太阳能在船舶领域的应用

沈阳师范大学

《新能源技术》

课程报告

选题名称：太阳能动力船舶

学生姓名：

学号：

选课序号：

完成时间：2016年 6月 22 日

题目：太阳能动力船舶

摘要：本次课题我将主要研究近几年新能源-太阳能在造船领域的发展，接下来我将就太阳能在我国的分布状况和它的优缺点以及为什么太阳能动力被运用到全国乃至世界范围内。此外我将介绍近几年世界各国对于太阳能动力船舶的进展以及浅谈未来我国在此领域计划和个人的发展趋势的预测。

关键词：

资源丰富低污染低成本低强度低利用率，

1. 研究背景

据大量数据统计，近几年全国范围内气候变暖，各种大气的污染尤其是2015年我国出现了严重的PM2.5污染现象。北京，沈阳等地几日内空气污浊看不到建筑物，这就是由于长期煤炭石油的使用产生了大量的酸性物质到空气中。此外，由于我们长期的使用以及大量的开采一些不可再生资源如淡水，煤矿，金矿使得我们不得不面临资源的枯竭的问题，如果这些不可再生资源用完人们还怎样生存下去，我们如何才能代替这些不可再生资源。当然了在科技飞速发展进步的同时人类对地球造成极大的伤害这是毋庸置疑的，尤其是石油问题。石油确实可以产生极大的动能给航空飞机，飞船，汽车，铁路，以及船舶，利用这些代步工具使得人们大大降低了步行的时间成本，而且方便了生活提高了生活水平。在另一方面我们真的需要面对石油所产生的尾气排放已经大大超出预期标准。此外这一稀缺的资源一度使各国开战争抢，中东地区石油一直是各国竞相争夺购买的典型例子。鉴于这么多的问题需要面对，为了降低对环境的污染，资源的储蓄人们绞尽脑汁的寻找一些新的能源，不断开发研究发现了大量的环保低碳的自然资源，如太阳能，风能，海洋能，氢能这些新能源避免了先前的环境污染，资源濒临枯竭等的问题，此外这些新能源大大的有利于保护我们的地球。近几年新能源已经被各国科学家所研究开发，比如风能发电，氢能作为汽车发动燃料的应用大约可以节省40%的石油，海洋领域的波浪能以及潮汐能仍然可以产生大量的电能。研究者们正在专研如何高效开采这些有着无限潜力的能量，来代替过去几年的古老

资源。

对于我国而言，太阳能分布随着纬度的升高而减少，我国的青藏高原喜马拉雅山脉有着极大的优势，大大的阻挡了来自印度洋的水汽，使得一些降雨也只能降在山麓地区，即使有些水汽没有受到山脉的阻挡，威力也已经被大大的削弱，然而对于我国的四川盆地这显然就是太原能分布较少地区。不仅在我国太阳能分布极为广泛，在整个地球太阳能的分布相当于同年石油，煤炭，天然气所产生的能量的6000倍，如此的惊天骇俗的资源不得不诱惑我们去开采，去运用。对于航运领域不得不面对的是，这是个耗资巨大成本较高的领域，无论是游艇还是轮船每次出行都需要消耗大量的动能，面对如此的物美价廉的机遇各国的船舶领域当然争先恐后的去利用太阳能动能与船舶当中。让我们不得不惊叹这是一种取之不尽用之不竭的资源。与煤炭石油相比太阳能不会造成任何环境污染。对于一艘轮船而言每次轮渡一次需要消耗大量的石油来产生动能而且高档轮船将会产生高昂的电力成本，而且为了使旅行者们拥有一个舒适观光旅行这些轮船安装了电视电脑以及更多的电子设备，这些将需要更多的电能。对于造船者而言基本的造船材料经费就需要大量支出，而且还承担着出行安全的风险，为了降低成本赚取更多的利润，太阳能无疑使最好的选择。这里有一个假设“如果把太阳能比作一吨黄色炸药爆炸时所释放的能量，那么每年到达地球便能供人类利用的太阳辐射能就相当于第一颗原子弹（2*10^4吨级）爆炸时所发出的能量”如此可见如果我们把太阳能正确的开采那么将会有更低的经费，我们将必要担心资源濒临用尽的问题。此外太阳每日东升西落它分布非常的广泛而且不需要开采，运输就可以直接利用。虽然分布在不同地区太阳的普照强度是不相同的，但是太阳能被各个地区方便使用的形式是大相径庭的。其次，对于船舶行业我们不得不考虑的就是运输的成本，在过去为了使船舶行驶，我们只能通过石油产生动能，开采石油资源将会耗费大量的人力物力。然而太阳能却完全可以解决这一难题，我们不需要开采运输甚至只是需要安装一个太阳能采集板就可以将收集到的太阳能转换为动能。这种低成本优势可以为造船者们更早的收回成本从而降低风险。最后一点是非常重要的一点。人类的生活环境相当重要关系着未来子孙的生活状况以及地球的寿命，太阳能毋庸置疑是一种清洁的能源。目前人类所使用的常规能源都严重的污染到大气环境，水源等，甚至有时还造成了酸雨。根据一些科学统计，人们

想要花经费来清除所造成的污染将远远超过开采这些资源所消耗的经费的10倍。这更加说明破坏的环境难以弥补。现在唯一可以做的就是减少这种污染率，太阳能就完全可以解决这种问题。我们一直强调要低碳环保，节能减排。现在交通如此的发达如果所有的交通工具都在使用石油产生动能，可想而知会产生多少二氧化碳以及其他过量的污染气体。然而这些二氧化碳由于过多排放将会覆盖整个大气表面从而产生了所谓的温室效应，全球气候变暖。将太阳能应用到船舶这个交通工具中将会大大的减少这种尾气排放，从而减少了我们对地球的污染。

2太阳能的基本原理，系统构成

2010年2月25日有德国制造的“星球太阳能”号

船身2装有5000平方米的太阳电池板，在船舶行驶过程中装将搜集到的太阳能转换为行驶时的动能，此外安装大量的电池板，不仅可以在同一时间内大量的搜集太阳能，而且可以将收集到的多余的能量储存下来储存下次航行使用。更加专业的来分析，我们可以理解为太阳能动力船舶发电是建立在光子的基础上，一个光子通过太阳能板的p形半导体和n形半导体，在被半导体吸收后产生一个（负）电子和一个相对应得空穴（正），生成的电子和空穴共同决定了电流的大小，此外电子和空穴电势差决定了电压的大小，这些过程都是在P-N活性层所发生的，所以说船舶上的太阳能电池板是运用了光传递能量的粒子性，从而将光能转化为电能。也就是所谓的光电效应，如果温度升高将会是活性层变薄从而造成电压变低，光能转化为电能的能力降低。

整套完整的太阳能动力船舶基本由太阳能电池板，太阳能控制器，逆变器和蓄电池所构成。其中太阳能电池板主要以硅为材料，钢化玻璃用来吸收阳光因为