太陽能的應(yīng)用

太陽能的應(yīng)用-能動1302摘要.太陽能的定義太陽能光熱利用.太陽能光電利用太陽能發(fā)展前景太陽能的定義太陽能(solarenergy)，是指太陽的熱輻射能(參見熱能傳播的三種方式)，主要表現(xiàn)就是常說的太陽光線。。太陽能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，太陽能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能也包括地球上的風(fēng)能、化學(xué)能、水能等。太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量。地球軌道上的平均太陽輻射強(qiáng)度為1,369w/㎡。地球赤道周長為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。太陽能在地球上的轉(zhuǎn)換太陽能的光熱利用自地球上生命誕生以來，就主要以太陽提供的熱輻射能生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。而現(xiàn)代最主要的太陽能光熱轉(zhuǎn)換是太陽能熱水器和太陽能取暖器。太陽能熱水器是將太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置，將水從低溫加熱到高溫，以滿足人們在生活、生產(chǎn)中的熱水使用。太陽能熱水器按結(jié)構(gòu)形式分為真空管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器，主要以真空管式太陽能熱水器為主，占據(jù)國內(nèi)95%的市場份額。熱管式真空管太陽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自己開發(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。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，使太陽能熱利用進(jìn)入中高溫領(lǐng)域。太陽能溫室太陽能溫室是利用太陽的能量，來提高塑料大棚內(nèi)或玻璃房內(nèi)的室內(nèi)溫度，以滿足植物生長對溫度的要求，如果室內(nèi)安裝儲熱裝置，這部分多余的熱量就可以儲存起來了。太陽能溫室對養(yǎng)殖業(yè)（包括家禽、家畜、水產(chǎn)等）同樣具有很重要的意義，它不僅能縮短生長期，對提高繁殖率、降低死亡率都有明顯的效果。因此，太陽能溫室已成為中國農(nóng)、牧、漁業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展不可缺少的技術(shù)裝備。太陽能光電利用太陽能電池太陽能電池是通過光電效應(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)上稱為太陽能光伏(Photovoltaic，photo

光線，voltaics

電力，縮寫為PV)，簡稱光伏。以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的濕式太陽能電池則還處于萌芽階段。硅太陽能電池硅材料是一種半導(dǎo)體材料，太陽能電池發(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)過摻雜磷可得N型硅，形成P-N結(jié)。當(dāng)光線照射太陽電池表面時，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，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的的實(shí)質(zhì)是:光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。太陽能發(fā)展前景當(dāng)前太陽能發(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，從長遠(yuǎn)前景來看，太陽能發(fā)電是最具潛力的戰(zhàn)略替代發(fā)電技術(shù)。家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)是太陽能發(fā)展的前景之一。

家用發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽電池組件組成的光伏方陣、太陽能充放電控制器、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能轉(zhuǎn)換為電能，通過太陽能充放電控制器給負(fù)載供電，同時給蓄電池組充電；在無光照時，通過太陽能充放電控制器由蓄電池組給直流負(fù)載供電，同時蓄電池還要直接給獨(dú)立逆變器供電，通過獨(dú)立逆變器逆變成交流電，給交流負(fù)載供電。我國陸地表面每年接受太陽輻射能相當(dāng)于約49000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，全國三分之二的國土面積年日照在2200小時以上，年太陽輻射量超過5000兆焦耳每平方米（相當(dāng)于170千克標(biāo)準(zhǔn)煤每平方米），豐富的太陽能資源，是中華民族賴以生存、永續(xù)繁衍的最寶貴的資源。我國太陽能資源分布圖太陽能利用潛力巨大太陽能資源按日照時間和太陽能輻射量的大小，大致上可分為五類。甘肅省大部分地區(qū)屬于一、二類地區(qū)，太陽輻射比較豐富，平均年日照時間在２３００—２７００小時。有專家測試，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熱量相當(dāng)于４千瓦時電轉(zhuǎn)化的熱量，冬季則大約相當(dāng)于２千瓦時到３千瓦時電。中國太陽能分布及太陽能資源儲量

我國西部太陽能的年總輻射約為140－200

Kcal/cm2

年，高于東部的80－160Kcal/cm2

年；我國東部、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；我國三分之二以上的地區(qū)的年日照時數(shù)達(dá)2000小時，年總輻射大于140Kcal/cm2，應(yīng)用太陽能空調(diào)的前景很好。

特點(diǎn)：

1。太陽能資源最好的地區(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，是我國太陽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，形成太陽能資源的低值中心。

2。在北緯30°～40°之間，太陽能資源隨緯度增加而增加。

3。北緯40°以上，太陽能資源自東向西逐漸增加。

4。新疆地區(qū)太陽能資源分布由東南向西北逐漸減少。

5。臺灣地區(qū)太陽能資源由東北向西南逐漸增加，海南島太陽能資源和臺灣基本相當(dāng)。高塔電站在美國西南部未來有可能出現(xiàn)一座太陽能發(fā)電用的高塔，就像一個巨大的煙囪，高達(dá)1千米，但并不釋放有害濃煙氣體，而是通過太陽能加熱空氣，并轉(zhuǎn)換成為電能，屬于太陽能的熱能發(fā)電，可供20萬戶居民使用。月球電站日本擬于2035年建設(shè)一條沿月球赤道(長約11000km)的太陽能電池帶，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。將能滿足全世界的用電需求。航天器上的太陽能利用裝置結(jié)論