太阳能的开发利用及其环境影响

缺点
• 1、强度弱
单位时间内投 射到单位面积上 的辐射能量。
• 北回归线附近，在夏季晴朗的中午太阳辐射的辐照度最 大，在垂直太阳光方向1平方米接收太阳能平均只有1000 瓦左右。若全年日夜平均，则只有200瓦左右。在冬季减 半，阴天一般只有五分之一。利用太阳能需要面积相当大 的收集和转换装备，造价高。 • 2、不连续
我国的太阳能资源
• 在中国，西藏西部太阳能资源最丰富，最高达 2333 KWh/㎡ （日辐射量6.4KWh/㎡ ），居世 界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。 • 小浪底大坝最高达4.795KW/h
• 根据各地接受太阳总辐射 量的多少，可将全国划分 为五类地区。 • 一类地区 为中国太阳能资源最丰富 的地区，年太阳辐射总量 6680～8400 MJ/㎡，相当 于日辐射量5.1～6.4KWh/ ㎡。这些地区包括宁夏北 部、甘肃北部、新疆东部、 青海西部和西藏西部等地。
• 要想使太阳能成为连续稳定的能源，最终 能成为能够与常规能源相竞争的替代能源， 必须解决蓄能问题。目前，蓄能也是太阳 能利用中较薄弱的环节。
• 4、成本高
• 目前太阳能利用的发展水平有些方面在理 论上行得通，技术上也是成熟的，但有些 太阳能利用装置成本较高、效率偏低，总 得经济性还不能与常规能源相媲美。专家 预测，在今后相当长的一段时期内，太阳 能利用的进一步发展主要受经济性的制约。
太阳能的特点
• 1、资源丰富
• 太阳能是取之不尽的可再生能源，可利用量巨大。 太阳每秒钟放射的能量大约是1.6×1023kW ，其中 到达地球的能量高达8×1013 kW，相当于6×109 吨 标准煤。太阳的寿命至少尚有40亿年，相对于常 规能源的有限性，太阳能具有储量的“无限性”， 取之不尽，用之不竭。这就决定了开发利用太阳 能将是人类解决常规能源匮乏、枯竭的最有效途 径。
• 在工农业上，太阳能干燥、太阳能冶炼、太阳 能水泵。
太阳能还可以用在海水淡化等方面。
• 4、进行光电转化，把太阳能转换成电能加 以利用。光电转换就是通过光电器件将太 阳光直接转换成电能，目前常用的有单晶 硅、多晶硅、非晶硅光伏发电等，核心就 是太阳能电池。目前太阳能电池只是作为 小功率的特殊电源，应用在边远地区和电 网难以覆盖的地区。
近年我国太阳能的发展
• 2005年9月，上海市政府公布“上海开发利 用太阳能行动计划”。 • 2006年6月，中国成立风能太阳能资源评估 中心。 • 2009年3月23日，财政部印发《太阳能光电 建筑应用财政补助资金管理暂行办法》， 拟对太阳能光电建筑等大型太阳能工程进 行补贴。 • 2011年 我国将太阳能《十二五新能源规划 纲要》。
• 2、分布广泛
• 阳光普照大地，无论陆地或海洋，无 论高山或岛屿，都有明媚的阳光，而 且不需要运输，获取方便。一般认为， 处于南北纬50~60度以内的。年日照时 间在1600~2400小时，只要投资建造太 阳能利用装置，能量就可以无限使用。
• 3、利用的清洁性 • 太阳能像风能、潮汐能等洁净能源一样，其开发 利用时几乎不产生任何污染，加之其储量的无限 性，这是太阳能独有的优点。 • 4、利用的经济性 • 一是太阳能取之不尽，用之不竭，而且在接收太 阳能时不征收任何“税”，可以随地取用；二是 在目前的技术发展水平下，有些太阳能利用已具 经济性，如太阳能热水器一次投入较高，但其使 用过程不耗能，终身受益。研究表明：随着科技 的发展以及人类开发利用太阳能的技术突破，太 阳能利用的经济性将会更明显。
• 如果说20世纪是石油世纪的话，那么21世纪则是 可再生能源的世纪， 太阳能的世纪。美国的马奇 蒂博士对世界一次能源替代趋势的研究结果表明， 太阳能将在21世纪初进入一个快速发展阶段，并 在2050年左右达到30%的比例，次于核能居第二 位，21世纪末太阳能将取代核能居第一位。
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太阳能开发利用的环境影响
• 太阳能直接利用的能源系统基本上不会对 环境造成影响。但是，太阳能若集中大量 的开发利用可能会造成太阳能回流减少， 并影响局部环境的气候；还可造成雨量减 少和生态变迁。
• 同时，太阳能蓄电池寿命很短，如果处理 不当也会对环境造成污染。
太阳能的未来
• 1954年美国贝尔实验室研制出世界上第一块太阳 电池，太阳能开发利用技术发展很快，特别是70 年代爆发的世界性的石油危 机有力地促进了太阳 能开发利用。世界各国，尤其发达国家对21世纪 的能源问题都特别关注。由于化石能源储量的有 限性和利用的污染性，各国专家都看好太阳能等 可再生能源，尽管目前太阳能的利用仅在世界能 源消 费中占很小的一部分。
• 四类地区 • 是中国太阳能资源较差地区，年太阳辐射总量 4200～5000 MJ/㎡，相当于日辐射量3.2～ 3.8KWh/㎡。这些地区包括湖南、湖北、广西、江 西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江 苏北部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。 • 五类地区 • 主要包括四川、贵州两省，是中国太阳能资源最 少的地区，年太阳辐射总量3350～4200 MJ/㎡， 相当于日辐射量只有2.5～3.2KWh/㎡。 • 从全国来看，中国是太阳能资源相当丰富的国家， 绝大多数地区年平均日辐射量在4 kWh/㎡以上， 西藏最高达7 kWh/㎡。
• 昼夜交替造成太阳能辐射的间断。全球大部分地区，一年 有一半的时间处于黑夜，其余的一半时间还要受天气影响， 这也限制了太阳能的应用。
• 3、不确定
• 受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条 件的限制和阴晴云雨等随机因素的影响，到达某 一地面的太阳辐照度既不连续又不稳定，这给太 阳能的大规模应用增加了难度。
• 太阳从中心向外可分为 核反应区、辐射区和对 流区、太阳大气。太阳 中心的温度高达1500万 摄氏度。 • 专家预测：太阳中氢的 存储足够维持600亿年， 因此可以说太阳能的能 量是取之不尽用之不竭。
太阳能的利用历史
• 西周时期，“阳燧取火”——用凹面铜镜会聚阳 光点燃艾绒取得火种。 • 1615年，法国工程师所罗门· 考克斯发明了世界 德· 上第一台太阳能驱动的发动机。 • 1854~1874年，世界上第一台太阳能蒸汽发动机问 世。 • 1878年，在巴黎世界博览会上展出了轰动全世界 的太阳能印刷机。 • 20世纪70年代以后，太阳能科技突飞猛进，太阳 能的利用也不断的发展。
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两小儿辩日
日初出大如车盖， 及日中则如盘盂， 此不为远者小而近者大乎？
日初出沧沧凉凉， 及其日中如探汤， 此不为近者热而远者凉乎？
太阳能的来源
• 太阳是一个炽热的大气球，他的直径大约是139万 Km,是地球直径的109倍，它的体积是地球的130万 倍，而它的质量为地球的33倍。 • 太阳的主要组成成分是氢和氦，其中氢占78%， 氦占20%，其它元素占2%。在异常的高温高压下， 原子失去全部或大部分核外电子，他们在高速运 动和互相碰撞中发生多种核反应，最重要的是氢 氦聚合成氦核的反应，即热核反应。 • 太阳内部的热核反应每秒钟要烧掉6亿吨氢核燃料， 在聚变为氦时，实际消耗的氢核约400万吨。太阳 的巨大能量就是这样产生的。
太阳能的开发利用
• 1· 直接利用太阳光照射， 获取太阳光的热量。 如：晾晒衣服、盐田 制盐、晾晒粮食、温 室大棚等。
• 2、光合作用即太阳能的生物转化。a植物的光合 作用制造有机物。b生产绿色燃料。南方种植的麻 风树制作生物柴油，木薯和甜高粱提取燃料乙醇。
• 3、光热转换，把太阳 能转换成热能利用。 利用集热器得到100度 一下的低温热源和 1000~4000度的高温热 源。如太阳能热水器、 太阳灶、太阳房、空 调、室内取暖、太阳 能热发电等。太阳热 发电，全世界以以色 列的技术最为先进。
• 二类地区 为中国太阳能资源较丰富地区，年太阳辐射总量为 5850-6680 MJ/m2，相当于日辐射量4.5～5.1KWh/ ㎡。这些地区包括河北西北部、山西北部、内蒙古 南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南 部和新疆南部等地。 三类地区 为中国太阳能资源中等类型地区，年太阳辐射总量 为5000-5850 MJ/m2，相当于日辐射量3.8～ 4.5KWh/㎡。主要包括山东、河南、河北东南部、 山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北 部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、苏北、皖 北、台湾西南