太阳能的利用

太阳能的利用

初二（5）班张玉菁

万物生长靠太阳，太阳每天都向我们提供源源不断的能量。据统计，太阳辐射到达地球表面的能量大约为17万亿千瓦，相当于目前全世界一年内能量总消耗量的3.5万倍。由此可见，太阳能是一个多么丰富的能源。

太阳辐射能来到地球表面，大约占0.015％的能量被植物体吸收，在植物燃料和食物中被利用的太阳能则更少，只占0.002％。这种太阳能的利用过程是一种自然过程，它所能利用的太阳能只占地球表面接受到的太阳能的很小很小一部分，大量未被利用的太阳能就被白白地浪费掉了。

我们可以通过人工的转换实现太阳能的利用。因为太阳能是光能，光是以每秒约30万公里行进的，我们必须将太阳光能转变成其他形式的能量才能接收和储存起来。

人类直接利用太阳能有三大技术领域，即：光热转换，光电转换和光化学转换。

光电转换是把太阳光直接转换成电能，如：太阳电池。太阳电池的应用范围很广，主要有：人造卫星，无人气象站，通讯站，电视中继站，太阳钟，电围杆，黑光灯，航标灯，铁路信号灯等。

光热转换是把太阳光直接转换成热能，在此技术领域的产品应用最为广泛，如：热水器，开水器，干燥器，采暖和制冷，温室与太阳房，太阳灶和高温炉，海水淡化装置，水泵，热力发电装置，太阳能医疗器具等。

据有关部门统计，全世界每年向大气排放的各种污染物已达10亿多吨，导致生态恶化、环境污染加剧和能源的严重短缺，进一步造成温室效应日益严重，臭氧层被破坏。

我国是一个人口众多、经济比较落后的发展中国家，能源不足和环境污染问题尤为突出。而北京已被世界卫生组织列为世界大气污染最为严重的十大城市之一。

要解决城市污染问题，就要使用洁净能源。太阳能就是利用最为广泛的洁净能源。它不仅具有能源免费、无需开采、不产生废气废渣造成环境污染等无法比拟的优势，更可以提高人们的生活水平。

太阳能热水器

太阳能热水器是利用集热器来不断吸收太阳辐射热能，并通过换热器将此热能不断传递到储水箱内所要使用的水中的一种装置。它可为家庭或集体单位提供所需要的热水。由于它的价格低，结构简单，安装使用方便、安全，因而成为全

世界使用最为普遍的太阳能设备。

太阳能热水器主要有平板型、真空管型和闷晒型三大类。

平板型太阳能热水器

平板型太阳能热水器由集热器、水箱和支架组成，其中集热器是接收太阳能量并转换为热能的核心部件和技术关键，它一般由透明盖板、吸热体、保温层及外壳四部分组成。集热器靠冷、热介质(比如水)的比重不同所产生的重力差，通过上、下集管与水箱的连接形成自然循环，最终达到将水箱内的水加热的目的。

平板型太阳能热水器品种规格较多，可提供40～80℃的热水，以满足不同人口的家庭和单位洗浴使用，而且它的价格比较便宜，所以很受欢迎。

以“桑普”牌平板型太阳能热水器为例：它的关键部件－铜铝复合板芯是独家引进加拿大生产线加工而成，具有热效高，耐压，水质清洁，使用寿命长等优点。节能环保，安全可靠。

热管式真空管太阳能集热器

真空管按吸热体材料种类，可分为两类：一类是玻璃吸热体真空管（或称为全玻璃真空管），一类是金属吸热体真空管（或称为玻璃－金属真空管）。热管式真空管是金属吸热体真空管的一种，它由热管、吸热体、玻璃管和金属端盖等主要部件组成。

热管式真空管与其他类型的太阳能热水器相比，具有以下不可替代的优点：

1.耐冰冻：采用抗冻型热管，即使在－50℃的严寒条件下也不会冻裂。

2.启动快：热管的热容量大，在阳光下几分钟后即可输出热量；而且在多云间晴的天气，比其他热水器能产生更多的热水。

3.不结垢：由于水不直接流经真空管内，避免了因结水垢而引起的水道堵塞问题。

4.保温好：热管具有单向传热的特点，使热水在夜间不会沿热管向下散热到周围环境。

5.承压高：由于玻璃管内不盛水，连接成集热器后可随自来水和循环泵的压力，因而在大中型热水系统应用中独具优势。

6.耐热冲击性好：即使用户偶然误操作，向阳光下空晒后的热水器内立即注入冷水，真空管也不会炸裂。

7.安装简便，运行可靠：集热器内的真空管与集热器间是“干性连接”，无热水泄漏问题，安装方便；即使有一根热管出现问题，在维修过程中也不会影响整个系统的正常使用。

正是由于热管式真空管具有以上诸多优点，才越来越受到各国太阳界的重视。北京市太阳能研究所生产的热管式真空管集热器经过德国和瑞士检测机构的测试，产品热性能指标达到了九十年代国际先进水平，并通过德国国家工业标准Din4757的认证和TUV认证，成为了继法国和英国之后世界上第三个可批量生产热管式真空管集热器的单位。

太阳能光伏发电

太阳能光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。目前，光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中继电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草坪灯等各种灯具；三是并网发电，这在发达国家己经大面积推广实施。我国并网发电刚刚起步，2008年北京“绿色奥运”的部分用电将会由太阳能发电和风力发电提供。

太阳能光伏发电的最基本元件是太阳电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。目前，单晶和多晶电池用量最大，非晶硅电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。国产晶体硅电池效率在12－15％左右，国外同类产品效率约13－17％。由多个太阳电池片组成的太阳电池板称为光伏组件。2003年全球太阳电池和光伏组件产量约784MW，其中日本占49％，美国25％，欧洲约22％。

我国太阳能光伏发电产业近几年发展较快，但总体规模较小，2003年太阳电池产量约40MW，累计装机容量达45MW，不到世界的1％，为配合西部大开发，我国政府实施了“阳光计划”、“乘风计划”和“光明工程”等，利用太阳能发电和风力发电为解决西部广大无电地区农牧民生活生产用电，工程配套资金20多亿元人民币。

太阳能光伏发电产业增长迅速，不仅因为它是具有许多优点的清洁能源，一个更诱人的动因是，太阳电池组件不仅可以作为能源设备，还可作为屋面和墙面材料，既供电节能，又节省了建材，国外己有非常好的案例。因此，太阳能光伏发电技术与建筑结合方面，将具有良好的经济效益，前途无限。