太陽(yáng)能 利用PPT課件

.,1,太陽(yáng)能利用,太陽(yáng)能的利用形式太陽(yáng)熱能發(fā)電技術(shù)太陽(yáng)能電池,.,2,能源危機(jī),世紀(jì)年代以后，由于石油危機(jī)的爆發(fā)，對(duì)世界經(jīng)濟(jì)造成巨大影響，國(guó)際輿論開始關(guān)注起世界“能源危機(jī)”問題。許多人甚至預(yù)言：世界石油資源將要枯竭，能源危機(jī)將是不可避免的。如果不作出重大努力去利用和開發(fā)各種能源資源，那么人類在不久的未來(lái)將會(huì)面臨能源短缺的嚴(yán)重問題。,.,3,世界能源的主要來(lái)源,.,4,20世紀(jì)非洲，美洲，歐洲，中東的石油儲(chǔ)量和年平均消耗量,請(qǐng)估算各地區(qū)石油可以使用多少年？,43年,22.5年,25.7年,100年,.,5,石油40年,天然氣61年,煤碳227年,化石能源是不可再生能源，科學(xué)家估計(jì)使用年限,.,6,能源危機(jī),.,7,能源危機(jī)給人類社會(huì)帶來(lái)的影響是我們難以承受的，而且隨著現(xiàn)代的高速發(fā)展，人類對(duì)能源的需求量越來(lái)越大。因此，開發(fā)和利用清潔，高效的新能源已成為人類共同關(guān)注的重大課題！,討論,同學(xué)們知道哪些新能源呢？,.,8,風(fēng)能,生物質(zhì)能,太陽(yáng)能,氫能,.,9,波浪能,地?zé)崮?.,10,在新能源中，太陽(yáng)能，生物質(zhì)能，氫能和風(fēng)能，海洋能，地?zé)崮艿榷际强梢栽偕茉础?其中太陽(yáng)能是最誘人的,.,11,太陽(yáng)能的利用,1.太陽(yáng)能是地球上最基本的能源,.,12,太陽(yáng)是一個(gè)巨大、久遠(yuǎn)、無(wú)盡的能源。盡管太陽(yáng)輻射到地球大氣層的能量?jī)H為其總輻射能量（約為3.751026W）的22億分之一，但已高達(dá)173,000TW，也就是說(shuō)太陽(yáng)每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬(wàn)噸煤。根據(jù)地球上的能流圖可以看出，地球上的風(fēng)能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能以及部分潮汐能都是來(lái)源于太陽(yáng)；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說(shuō)也是遠(yuǎn)古以來(lái)貯存下來(lái)的太陽(yáng)能，所以廣義的太陽(yáng)能所包括的范圍非常大，狹義的太陽(yáng)能則限于太陽(yáng)輻射能的光熱、光電和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換。,.,13,地球上的能流圖（單位106MW）,.,14,討論：大家知道日常生活中有哪些利用太陽(yáng)能的實(shí)例？,太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的產(chǎn)品最多。如熱水器、開水器、干燥器、采暖和制冷、溫室與太陽(yáng)房、太陽(yáng)灶和高溫爐、海水淡化裝置、水泵、熱力發(fā)電裝置及太陽(yáng)能醫(yī)療器具。太陽(yáng)能電池的應(yīng)用范圍很廣。例如人造衛(wèi)星、無(wú)人氣象站、通訊站、電視中繼站、太陽(yáng)鐘、電圍桿、航標(biāo)燈、鐵路信號(hào)燈。,.,15,1、光熱能轉(zhuǎn)換,原理：利用太陽(yáng)輻射加熱物體而獲得熱能,應(yīng)用：太陽(yáng)能熱水器反射式太陽(yáng)灶高溫太陽(yáng)爐地膜、大棚、溫室,二、太陽(yáng)能的利用方式,.,16,光能熱能,太陽(yáng)爐,太陽(yáng)灶,熱水器,大棚,.,17,太陽(yáng)能應(yīng)用的例子,太陽(yáng)能熱水器,.,18,太陽(yáng)能集熱器原理,收集太陽(yáng)輻射能，並轉(zhuǎn)換成熱能（熱水、熱空氣）輸出,太陽(yáng)輻射能,集熱器,熱能輸出,工作流體輸入,.,19,太陽(yáng)能集熱器的種類,低、中溫應(yīng)用儲(chǔ)置式太陽(yáng)能集熱器金屬平板集熱器（板管式、鰭管式）非金屬平板集熱器（高分子材質(zhì)）真空管集熱器（全玻璃式、銅管/鰭片式）真空管熱管集熱器高溫應(yīng)用聚焦式集熱器集中塔式(集熱器反射器)拋物線槽體碟型,.,20,太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)家用系統(tǒng),利用熱虹吸原理,冷水補(bǔ)充,輔助電熱器,熱水供應(yīng),.,21,平板集熱器的結(jié)構(gòu),玻璃面蓋(透明材質(zhì))：高強(qiáng)度、低反射率、高透射率。單層或多層低鐵玻璃太陽(yáng)能安全玻璃合成透明板或薄膜(PE,Teflon)吸熱板(黑色材質(zhì))：高吸熱性材質(zhì)，製程-烤漆、電鍍或鍍選擇性吸收膜(高吸收率、低放射率)。金屬(銅、鋁、鋼)合成材料(PP,PE,EPDM)外框：鋁、鍍鋅鋼板、合成材料、木材保溫材：玻璃棉、礦物棉、聚氨酯(PUR)熱媒：水、空氣,.,22,.,23,金屬平板集熱器,板管式、管式,.,24,真空管集熱器,（銅管/片式）,.,25,真空管集熱器,全玻璃式,.,26,其他元件,儲(chǔ)水槽：分內(nèi)外桶，隔層充滿保溫材料，如：PU發(fā)泡、保麗龍；國(guó)內(nèi)水壓低。輔助加熱器：家用型多使用電熱棒，放置於最後一個(gè)桶或另外一個(gè)獨(dú)立小桶內(nèi)，亦可用瓦斯。大型系統(tǒng)則用鍋爐，燒重油或用電力。需另裝定時(shí)器與溫控裝置。管路：小系統(tǒng)常用銅管與PB管。中大型系統(tǒng)常用鍍鋅鋼管或不銹鋼管。熱水管皆越短越好，一定要有保溫外覆材。其它：循環(huán)泵、溫差控制器和水垢防制裝置。,.,27,太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu),依循環(huán)系統(tǒng)分類自然循環(huán)式系統(tǒng)強(qiáng)制循環(huán)式系統(tǒng),自然循環(huán)式系統(tǒng),強(qiáng)制循環(huán)式系統(tǒng),.,28,太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu),依工作流體之加熱循環(huán)形式直接循環(huán)加熱間接循環(huán)加熱,直接循環(huán)加熱,間接循環(huán)加熱,.,29,太陽(yáng)能集熱器原理,提高效能之基本作法：如何提高吸熱能力吸熱板導(dǎo)熱特性（熱傳導(dǎo)材質(zhì)）選擇性吸收膜（熱輻射吸收率）面蓋光學(xué)性質(zhì)（透射率、折射度）管路導(dǎo)熱特性（熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、材質(zhì)、接合）,.,30,太陽(yáng)能熱水器安裝實(shí)例,安裝注意事項(xiàng)：集熱板之方位角及傾斜角、無(wú)遮蔭、水質(zhì)狀況、熱水管保溫、輔助加熱器。保養(yǎng)注意事項(xiàng)：板面清洗、黃水排放、定溫定時(shí)輔助加熱、注意漏水。,.,31,太陽(yáng)能熱水器之優(yōu)點(diǎn),具有以下特色節(jié)能再生(綠色)能源，可減少化石燃料能源使用環(huán)保可抑制溫室氣體二氧化碳產(chǎn)生及環(huán)境污染安全無(wú)爆炸災(zāi)害貨瓦斯中毒等潛在危險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)效益使用壽命在十年以上，甚至可達(dá)二十年可節(jié)省可觀的電費(fèi)支出,.,32,2、光電轉(zhuǎn)換,原理：根據(jù)光電效應(yīng)，利用太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能,應(yīng)用：為無(wú)電場(chǎng)所提供電池，包括移動(dòng)電源和備用電源、太陽(yáng)能日用電子產(chǎn)品,.,33,光能電能,.,34,太陽(yáng)能發(fā)電,.,35,美國(guó)軍用太陽(yáng)能發(fā)電帳篷,.,36,利用太陽(yáng)能的電燈,.,37,利用太陽(yáng)能的任天堂Wii游戲平臺(tái),.,38,SolarJKT是全球首款豪華茄克系列，可利用太陽(yáng)能為移動(dòng)電話、iPod或手提通訊裝置充電。安裝在氯丁橡膠衣領(lǐng)下的太陽(yáng)能電池可直接將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為持續(xù)的可再生能源。而電子織物線可將電能分配到充電電池，或直接為您的移動(dòng)電話或其它裝置供電。電池將隱藏在茄克內(nèi)襯或置于獨(dú)立氯丁橡膠容器中，僅需4至5小時(shí)日照即可完全將電池充滿。茄克中的電池元件和太陽(yáng)能面板衣領(lǐng)均可拆卸，因此即使不穿茄克，也可作為獨(dú)立裝置實(shí)現(xiàn)充電功能。,.,39,西藏那曲縣古露鎮(zhèn)牧民在利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電。,.,40,沙漠中的一個(gè)太陽(yáng)能電廠,.,41,3、光化學(xué)能轉(zhuǎn)化,應(yīng)用：選擇芒硝晶體(十水合硫酸鈉晶體)白天吸收熱量溶解,晚上放出熱量結(jié)晶.相變儲(chǔ)能材料,.,42,原理:光能熱能化學(xué)能,.,43,5、光生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換,原理：通過(guò)地球上眾多植物的光合作用，將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能,原理:光能化學(xué)能,.,44,(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6,淀粉、纖維素,葡萄糖,.,45,西藏普蘭縣農(nóng)民歐珠在海拔3800多米的太陽(yáng)能溫室種出新鮮的瓜果。,.,46,太陽(yáng)能的利用,3.太陽(yáng)能的利用方式,光能化學(xué)能,光能熱能,光能電能,光能生物質(zhì)能,.,47,.,48,太陽(yáng)熱能發(fā)電技術(shù),太陽(yáng)熱能發(fā)電原理不同於太陽(yáng)能光電系統(tǒng)(Photovoltic)，太陽(yáng)熱能發(fā)電主要為收集熱能加熱工作流體，再利用高潛能的流體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。太陽(yáng)熱能發(fā)電系統(tǒng)通常由集熱器以及發(fā)電機(jī)組成。集熱器發(fā)電用集熱器通常為集中式的集熱板，並搭配追日系統(tǒng)，其角度會(huì)隨著太陽(yáng)移動(dòng)而跟著改變。發(fā)電機(jī)熱能發(fā)電通常使用工作流體帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)，如利用蒸氣驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)等。,.,49,太陽(yáng)熱能發(fā)電技術(shù),ParabolicTrough,ParabolicDish,大面積單槽式太陽(yáng)能追蹤集光板發(fā)電系統(tǒng)，使熱傳導(dǎo)液受熱汽化，通常搭配蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)。,碟型太陽(yáng)能追蹤集光板發(fā)電系統(tǒng)，為目前發(fā)電效率最高的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，可搭配史特靈引擎。,.,50,太陽(yáng)熱能發(fā)電技術(shù),SolarTower,SolarChimney,塔式太陽(yáng)熱能發(fā)電系統(tǒng)，利用獨(dú)立追日定鏡群，將陽(yáng)光聚集於塔頂接收器，產(chǎn)生高溫氣體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。,煙囪式太陽(yáng)熱能發(fā)電系統(tǒng)，利用大面積的玻璃製造類似溫室效應(yīng)產(chǎn)生高熱氣體，進(jìn)入煙囪成為一股上升氣流，推動(dòng)渦爐發(fā)電機(jī)。,.,51,太陽(yáng)熱能發(fā)電技術(shù),.,52,熱能驅(qū)動(dòng)製冷技術(shù)(太陽(yáng)能空調(diào)),優(yōu)點(diǎn)環(huán)境溫度越熱時(shí)越需要空調(diào)，製冷能力也越強(qiáng)降低室內(nèi)溫度及環(huán)境溫度，減緩熱島效應(yīng)臺(tái)灣太陽(yáng)能製冷技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r主要有吸收式、吸附式、噴射式三種技術(shù)工研院已完成製冷供熱雙功能固體吸附式技術(shù)示範(fàn)系統(tǒng)臺(tái)大新能源中心開發(fā)無(wú)機(jī)械動(dòng)力噴射式製冷機(jī)可搭配太陽(yáng)能集熱器進(jìn)行製冷與供熱,.,53,工研院開發(fā)固體吸附式製冷系統(tǒng),.,54,太陽(yáng)能電池,1、地球每天接收的太陽(yáng)能，相當(dāng)于整個(gè)世界一年所消耗的總能量的200倍。太陽(yáng)每秒發(fā)出的能量就大約相當(dāng)于1.3億億噸標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒時(shí)所釋放出的全部熱量。2、包括風(fēng)能、海洋能等，都是太陽(yáng)能的子孫、都是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換而成。3、太陽(yáng)能是人類取之不盡用之不竭的可再生清潔能源。,.,55,太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷史,1954年世界第一塊實(shí)用化太陽(yáng)能電池在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室問世，幷首先應(yīng)用于空間技術(shù)。當(dāng)時(shí)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率為8。1973年世界爆發(fā)石油危機(jī)，從此之后，人們普遍對(duì)于太陽(yáng)能電池關(guān)注。隨著世界能源短缺和環(huán)境污染等問題日趨嚴(yán)重，太陽(yáng)能電池的清潔性、安全性、長(zhǎng)壽命，免維護(hù)以及資源可再生性等優(yōu)點(diǎn)更加顯現(xiàn)。一些發(fā)達(dá)國(guó)家制定了一系列鼓舞光伏發(fā)電的優(yōu)惠政策，幷實(shí)施龐大的光伏工程計(jì)劃，為太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了良好的發(fā)展機(jī)遇和巨大的市場(chǎng)空間。,.,56,世界太陽(yáng)能電池發(fā)展的主要節(jié)點(diǎn)1954美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明單晶硅太陽(yáng)能電池，效率為61955第一個(gè)光伏航標(biāo)燈問世，美國(guó)RCA發(fā)明GaAs太陽(yáng)能電池1958太陽(yáng)能電池首次裝備于美國(guó)先鋒1號(hào)衛(wèi)星，轉(zhuǎn)換效率為8。1959第一個(gè)單晶硅太陽(yáng)能電池問世。1960太陽(yáng)能電池首次實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行。1974突破反射絨面技術(shù)，硅太陽(yáng)能電池效率達(dá)到18。1975非晶硅及帶硅太陽(yáng)能電池問世,.,57,1978美國(guó)建成100KW光伏電站1980單晶硅太陽(yáng)能電池效率達(dá)到20多晶硅為14.5，GaAs為22.51986美國(guó)建成6.5KW光伏電站1990德國(guó)提出“2000光伏屋頂計(jì)劃”1995高效聚光GaAs太陽(yáng)能電池問世，效率達(dá)32。1997美國(guó)提出“克林頓總統(tǒng)百萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃，日本提出“新陽(yáng)光計(jì)劃”1998單晶硅太陽(yáng)能電池效率達(dá)到24.7，荷蘭提出“百萬(wàn)光伏屋頂計(jì)劃”2000世界太陽(yáng)能電池總產(chǎn)量達(dá)287MW，歐洲計(jì)劃2010年生產(chǎn)60億瓦光伏電池,.,58,太陽(yáng)能電池定義和分類,太陽(yáng)能電池，又稱光伏器件，是一種利用光生伏特效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷Ｋ翘?yáng)能光伏發(fā)電的基礎(chǔ)和核心。,.,59,1、太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，采用半導(dǎo)體產(chǎn)生PN結(jié)來(lái)獲得電位。2、太陽(yáng)能電池是物理電池之一。,.,60,太陽(yáng)能電池發(fā)電的原理主要是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，一般的半導(dǎo)體主要結(jié)構(gòu)：圖中，正電荷表示硅原子，負(fù)電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個(gè)電子。,.,61,當(dāng)硅晶體中摻入其他的雜質(zhì)，如硼、磷等，當(dāng)摻入硼時(shí)，硅晶體中就會(huì)存在著一個(gè)空穴，當(dāng)晶片受光后，PN結(jié)中，N型半導(dǎo)體的空穴往P型區(qū)移動(dòng)，而P型區(qū)中的電子往N型區(qū)移動(dòng)，從而形成從N型區(qū)到P型區(qū)的電流。然后在PN結(jié)中形成電勢(shì)差，這就形成了電源。,.,62,利用太陽(yáng)光直接發(fā)電。此類的薄片只要照到光，短時(shí)間內(nèi)便可輸出電壓及電流。太陽(yáng)能電池的主要物料是半導(dǎo)體，半導(dǎo)體可以導(dǎo)電，但它們的電阻遠(yuǎn)比導(dǎo)體(例如金屬)為高。在半導(dǎo)體工業(yè)中常用的半導(dǎo)體有硅和鍺。半導(dǎo)體的電阻值隨溫度改變，極少量雜質(zhì)原子的存在亦會(huì)對(duì)它們的電阻值有很大的影響。科學(xué)家可以在半導(dǎo)體內(nèi)加入不同種類和數(shù)量的雜質(zhì)原子，以控制半導(dǎo)體的各種特性。,.,63,.,64,.,65,太陽(yáng)能電池發(fā)電原理,.,66,.,67,.,68,太陽(yáng)能電池的分類,1、硅系太陽(yáng)能電池2、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池3、聚合物多層修飾電極型電池4、納米晶化學(xué)太陽(yáng)能電池,據(jù)所用材料分,砷化鎵III-V化合物硫化鎘銅銦硒,單晶硅太陽(yáng)能電池多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池,.,69,太陽(yáng)能電池對(duì)材料的要求,半導(dǎo)體材料的禁帶不能太寬要有較高的光電轉(zhuǎn)換效率材料本身對(duì)環(huán)境不造成污染材料便于工業(yè)化生產(chǎn)且材料性能穩(wěn)定,.,70,太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)工藝,導(dǎo)電玻璃膜切割清洗檢測(cè)鍍鋁電極沉積PN結(jié)老化檢測(cè)封裝成品檢測(cè),.,71,各類太陽(yáng)能電池的比較,.,72,.,73,太陽(yáng)能電池發(fā)電的應(yīng)用,優(yōu)點(diǎn)：屬于可再生能源，不必?fù)?dān)心能源枯竭太陽(yáng)能本身并不會(huì)給地球增加熱負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中低污染、平穩(wěn)無(wú)噪音發(fā)電裝置需要極少的維護(hù),壽命可達(dá)20年所產(chǎn)生的電力既可供家庭單獨(dú)使用也可并入電網(wǎng)用途廣泛,.,74,缺點(diǎn)：受地域及天氣影響較大由于太陽(yáng)能分散、密度低，發(fā)電裝置會(huì)占去較大的面積光電轉(zhuǎn)化效率低致使發(fā)電成本較傳統(tǒng)方式偏高,.,75,.,76,用戶太陽(yáng)能電源1.小型電源10-100W不等，用于邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機(jī)等太陽(yáng)能電源太陽(yáng)能逆變器,.,77,2.3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；,.,78,.,79,3.光伏水泵：解決無(wú)電地區(qū)的深水井飲用、灌溉,.,80,交通領(lǐng)域如航標(biāo)燈、交通/鐵路信號(hào)燈、交通警示/標(biāo)志燈、路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無(wú)線電話亭、無(wú)人值守道班供電等。,.,81,通訊/通信領(lǐng)域太陽(yáng)能無(wú)人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供電等。,.,82,石油、海洋、氣象領(lǐng)域石油管道和水庫(kù)閘門陰極保護(hù)太陽(yáng)能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺(tái)生活及應(yīng)急電源、海洋檢測(cè)設(shè)備、氣象/水文觀測(cè)設(shè)備等風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星的太陽(yáng)能電池,.,83,海洋氣象監(jiān)測(cè)標(biāo),.,84,家庭燈具電源如庭院燈、路燈、手提燈、野營(yíng)燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。,.,85,.,86,光伏電站1