W（2 2）如果太陽光照射到地面時的輻射功率為）如果太陽光照射到地面時的輻射功率為800J/(s.m800J/(s.m2 2)(1s)(1s輻射在每輻射在每1 m1 m2 2上的光能上的光能為為800J)800J)，若太陽能電池板的面積為，若太陽能電池板的面積為1.25 m1.25 m2 2，太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率為多大？，太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率為多大？解：解： (2) 太陽能電池板接收到的總功率太陽能電池板接收到的總功率P總總=800J/(s.m2

18、)1.25 m2 =1000 J/s=1000 W太陽能電池板平均輸出功率太陽能電池板平均輸出功率P出出=100 W所以光電轉(zhuǎn)換效率為所以光電轉(zhuǎn)換效率為=P出出/P總總=100W/1000W =10% 中考鏈接中考鏈接3 3、(2012(2012日照日照) )目前很多城市已經(jīng)使用了風光互補路燈系統(tǒng)如圖所示目前很多城市已經(jīng)使用了風光互補路燈系統(tǒng)如圖所示 ，它具備，它具備了風能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點：該系統(tǒng)既可以通過太陽能電池組獨立發(fā)電并了風能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點：該系統(tǒng)既可以通過太陽能電池組獨立發(fā)電并儲存在蓄電池，也可以通過風力發(fā)電機獨立發(fā)電并儲存在蓄電池；在風、光都儲存在蓄電池，也可以通過風

19、力發(fā)電機獨立發(fā)電并儲存在蓄電池；在風、光都具備時可以同時發(fā)電。某種型號的風光互補路燈技術(shù)參數(shù)如下：具備時可以同時發(fā)電。某種型號的風光互補路燈技術(shù)參數(shù)如下：風力發(fā)電風力發(fā)電額定功率額定功率風力發(fā)電風力發(fā)電額定風速額定風速風力發(fā)電機啟風力發(fā)電機啟動風速動風速路燈額定電壓路燈額定電壓路燈額定功路燈額定功 率率太陽能電池板平太陽能電池板平均輸出功率均輸出功率260W260W8m/s8m/s3m/s3m/s24V24V60W60W100W100W（3 3）在平均風速為）在平均風速為8m/s8m/s的晚上，風力發(fā)電機除了保障路燈正常工作外，同時還給蓄的晚上，風力發(fā)電機除了保障路燈正常工作外，同時還給蓄電池

20、充電，如果風力發(fā)電機一晚上工作時間為電池充電，如果風力發(fā)電機一晚上工作時間為8 h8 h，則在這段時間內(nèi)蓄電池儲存電能，則在這段時間內(nèi)蓄電池儲存電能是多少是多少KW.hKW.h？解：（解：（3）蓄電池可儲存的電能）蓄電池可儲存的電能W=（P額額P燈燈）t=(260 10-3K W60 10-3K W) 8h =1.6KWh 中考鏈接中考鏈接3 3、(2012(2012日照日照) )目前很多城市已經(jīng)使用了風光互補路燈系統(tǒng)如圖所示目前很多城市已經(jīng)使用了風光互補路燈系統(tǒng)如圖所示 ，它具備，它具備了風能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點：該系統(tǒng)既可以通過太陽能電池組獨立發(fā)電并了風能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點：該系統(tǒng)既

21、可以通過太陽能電池組獨立發(fā)電并儲存在蓄電池，也可以通過風力發(fā)電機獨立發(fā)電并儲存在蓄電池；在風、光都儲存在蓄電池，也可以通過風力發(fā)電機獨立發(fā)電并儲存在蓄電池；在風、光都具備時可以同時發(fā)電。某種型號的風光互補路燈技術(shù)參數(shù)如下：具備時可以同時發(fā)電。某種型號的風光互補路燈技術(shù)參數(shù)如下：風力發(fā)電風力發(fā)電額定功率額定功率風力發(fā)電風力發(fā)電額定風速額定風速風力發(fā)電機啟風力發(fā)電機啟動風速動風速路燈額定電壓路燈額定電壓路燈額定功路燈額定功 率率太陽能電池板平太陽能電池板平均輸出功率均輸出功率260W260W8m/s8m/s3m/s3m/s24V24V60W60W100W100W（4 4）已知風力發(fā)電機的輸出電功率

22、）已知風力發(fā)電機的輸出電功率P P與風速與風速v v的平方成正比。我市沿海風速不低于的平方成正比。我市沿海風速不低于5m/s5m/s的時間每年不少于的時間每年不少于4000 h4000 h，試估算這臺風光互補路燈系統(tǒng)利用風能的最小年，試估算這臺風光互補路燈系統(tǒng)利用風能的最小年發(fā)電量是多少發(fā)電量是多少KW.hKW.h？解：（解：（4）根據(jù)題意有）根據(jù)題意有P額額/ P =v額額2/ v2 當風速為當風速為5 m/s時風力發(fā)電機輸出功率時風力發(fā)電機輸出功率P=（v2/ v額額2）P額額所以最小年發(fā)電量約為所以最小年發(fā)電量約為W=Pt/=（v2/ v額額2）P額額 t/=(52/82) 26010-3KW 4000h=406.25 KWh 中考鏈接中考鏈接解：解：（1 1）I I= = P PL L/ / U UL L=60W/24V =2.