能源与社会——我们的生活向太阳

能源与社会——我们的生活向太阳

李莹

学院：教育学院班级：教育0601学号：1703060113

摘要：本文概述了国际能源形势及其发展，重点介绍了太阳能资源开发利用的现状，阐述目前太阳能开发利用技术的主要形式及其特点，展望了未来人类开发利用太阳能资源的解决能源问题、可持续发展问题趋势和美好前景。

关键字：能源太阳能太阳能开发利用

前言：生活的状态由什么决定？很大程度上，是能源。我们生活的改善，生产力的提高都离不开能源。能源，是我们人类生活的生命线。从历史上看，人类对能源利用的每一次重大突破都伴随着科技的进步，从而促进生产力大大发展，甚至引起社会生产方式的革命。如18世纪瓦特发明了蒸汽机，以蒸汽代替人力畜力，以煤炭代替木柴，开始了工业革命。从19世纪70年代开始，电力逐步代替蒸汽作为主要动力，从而实现了资本主义工业化。到了20世纪50年代，随着廉价石油、天然气大规模开发，世界能源的消费结构从以煤炭为主转向以石油为主，因而使西方经济在60年代进入了“黄金时代”。所以说，能源改变了，我们的生活状态就会改变。能源与社会进步、国民经济的发展有着密切关系。随着经济增长，技术进步，以及人口的猛增，对能源的需求量会越来越大。根据国际能源机构公布的《世界能源展望》报告显示，从现在起到2030年，世界能源需求量将增加2/3。经济学家和科学家的普遍估计：到本世纪中叶，也就是2050年左右，石油资源将会开采殆尽。同时，煤、天然气等化石能源由于储量有限性和不可再生性也不能满足日益增长的需求。因此，在当前已经十分尖锐的能源问题前，世界各国都采取了各自的“代用能源战略”。在这个战略中，除了原子能、生物质能外，太阳能因其清洁性、安全性、普遍性、充足性而更具开发的现实意义、长远的发展前景。面对能源危机即将侵袭人类社会的现状，我们人类该何去何从？正如歌唱到的：我们的生活，向太阳。

正文：

太阳能是太阳内部连续不断得由氢聚变成氦的热核反应过程产生的能量。太阳辐射到地球大气层的能量约为4×1026w，形象的说大约40分钟照射在地球上的太阳能的总和，足以供全球人类一年的能量消费。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；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（太阳仍有45亿生命），既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。

目前，太阳能利用涉及的技术问题很多，但根据太阳能的特点，具有共性的技术主要有四项，即太阳能采集、太阳能转换、太阳能贮存和太阳能传输。将这些技术与其它相关技术结合在一起，便能进行太阳能的实际利用----太阳能热利用，太阳能光、化学利用。

1、太阳能的热利用

太阳能热利用具有广阔的应用领域，可归纳为太阳能热发电(能源产出)和建筑用能(终端直接用能)，包括采暖、空调和热水等。当前太阳能热利用最活跃，并已形成产业的当属太阳能热水器和太阳能热发电。

1.1太阳能热发电

现行主流热动力发电系统主要有3种类型：槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统。槽

式系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内传热工质加热产生蒸汽，推动常规汽轮机发电；塔式系统是利用独立跟踪太阳的定日镜，将阳光聚焦到一个固定在塔顶部的接收器上，以产生很高的温度；碟式系统是由许多镜子组成的抛物面反射镜，接收器在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到750℃左右，驱动热力机械循环做功进行发电。这种发电系统结构紧凑，转换效率高，而且余热仍可以用作他用，但是尚在研究开发阶段，商业化程度并不高，只有槽式系统在美国加州有个大型商业示范工程。2005年10月29日，由工程院张耀明院士主持研制的国内首座70kW太阳能塔式热发电示范工程在南京江宁成功并网发电。这一工程在塔式热发电系统中的关键部件定日镜装置上取得了突破性的进展，发明出具有自主知识产权的定日镜技术。运用这一技术制作的定日镜成本仅仅是美国同类装置成本的几分之一，加快了我国塔式热发电系统商业化的步伐。

1.2太阳能终端直接用能

太阳能建筑已经逐步应用入我们的生活。例如即将举行的北京奥运会场馆周围的照明设施80%至90%都是太阳能路灯，而太阳能电话、太阳能无冲洗卫生间等设施也将投入使用。很多新晋楼盘也是以节能绿色住宅作为卖点，比如朗诗未来之家就是太阳能采暖，并24小时供应热水的。而世界著名的Google公司，更是致力于环保事业。巨资打造Googleplex工程，在其总部办公楼顶，安装功率高达1.6兆瓦特的太阳能光伏板，使用的光伏板数量超过9200块用于供给公司日常运作。节能楼宇不仅已从楼顶突破，同时也在向建筑一体化过渡，越来越多的生态建筑将出现在我们周围。而太阳能热水器更是已经普遍被大家所熟悉、使用，但太阳能空调还不被大众所熟悉。太阳能空调系统主要由太阳能集热装置、热驱动制冷装置和辅助热源组成。其工作方式有二种：一是先实现光-电转换，再用电力驱动常规压缩式制冷机进行制冷，这种方式原理简单、容易实现，但成本高。海尔集团就曾经生产过这种太阳能冰箱和空调。二是利用太阳能转换的热能，驱动进行制冷，这种制冷方式技术要求高，但成本低、无噪音、无污染，现采用的主要是这种方式。目前，在太阳能制冷与空调技术的实用化方面研究热点分为太阳能压缩式制冷与空调技术、太阳能吸收式制冷与空调技术、太阳能吸附式制冷与空调技术、太阳能喷射式制冷与空调技术4类。其中太阳能吸附式制冷与空调技术的研究最接近于实用化，而且已经有了很多成功的实例，相信不久的将来肯定会步入寻常百姓人家。

2、太阳能的光利用

太阳能的光利用，目前一是指太阳光发电，即无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。二是太阳光制氢，这也是近来科研的前沿领域，其前景不可小视。随着光电化学及光伏技术和各种半导体电极试验的发展，太阳能制氢必然成为发展氢能产业的最佳选择。太阳能的光利用，因为其能参与并网发电和建筑一体化，是目前太阳能应用技术中发展最快也是前景最好的。

2.1太阳光发电

光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式。自从1839年“光伏效应”的发现、1954年实用性的硅太阳电池问世以来，世界上很快就开始太阳能光伏发电的应用。目前世界上应用最广泛的太阳电池是单晶体硅太阳电池、多晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池等。

2.1.1单晶硅太阳能电池

单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的加工处理工艺基础上的。它的转换效率最高，技术也最为成熟。晶硅高效电池的典型代表是斯坦福大学的背面点接触电池、新南威尔士大学的钝化发射区电池(PERL)以及德国Fraunhofer太阳能研究所的局域化背场电池等。硅电池进展的重要原因之一是表面钝化技术的提高。此外，倒金字塔技术、双层减反射膜技术以及陷光理论的完善也是高效晶硅电池发展的主要原因。如新南威尔士大学的钝化发射区