太陽(yáng)能的應(yīng)用

太陽(yáng)能的應(yīng)用-能動(dòng)1302摘要.太陽(yáng)能的定義太陽(yáng)能光熱利用.太陽(yáng)能光電利用太陽(yáng)能發(fā)展前景太陽(yáng)能的定義太陽(yáng)能(solarenergy)，是指太陽(yáng)的熱輻射能(參見(jiàn)熱能傳播的三種方式)，主要表現(xiàn)就是常說(shuō)的太陽(yáng)光線(xiàn)。。太陽(yáng)能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，太陽(yáng)能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽(yáng)能也包括地球上的風(fēng)能、化學(xué)能、水能等。太陽(yáng)能是太陽(yáng)內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的能量。地球軌道上的平均太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為1,369w/㎡。地球赤道周長(zhǎng)為40,076千米，從而可計(jì)算出，地球獲得的能量可達(dá)173,000TW。在海平面上的標(biāo)準(zhǔn)峰值強(qiáng)度為1kw/m2，地球表面某一點(diǎn)24h的年平均輻射強(qiáng)度為0.20kw/㎡，相當(dāng)于有102,000TW的能量。太陽(yáng)能在地球上的轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能的光熱利用自地球上生命誕生以來(lái)，就主要以太陽(yáng)提供的熱輻射能生存，而自古人類(lèi)也懂得以陽(yáng)光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚(yú)等。而現(xiàn)代最主要的太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換是太陽(yáng)能熱水器和太陽(yáng)能取暖器。太陽(yáng)能熱水器是將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置，將水從低溫加熱到高溫，以滿(mǎn)足人們?cè)谏睢⑸a(chǎn)中的熱水使用。太陽(yáng)能熱水器按結(jié)構(gòu)形式分為真空管式太陽(yáng)能熱水器和平板式太陽(yáng)能熱水器，主要以真空管式太陽(yáng)能熱水器為主，占據(jù)國(guó)內(nèi)95%的市場(chǎng)份額。熱管式真空管太陽(yáng)能熱水器采用玻璃與金屬封接技術(shù)，使管內(nèi)不走水，并處于完全真空狀態(tài)，依靠管內(nèi)的銅鋁復(fù)合條帶與熱水器的水箱相連接，從而達(dá)到熱能傳導(dǎo)的目的。熱管式真空管是我國(guó)自己開(kāi)發(fā)成功的一種金屬吸熱體真空管，于上世紀(jì)90年代中期投入市場(chǎng)。熱管式真空管綜合應(yīng)用了真空技術(shù)、熱管技術(shù)、玻璃-金屬封接技術(shù)和磁控濺射涂層技術(shù)，不僅使太陽(yáng)能集熱器能夠全年運(yùn)行，而且提高了工作溫度、承壓能力和系統(tǒng)可靠性，使太陽(yáng)能熱利用進(jìn)入中高溫領(lǐng)域。太陽(yáng)能溫室太陽(yáng)能溫室是利用太陽(yáng)的能量，來(lái)提高塑料大棚內(nèi)或玻璃房?jī)?nèi)的室內(nèi)溫度，以滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)對(duì)溫度的要求，如果室內(nèi)安裝儲(chǔ)熱裝置，這部分多余的熱量就可以?xún)?chǔ)存起來(lái)了。太陽(yáng)能溫室對(duì)養(yǎng)殖業(yè)（包括家禽、家畜、水產(chǎn)等）同樣具有很重要的意義，它不僅能縮短生長(zhǎng)期，對(duì)提高繁殖率、降低死亡率都有明顯的效果。因此，太陽(yáng)能溫室已成為中國(guó)農(nóng)、牧、漁業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展不可缺少的技術(shù)裝備。太陽(yáng)能光電利用太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池是通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。只要被光照到，瞬間就可輸出電壓及電流。在物理學(xué)上稱(chēng)為太陽(yáng)能光伏(Photovoltaic，photo

光線(xiàn)，voltaics

電力，縮寫(xiě)為PV)，簡(jiǎn)稱(chēng)光伏。以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽(yáng)能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的濕式太陽(yáng)能電池則還處于萌芽階段。硅太陽(yáng)能電池硅材料是一種半導(dǎo)體材料，太陽(yáng)能電池發(fā)電的原理主要就是利用這種半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。P型晶體硅經(jīng)過(guò)摻雜磷可得N型硅，形成P-N結(jié)。當(dāng)光線(xiàn)照射太陽(yáng)電池表面時(shí)，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過(guò)外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過(guò)程的的實(shí)質(zhì)是:光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程。太陽(yáng)能發(fā)展前景當(dāng)前太陽(yáng)能發(fā)電的成本較高，大約是生物質(zhì)發(fā)電（沼氣發(fā)電）的7～12倍，風(fēng)能發(fā)電的6～10倍。但太陽(yáng)能與其他新能源相比在資源潛力和持久適用性方面更具優(yōu)勢(shì)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)前景來(lái)看，太陽(yáng)能發(fā)電是最具潛力的戰(zhàn)略替代發(fā)電技術(shù)。家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)是太陽(yáng)能發(fā)展的前景之一。

家用發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽(yáng)電池組件組成的光伏方陣、太陽(yáng)能充放電控制器、蓄電池組、離網(wǎng)型逆變器、直流負(fù)載和交流負(fù)載等構(gòu)成。光伏方陣在有光照的情況下將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，通過(guò)太陽(yáng)能充放電控制器給負(fù)載供電，同時(shí)給蓄電池組充電；在無(wú)光照時(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能充放電控制器由蓄電池組給直流負(fù)載供電，同時(shí)蓄電池還要直接給獨(dú)立逆變器供電，通過(guò)獨(dú)立逆變器逆變成交流電，給交流負(fù)載供電。我國(guó)陸地表面每年接受太陽(yáng)輻射能相當(dāng)于約49000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，全國(guó)三分之二的國(guó)土面積年日照在2200小時(shí)以上，年太陽(yáng)輻射量超過(guò)5000兆焦耳每平方米（相當(dāng)于170千克標(biāo)準(zhǔn)煤每平方米），豐富的太陽(yáng)能資源，是中華民族賴(lài)以生存、永續(xù)繁衍的最寶貴的資源。我國(guó)太陽(yáng)能資源分布圖太陽(yáng)能利用潛力巨大太陽(yáng)能資源按日照時(shí)間和太陽(yáng)能輻射量的大小，大致上可分為五類(lèi)。甘肅省大部分地區(qū)屬于一、二類(lèi)地區(qū)，太陽(yáng)輻射比較豐富，平均年日照時(shí)間在２３００—２７００小時(shí)。有專(zhuān)家測(cè)試，在相同水量和溫度的前提下，蘭州市夏季每天每平方米所接受的太陽(yáng)熱量相當(dāng)于４千瓦時(shí)電轉(zhuǎn)化的熱量，冬季則大約相當(dāng)于２千瓦時(shí)到３千瓦時(shí)電。中國(guó)太陽(yáng)能分布及太陽(yáng)能資源儲(chǔ)量

我國(guó)西部太陽(yáng)能的年總輻射約為140－200

Kcal/cm2

年，高于東部的80－160Kcal/cm2

年；我國(guó)東部、北部地區(qū)的年總輻射約為120－160

Kcal/cm2

年，高于南部地區(qū)的80－120

Kcal/cm2年；我國(guó)三分之二以上的地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)達(dá)2000小時(shí)，年總輻射大于140Kcal/cm2，應(yīng)用太陽(yáng)能空調(diào)的前景很好。

特點(diǎn)：

1。太陽(yáng)能資源最好的地區(qū)和最差的地區(qū)，都分布在北緯22°～35°區(qū)域內(nèi)。尤其是青藏高原，是我國(guó)太陽(yáng)能資源最理想的地區(qū)，年輻射量達(dá)180～200Kcal/cm2

year。而四川盆地由于處在南北兩股暖冷氣流交匯處，云雨天氣多，形成太陽(yáng)能資源的低值中心。

2。在北緯30°～40°之間，太陽(yáng)能資源隨緯度增加而增加。

3。北緯40°以上，太陽(yáng)能資源自東向西逐漸增加。

4。新疆地區(qū)太陽(yáng)能資源分布由東南向西北逐漸減少。

5。臺(tái)灣地區(qū)太陽(yáng)能資源由東北向西南逐漸增加，海南島太陽(yáng)能資源和臺(tái)灣基本相當(dāng)。高塔電站在美國(guó)西南部未來(lái)有可能出現(xiàn)一座太陽(yáng)能發(fā)電用的高塔，就像一個(gè)巨大的煙囪，高達(dá)1千米，但并不釋放有害濃煙氣體，而是通過(guò)太陽(yáng)能加熱空氣，并轉(zhuǎn)換成為電能，屬于太陽(yáng)能的熱能發(fā)電，可供20萬(wàn)戶(hù)居民使用。月球電站日本擬于2035年建設(shè)一條沿月球赤道(長(zhǎng)約11000km)的太陽(yáng)能電池帶，將電力轉(zhuǎn)換成強(qiáng)大的微波和激光束射向地球，然后由地面接收站再轉(zhuǎn)換為電能。將能滿(mǎn)足全世界的用電需求。航天器上的太陽(yáng)能利用裝置結(jié)論