太阳能技术的应用前景

浅谈太阳能技术的应用前景

[摘要]随着经济的不断发展，我国的工业、交通和建筑能耗都在不断增加。我国的能源消耗生产已经跟不上经济发展的步伐。能源短缺已经成为制约我国经济发展和人民生活水平提高的瓶颈。建筑能耗占社会总能耗的30%～40%，实施建筑节能对保护生态环境，实现社会的可持续发展意义重大。

[关键词]技术原理应用现状应用前景

中图分类号：r363.2+1 文献标识码：r 文章编号：1009―914x （2013）22―0599―01

引言

随着能源结构的逐步调整，世界各国都把能源问题放到了关系国际民生的战略位置。我国从可持续发展、人与自然相和谐的战略高度，提出了新能源建筑的理念，提出要积极开发和推广利用可再生能源，如风能、太阳能、地热能等。据专家估计，到21世纪中叶，可再生能源将占世界电力市场的3/5，燃料市场的2/5。而太阳能，在21世纪即将进人一个快速发展的阶段，“太阳能经济”将成为未来全球能源结构的主流方向之一。

一、太阳能技术原理和工程应用

1、技术原理

太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题，会使太阳能资源在整个综合能源体系中的作

用受到一定的限制。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173，000tw，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤，每秒照射到地球的能量则为499，400，00，000焦。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。

太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。

2、工程应用

太阳能技术应用涵盖四个技术节点，即：太阳能采集，太阳能转换，太阳能贮存，太阳能传输。

（1）太阳能采集：平板集热器，真空管集热器，聚光集热器（2）太阳能转换：太阳能-热能转换，太阳能-电能转换，太阳能-氢能转换，太阳能-生物质能转换，太阳能-机械能转换。

（3）太阳能贮存：热能贮热，电能贮存，氢能贮存，机械能贮存。

（4）太阳能传输：太阳能光热系统、太阳能光电系统。

二、太阳能应用现状和工程案例

在发达国家，太阳能的开发利用日益广泛，其技术也日益成熟。

比如日本多年来一直积极开发太阳能等新能源，其太阳能发电量自2000年以来一直位居世界首位，国内设施容量约64万千瓦，到2010年，日本政府计划将国内设施容量增长7倍，达到482万千瓦。以色列计划在内盖夫沙漠建设占地面积400公顷的太阳能电站，设计发电能力50万千瓦，约占该国电力生产量的5%。美国启动了“100万套屋顶光伏规划”，计划到2010年在100万套屋顶安装光伏发电系统，安装机容量300万千瓦。德国于1999年1月启动了“十万太阳能屋顶计划”，共安排4.6亿欧元的财政预算，对开发利用太阳能的企业和用户进行资助。目前，安装太阳能照明系统的家庭已占德国家庭总数的0.9%，太阳能照明系统在大型公共建筑中也得到了大力推广，2006年世界杯足球赛场之一的德国凯泽斯劳滕足球场即采用了太阳能照明设备。

中国光伏发电的历史很短，虽然技术不断进步，价格下降，但从整体水平来看，中国光伏产业的发展还是落后于国际水平的。中国太阳能电池生产的技术水平低，发电成本高，又受制于不完整的产业链结构，因此最终国内太阳能企业仅承担了产业链中高污染、高耗能的生产环节，赚取的仅为5-6%的加工利润，而且光伏产业上游原料的技术壁垒高，主要由美、日等国控制，获取技术困难。

客观上讲，由于目前太阳能开发应用技术还不够完善，客观上对推广使用有一定的阻碍。如太阳能产品的使用受天气因素的影响较大，在阴天下雨和晚上使用太阳能产品效果不理想；太阳能产品功率不够，如夏季中午时分，一个2平方米的太阳灶功率约为1.5千

瓦，可以烧水、蒸饭，但在需要旺火煮面和炒菜时就无能为力了；价格偏高，如太阳能发电装置，每瓦的平均成本在70元以上，考虑到一户普通家庭中电灯、冰箱、电视等电器的耗电量，最起码需要5个千瓦，投资在35万元左右，绝大部分家庭不能承受；太阳能热水器由于价位较高，在农村地区难以被接受等。

杭州下沙高教园河海光热中央热水系统是河海水环境工程有限

公司针对下沙高教园g、k区一期工程状况，并充分考虑二期续建工程，结合学生在校期间的用水情况，专门设计开发的一种低成本、省能源、安全环保、使用方便、功能完善的中央热水系统，是目前国内最大的太阳能集中供热工程。学生公寓分为g、k两个区，每个区共25栋楼，为六层结构，每个宿舍住4人，卫生间内设有淋浴龙头，每个区共有学生13000人。热水系统分为g、k两套独立的系统，由采热系统、加热系统、室外管网、室内管网组成。采热系统安装在食堂和综合楼屋顶，屋顶高度为22米，采热系统采用u 型铜管和真空集热管。机房包括一个太阳能储水箱，一个供热水箱，4台工频感应电锅炉，水泵和plc自控系统。造价1700多万元，两套共4000平方米的太阳能真空集热管，两套最高可达560吨日供水设备。无论是投资规模还是应用规模，这都是目前国内住宅建筑中最大的太阳能利用项目。

三、太阳能建筑的应用前景

1、应用空间大

我国具有丰富的太阳能资源，在正常发展和生态驱动发展两种模

式下，预测2050年我国太阳能利用在总能源供给中分别占4.7%和10%。目前我国太阳能热水器的保有量已超过6001万mz，而此数据的太阳能建筑仅占所有建筑1%。

2、环保节能

根据美国环境总署epa的统计数据、目前世界各国建筑能耗中排放的：约占全球排放总量的30%～40%。而人们对未来：在大气中含量的预计是，如果不采取任何措施，50年后大气中：的含量将会达到现在的3.5倍。众所周知，国家推广太阳能的目的是为了环保节能，而环保节能在另外一层意义上说就是尽量减少：的排放。换个概念，使用太阳能减少：排量与绿地吸收的效果相一致。据科学计算，可以总结出如下等式：1m=的太阳能集热器95.39kg标煤产生的热量之70.11kg=19.475m2的草坪吸收力=0.779m2的落叶乔木吸收力=1.5m2的绿地吸收力。从以上数据，我们可以明显地看出建筑应用太阳能的环保节能效应。

四、总结

综上所述，在我国大力推广太阳能建筑系统工程，实现太阳能与建筑一体化，需要在建筑的规划、设计、建造、使用、维护以及改造等活动中，让房地产开发商、太阳能企业、设计单位、政府监管部门形成共识，才能真正实现太阳能与建筑的完美结合。

参考文献

[1]中国可再生能源发展项目办公室主编.中国光伏产业发展研究报告（2004-2005.