太陽能的開發(fā)利用及其環(huán)境影響

太陽能的開發(fā)利用及其環(huán)境影響環(huán)境09-012012-3-21太陽的神話太陽能的利用歷史太陽能的來源我國的太陽能資源太陽能的未來太陽能開發(fā)利用環(huán)境影響太陽能的開發(fā)利用太陽能的特點(diǎn)兩小兒辯日日初出大如車蓋，及日中則如盤盂，此不為遠(yuǎn)者小而近者大乎？日初出滄滄涼涼，及其日中如探湯，此不為近者熱而遠(yuǎn)者涼乎？太陽能的來源太陽是一個(gè)熾熱的大氣球，他的直徑大約是139萬Km,是地球直徑的109倍，它的體積是地球的130萬倍，而它的質(zhì)量為地球的33倍。太陽的主要組成成分是氫和氦，其中氫占78%，氦占20%，其它元素占2%。在異常的高溫高壓下，原子失去全部或大部分核外電子，他們在高速運(yùn)動(dòng)和互相碰撞中發(fā)生多種核反應(yīng)，最重要的是氫氦聚合成氦核的反應(yīng)，即熱核反應(yīng)。太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)每秒鐘要燒掉6億噸氫核燃料，在聚變?yōu)楹r(shí)，實(shí)際消耗的氫核約400萬噸。太陽的巨大能量就是這樣產(chǎn)生的。太陽從中心向外可分為核反應(yīng)區(qū)、輻射區(qū)和對流區(qū)、太陽大氣。太陽中心的溫度高達(dá)1500萬攝氏度。專家預(yù)測：太陽中氫的存儲足夠維持600億年，因此可以說太陽能的能量是取之不盡用之不竭。太陽能的利用歷史西周時(shí)期，“陽燧取火”——用凹面銅鏡會聚陽光點(diǎn)燃艾絨取得火種。1615年，法國工程師所羅門·德·考克斯發(fā)明了世界上第一臺太陽能驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。1854~1874年，世界上第一臺太陽能蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)問世。1878年，在巴黎世界博覽會上展出了轟動(dòng)全世界的太陽能印刷機(jī)。20世紀(jì)70年代以后，太陽能科技突飛猛進(jìn)，太陽能的利用也不斷的發(fā)展。

近年我國太陽能的發(fā)展2005年9月，上海市政府公布“上海開發(fā)利用太陽能行動(dòng)計(jì)劃”。2006年6月，中國成立風(fēng)能太陽能資源評估中心。2009年3月23日，財(cái)政部印發(fā)《太陽能光電建筑應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》，擬對太陽能光電建筑等大型太陽能工程進(jìn)行補(bǔ)貼。2011年我國將太陽能《十二五新能源規(guī)劃綱要》。我國的太陽能資源在中國，西藏西部太陽能資源最豐富，最高達(dá)2333KWh/㎡（日輻射量6.4KWh/㎡），居世界第二位，僅次于撒哈拉大沙漠。小浪底大壩最高達(dá)4.795KW/h根據(jù)各地接受太陽總輻射量的多少，可將全國劃分為五類地區(qū)。一類地區(qū)為中國太陽能資源最豐富的地區(qū)，年太陽輻射總量6680～8400MJ/㎡，相當(dāng)于日輻射量5.1～6.4KWh/㎡。這些地區(qū)包括寧夏北部、甘肅北部、新疆東部、青海西部和西藏西部等地。二類地區(qū)為中國太陽能資源較豐富地區(qū)，年太陽輻射總量為5850-6680MJ/m2，相當(dāng)于日輻射量4.5～5.1KWh/㎡。這些地區(qū)包括河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地。三類地區(qū)為中國太陽能資源中等類型地區(qū)，年太陽輻射總量為5000-5850MJ/m2，相當(dāng)于日輻射量3.8～4.5KWh/㎡。主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、蘇北、皖北、臺灣西南四類地區(qū)是中國太陽能資源較差地區(qū)，年太陽輻射總量4200～5000MJ/㎡，相當(dāng)于日輻射量3.2～3.8KWh/㎡。這些地區(qū)包括湖南、湖北、廣西、江西、浙江、福建北部、廣東北部、陜西南部、江蘇北部、安徽南部以及黑龍江、臺灣東北部等地。五類地區(qū)主要包括四川、貴州兩省，是中國太陽能資源最少的地區(qū)，年太陽輻射總量3350～4200MJ/㎡，相當(dāng)于日輻射量只有2.5～3.2KWh/㎡。從全國來看，中國是太陽能資源相當(dāng)豐富的國家，絕大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在4kWh/㎡以上，西藏最高達(dá)7kWh/㎡。太陽能的特點(diǎn)1、資源豐富太陽能是取之不盡的可再生能源，可利用量巨大。太陽每秒鐘放射的能量大約是1.6×1023kW

，其中到達(dá)地球的能量高達(dá)8×1013kW，相當(dāng)于6×109噸標(biāo)準(zhǔn)煤。太陽的壽命至少尚有40億年，相對于常規(guī)能源的有限性，太陽能具有儲量的“無限性”，取之不盡，用之不竭。這就決定了開發(fā)利用太陽能將是人類解決常規(guī)能源匱乏、枯竭的最有效途徑。2、分布廣泛陽光普照大地，無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，都有明媚的陽光，而且不需要運(yùn)輸，獲取方便。一般認(rèn)為，處于南北緯50~60度以內(nèi)的。年日照時(shí)間在1600~2400小時(shí)，只要投資建造太陽能利用裝置，能量就可以無限使用。3、利用的清潔性太陽能像風(fēng)能、潮汐能等潔凈能源一樣，其開發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染，加之其儲量的無限性，這是太陽能獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)。4、利用的經(jīng)濟(jì)性一是太陽能取之不盡，用之不竭，而且在接收太陽能時(shí)不征收任何“稅”，可以隨地取用；二是在目前的技術(shù)發(fā)展水平下，有些太陽能利用已具經(jīng)濟(jì)性，如太陽能熱水器一次投入較高，但其使用過程不耗能，終身受益。研究表明：隨著科技的發(fā)展以及人類開發(fā)利用太陽能的技術(shù)突破，太陽能利用的經(jīng)濟(jì)性將會更明顯。缺點(diǎn)1、強(qiáng)度弱北回歸線附近，在夏季晴朗的中午太陽輻射的輻照度最大，在垂直太陽光方向1平方米接收太陽能平均只有1000瓦左右。若全年日夜平均，則只有200瓦左右。在冬季減半，陰天一般只有五分之一。利用太陽能需要面積相當(dāng)大的收集和轉(zhuǎn)換裝備，造價(jià)高。2、不連續(xù)晝夜交替造成太陽能輻射的間斷。全球大部分地區(qū)，一年有一半的時(shí)間處于黑夜，其余的一半時(shí)間還要受天氣影響，這也限制了太陽能的應(yīng)用。單位時(shí)間內(nèi)投射到單位面積上的輻射能量。3、不確定受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制和陰晴云雨等隨機(jī)因素的影響，到達(dá)某一地面的太陽輻照度既不連續(xù)又不穩(wěn)定，這給太陽能的大規(guī)模應(yīng)用增加了難度。要想使太陽能成為連續(xù)穩(wěn)定的能源，最終能成為能夠與常規(guī)能源相競爭的替代能源，必須解決蓄能問題。目前，蓄能也是太陽能利用中較薄弱的環(huán)節(jié)。4、成本高目前太陽能利用的發(fā)展水平有些方面在理論上行得通，技術(shù)上也是成熟的，但有些太陽能利用裝置成本較高、效率偏低，總得經(jīng)濟(jì)性還不能與常規(guī)能源相媲美。專家預(yù)測，在今后相當(dāng)長的一段時(shí)期內(nèi)，太陽能利用的進(jìn)一步發(fā)展主要受經(jīng)濟(jì)性的制約。太陽能的開發(fā)利用1·直接利用太陽光照射，獲取太陽光的熱量。如：晾曬衣服、鹽田制鹽、晾曬糧食、溫室大棚等。2、光合作用即太陽能的生物轉(zhuǎn)化。a植物的光合作用制造有機(jī)物。b生產(chǎn)綠色燃料。南方種植的麻風(fēng)樹制作生物柴油，木薯和甜高粱提取燃料乙醇。3、光熱轉(zhuǎn)換，把太陽能轉(zhuǎn)換成熱能利用。利用集熱器得到100度一下的低溫?zé)嵩春?000~4000度的高溫?zé)嵩?。如太陽能熱水器、太陽灶、太陽房、空調(diào)、室內(nèi)取暖、太陽能熱發(fā)電等。太陽熱發(fā)電，全世界以以色列的技術(shù)最為先進(jìn)。在工農(nóng)業(yè)上，太陽能干燥、太陽能冶煉、太陽能水泵。太陽能還可以用在海水淡化等方面。4、進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化，把太陽能轉(zhuǎn)換成電能加以利用。光電轉(zhuǎn)換就是通過光電器件將太陽光直接轉(zhuǎn)換成電能，目前常用的有單晶硅、多晶硅、非晶硅光伏發(fā)電等，核心就是太陽能電池。目前太陽能電池只是作為小功率的特殊電源，應(yīng)用在邊遠(yuǎn)地區(qū)和電網(wǎng)難以覆蓋的地區(qū)。太陽能開發(fā)利用的環(huán)境影響太陽能直接利用的能源系統(tǒng)基本上不會對環(huán)境造成影響。但是，太陽能若集中大量的開發(fā)利用可能會造成太陽能回流減少，并影響局部環(huán)境的氣候；還可造成雨量減少和生態(tài)變遷。同時(shí)，太陽能蓄電池壽命很短，如果處理不當(dāng)也會對環(huán)境造成污染。太陽能的未來1954年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出世界上第一塊太陽電池，太陽能開發(fā)利用技術(shù)發(fā)展很快，特別是70年代爆發(fā)的世界性的石油危機(jī)有力地促進(jìn)了太陽能開發(fā)利用。世界各國，尤其發(fā)達(dá)國家對21世紀(jì)的能源問題都特別關(guān)注。由于化石能源儲量的有限性和利用的污染性，各國專家都看好太陽能等可再生能源，盡管目前太陽能的利用