太阳能的能量密度是多少( 三 )


太阳热能
现代的太阳热能科技将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸气和电力 。除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热能,方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料 。
编辑本段利弊分析
优点
(1)普遍:太阳光普照大地,没有地域的限制无论陆地或海洋,无论高山或岛屿,都处处皆有,可直接开发和利用,且无须开采和运输 。(2)无害:开发利用太阳能不会污染环境,它是最清洁能源之一,在环境污染越来越严重的今天,这一点是极其宝贵的 。(3)巨大:每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤,其总量属现今世界上可以开发的最大能源 。(4)长久:根据目前太阳产生的核能速率估算,氢的贮量足够维持上百亿年,而地球的寿命也约为几十亿年,从这个意义上讲,可以说太阳的能量是用之不竭的 。
缺点
(1)分散性:到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大,但是能流密度很低 。平均说来,北回归线附近,夏季在天气较为晴朗的情况下,正午时太阳辐射的辐照度最大,在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1000W左右;若按全年日夜平均,则只有200W左右 。而在冬季大致只有一半,阴天一般只有1/5左右,这样的能流密度是很低的 。因此,在利用太阳能时,想要得到一定的转换功率,往往需要面积相当大的一套收集和转换设备,造价较高 。(2)不稳定性:由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响,所以,到达某一地面的太阳辐照度既是间断的,又是极不稳定的,这给太阳能的大规模应用增加了难度 。为了使太阳能成为连续、稳定的能源,从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源,就必须很好地解决蓄能问题,即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来,以供夜间或阴雨天使用,但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一 。(3)效率低和成本高:目前太阳能利用的发展水平,有些方面在理论上是可行的,技术上也是成熟的 。但有的太阳能利用装置,因为效率偏低,成本较高,总的来说,经济性还不能与常规能源相竞争 。在今后相当一段时期内,太阳能利用的进一步发展,主要受到经济性的制约 。[1]2010年的“黑色春天”成了一些太阳能热水器企业心中永远的痛 。在许多企业看来,行业性下滑已经成为定局 。据嘉兴太阳能协会秘书长徐朱灵介绍:“目前,嘉兴的海宁有真空管集热线360条,年产量可配套八百万台太阳能热水器 。今年以来产能严重过剩,产品积压,半停半工,甚至还出现了砸机当废铁卖的惨局 。”?
编辑本段开发途径
光热利用
它的基本原来是将太阳辐射能收集起来,通过与物质的相互作用转换成热能加以利用 。目前使用最多的太阳能收集装置,主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等3种 。通常根据所能达到的温度和用途的不同,而把太阳能光热利用分为低温利用(<200℃)、中温利用(200~800℃)和高温利用(>800℃) 。目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳能
[2]太阳房、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等,中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等,高温利用主要有高温太阳炉等 。
太阳能发电
未来太阳能的大规模利用是用来发电 。利用太阳能发电的方式有多种 。目前已实用的主要有以下两种 。①光—热—电转换 。即利用太阳辐射所产生的热能发电 。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽,然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电 。前一过程为光—热转换,后一过程为热—电转换 。②光—电转换 。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能,它的基本装置是太阳能电池 。
光化利用
这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式 。
光生物利用
通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程 。目前主要有速生植物(如薪炭林)、油料作物和巨型海藻 。
编辑本段开发历史
据记载,人类利用太阳能已有3000多年的历史 。将太阳能作为一种能源和动力加以利用,只有300多年的历史 。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”,“未来能源结构的基础”,则是近来的事 。20世纪70年代以来,太阳能科技突飞猛进,太阳能利用日新月异 。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起 。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器 。在1615年~1900年之间,世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置 。这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光,发动机功率不大,工质主要是水蒸汽,价格昂贵,实用价值不大,大部分为太阳能爱好者个人研究制造 。20世纪的100年间,太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段 。