一般指太陽光的輻射能量。太陽能的利用有被動式利用(光熱轉(zhuǎn)換)和光電轉(zhuǎn)換兩種方式。太陽能發(fā)電一種新興的可再生能源利用方式。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源,如風(fēng)能,化學(xué)能,水的勢能等等。
使用太陽電池,通過光電轉(zhuǎn)換把太陽光中包含的能量轉(zhuǎn)化為電能
使用太陽能熱水器,利用太陽光的熱量加熱水
利用太陽光的熱量加熱水,并利用熱水發(fā)電
利用太陽能進(jìn)行海水淡化
現(xiàn)在,太陽能的利用還不很普及,利用太陽能發(fā)電還存在成本高、轉(zhuǎn)換效率低的問題,但是太陽電池在為人造衛(wèi)星提供能源方面得到了應(yīng)用。
目前,全球最大的屋頂太陽能面板系統(tǒng)位于德國南部比茲塔特(Buerstadt),面積為四萬平方米,每年的發(fā)電量為450萬千瓦。
日本為了達(dá)成京都議定書的二氧化碳減量要求,全日本都普設(shè)太陽能光電板,位于日本中部的長野縣飯?zhí)锸校用裨谖蓓斣O(shè)置太陽能光電板的比率甚至達(dá)2%,堪稱日本第一。
太陽能可分為2種:
1.太陽能光伏
光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置,由幾乎全部以半導(dǎo)體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒有活動的部分,故可以長時間操作而不會導(dǎo)致任何損耗。簡單的光伏電池可為手表及計算機提供能源,較復(fù)雜的光伏系統(tǒng)可為房屋照明,并為電網(wǎng)供電。 光伏板組件可以制成不同形狀,而組件又可連接,以產(chǎn)生更多電力。近年,天臺及建筑物表面均會使用光伏板組件,甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分,這些光伏設(shè)施通常被稱為附設(shè)于建筑物的光伏系統(tǒng)。
2.太陽熱能
現(xiàn)代的太陽熱能科技將陽光聚合,并運用其能量產(chǎn)生熱水、蒸氣和電力。除了運用適當(dāng)?shù)目萍紒硎占柲芡猓ㄖ镆嗫衫锰柕墓夂蜔崮?,方法是在設(shè)計時加入合適的裝備,例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建筑材料。
有機化的太陽能
人類對于再生性能源的需求在石化原料日漸耗盡的同時日受重視。太陽能利用是個源源不絕的絕佳能源替代方案,因為每天太陽投射到地球表面的能量大於地球所需的一萬倍以上。
最近美國新澤西州,Murray Hill的貝耳實驗室發(fā)展出了一種新的技術(shù)制造太陽能電池,可以使太陽能的利用更有效率以及便宜。以往由於太陽能電池的價格昂貴,不能廣泛的被大型工業(yè)所采用。僅有少數(shù)多千瓦電力供應(yīng)的太陽能電池存在於美國、日本與歐洲。這些電廠發(fā)電都無法像傳統(tǒng)燃燒煤炭、天然氣與石油一般的便宜。
過去的技術(shù)與經(jīng)驗在太陽能電池的發(fā)展上必須利用矽晶片來捕獲太陽能,因為價格昂貴而無法被廣泛的使用。至目前為止大多數(shù)的太陽能電池僅能在小型家用電器上,離真正被工業(yè)利用尚有一大斷的距離。
目前對於降低太陽能電池價格的發(fā)展分成兩個方向,一邊是致力於光線的獲取并增加轉(zhuǎn)換效率,另一邊則是專注於制造更現(xiàn)代的高效率電池,開發(fā)更便宜的物質(zhì)或降低制程的成本。貝爾實驗室的科學(xué)家J. Hendrik Schon 與他的工作夥伴利用一種含碳基的有機物質(zhì)pentacene來取代太陽能電池中的矽。Pentacene是一種很具潛力的半導(dǎo)體物質(zhì),因為當(dāng)它吸收了光線后的光電轉(zhuǎn)換過程中,能同時傳導(dǎo)正與負(fù)電荷的兩種粒子(electrons and holes)。 研究人員制把pentacene放在一個透明的電極上,另一邊則是半導(dǎo)體物質(zhì)氧化鋅,一份白金或者其他的傳導(dǎo)物質(zhì)中,猶如是個三明治般的將pentacene 夾在中間,他們并且發(fā)現(xiàn)界面的空隙中假如有少量的溴存在,Pentacene太陽能電池的效率會更佳。
Pentacene晶體薄膜的制造必須利用蒸氣沉淀法才能大量制造。Pentacene 太陽能電池的最佳光電轉(zhuǎn)換效率是4.5%,聽起來似乎不是很讓人滿意,但是傳統(tǒng)貴重的商用矽電池其效率也不過兩倍於此。雖然pentacene太陽能電池效率不高,但是pentacene的薄膜可以涂抹在塑膠的表面上以增加價格的便宜,可以彎曲的特性更可在大范圍的區(qū)域上使用。因此低效率的缺點便經(jīng)由這樣的特性而得以抵銷。
有機物化制造光電池的結(jié)果,將使得太陽能的利用變得更便宜與充滿前景。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會的進(jìn)步,人們對能源提出越來越高的要求,尋找新能源成為當(dāng)前人類面臨的迫切課題?,F(xiàn)有能源主要有3種,即火電、水電和核電。
火電需要燃燒煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蘊藏量有限、越燒越少,正面臨著枯竭的危險。據(jù)估計,全世界石油資源再有30年便將枯竭。另一方面燃燒燃料將排出CO2和硫的氧化物,因此會導(dǎo)致溫室效應(yīng)和酸雨,惡化地球環(huán)境。
水電要淹沒大量土地,有可能導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境破壞,而且大型水庫一旦塌崩,后果將不堪設(shè)想。另外,一個國家的水力資源也是有限的,而且還要受季節(jié)的影響。
核電在正常情況下固然是干凈的,但萬一發(fā)生核泄漏,后果同樣是可怕的。前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故,已使900萬人受到了不同程度的損害,而且這一影響并未終止。
這些都迫使人們?nèi)ふ倚履茉?。新能源要同時符合兩個條件:一是蘊藏豐富不會枯竭;二是安全、干凈,不會威脅人類和破壞環(huán)境。目前找到的新能源主要有兩種,一是太陽能,二是燃料電池。另外,風(fēng)力發(fā)電也可算是輔助性的新能源。其中,最理想的新能源是大陽能。海南太陽能, 海南太陽能施工, 海南太陽能方案設(shè)計, 海南熱泵工程, 海南中央熱水器, 海南新能源, 海南太陽能維修, 海南凈水器, 海南綠色建筑
太陽能發(fā)電是最理想的新能源
照射在地球上的太陽能非常巨大,大約40分鐘照射在地球上的太陽能,便足以供全球人類一年能量的消費??梢哉f,太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽能發(fā)電絕對干凈,不產(chǎn)生公害。所以太陽能發(fā)電被譽為是理想的能源。
從太陽能獲得電力,需通過大陽電池進(jìn)行光電變換來實現(xiàn)。它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同,具有以下特點:①無枯竭危險;②絕對干凈(無公害);③不受資源分布地域的限制;④可在用電處就近發(fā)電;⑤能源質(zhì)量高;⑥使用者從感情上容易接受;⑦獲取能源花費的時間短。不足之處是:①照射的能量分布密度小,即要占用巨大面積;②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。但總的說來,瑕不掩瑜,作為新能源,太陽能具有極大優(yōu)點,因此受到世界各國的重視。
要使太陽能發(fā)電真正達(dá)到實用水平,一是要提高太陽能光電變換效率并降低其成本,二是要實現(xiàn)太陽能發(fā)電同現(xiàn)在的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。
目前,太陽電地主要有單晶硅、多晶硅、非晶態(tài)硅三種。單晶硅太陽電池變換效率最高,已達(dá)20%以上,但價格也最貴。非晶態(tài)硅太陽電池變換效率最低,但價格最便宜,今后最有希望用于一般發(fā)電的將是這種電池。一旦它的大面積組件光電變換效率達(dá)到10%,每瓦發(fā)電設(shè)備價格降到1-2美元時,便足以同現(xiàn)在的發(fā)電方式竟?fàn)?。估計本世紀(jì)末便可達(dá)到這一水平。
當(dāng)然,特殊用途和實驗室中用的太陽電池效率要高得多,如美國波音公司開發(fā)的由砷化鎵半導(dǎo)體同銻化鎵半導(dǎo)體重疊而成的太陽電地,光電變換效率可達(dá)36%,快趕上了燃煤發(fā)電的效率。但由于它太貴,目前只能限于在衛(wèi)星上使用。
太陽能發(fā)電的應(yīng)用
太陽能發(fā)電雖受晝夜、晴雨、季節(jié)的影響,但可以分散地進(jìn)行,所以它適于各家各戶分激進(jìn)行發(fā)電,而且要聯(lián)接到供電網(wǎng)絡(luò)上,使得各個家庭在電力富裕時可將其賣給電力公司,不足時又可從電力公司買入。實現(xiàn)這一點的技術(shù)不難解決,關(guān)鍵在于要有相應(yīng)的法律保障。現(xiàn)在美國、日本等發(fā)達(dá)國家都已制定了相應(yīng)法律,保證進(jìn)行太陽能發(fā)電的家庭利益,鼓勵家庭進(jìn)行太陽能發(fā)電。海南太陽能, 海南太陽能施工, 海南太陽能方案設(shè)計, 海南熱泵工程, 海南中央熱水器, 海南新能源, 海南太陽能維修, 海南凈水器, 海南綠色建筑
日本已于1992年4月實現(xiàn)了太陽能發(fā)電系統(tǒng)同電力公司電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng),已有一些家庭開始安裝太陽能發(fā)電設(shè)備。日本通產(chǎn)省從1994年開始以個人住宅為對象,實行對購買太陽能發(fā)電設(shè)備的費用補助三分之二的制度。要求第一年有1000戶家庭、2000年時有7萬戶家庭裝上太陽能發(fā)電設(shè)備。
據(jù)日本有關(guān)部門估計日本2100萬戶個人住宅中如果有80%裝上太陽能發(fā)電設(shè)備,便可滿足全國總電力需要的14%,如果工廠及辦公樓等單位用房也進(jìn)行太陽能發(fā)電,則太陽能發(fā)電將占全國電力的30%-40%。當(dāng)前阻礙太陽能發(fā)電普及的最主要因素是費用昂貴。為了滿足一般家庭電力需要的3千瓦發(fā)電系統(tǒng),需600萬至700萬日元,還未包括安裝的工錢。有關(guān)專家認(rèn)為,至少要降到100萬到200萬日元時,太陽能發(fā)電才能夠真正普及。降低費用的關(guān)鍵在于太陽電池提高變換效率和降低成本。
不久前,美國德州儀器公司和SCE公司宣布,它們開發(fā)出一種新的太陽電池,每一單元是直徑不到1毫米的小珠,它們密密麻麻規(guī)則地分布在柔軟的鋁箔上,就像許多蠶卵緊貼在紙上一樣。在大約50平方厘米的面積上便分布有1,700個這樣的單元。這種新電池的特點是,雖然變換效率只有8%—10%,但價格便宜。而且鋁箔底襯柔軟結(jié)實,可以像布帛一樣隨意折疊且經(jīng)久耐用,掛在向陽處便可發(fā)電,非常方便。據(jù)稱,使用這種新太陽電池,每瓦發(fā)電能力的設(shè)備只要15至2美元,而且每發(fā)一度電的費用也可降到14美分左右,完全可以同普通電廠產(chǎn)生的電力相競爭。每個家庭將這種電池掛在向陽的屋頂、墻壁上,每年就可獲得一二千度的電力。
太陽能發(fā)電的前景
太陽能發(fā)電有更加激動人心的計劃。一是日本提出的創(chuàng)世紀(jì)計劃。準(zhǔn)備利用地面上沙漠和海洋面積進(jìn)行發(fā)電,并通過超導(dǎo)電纜將全球太陽能發(fā)電站聯(lián)成統(tǒng)一電網(wǎng)以便向全球供電。據(jù)測算,到2000年、2050年、2100年,即使全用太陽能發(fā)電供給全球能源,占地也不過為 65.11萬平方公里、 186.79萬平方公里、829.19萬平方公里。829.19萬平方公里才占全部海洋面積 2.3%或全部沙漠的 51.4%,甚至才是撒哈拉沙漠的 91.5% 。因此這一方案是有可能實現(xiàn)的。
另一是天上發(fā)電方案。早在1980年美國宇航局和能源部就提出在空間建設(shè)太陽能發(fā)電站設(shè)想,準(zhǔn)備在同步軌道上放一個長10公里、寬5公里的大平板,上面布滿太陽電池,這樣便可提供500萬千瓦電力。但這需要解決向地面無線輸電問題?,F(xiàn)已提出用微波束、激光束等各種方案。目前雖已用模型飛機實現(xiàn)了短距離、短時間、小功率的微波無線輸電,但離真正實用還有漫長的路程。
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