太阳能利用现状与发展前景

太阳能利用现状与发展前景

摘要：太阳能是可再生的最清洁的取之不尽用之不竭的能源, 在目前环境破坏、资源能源日趋枯竭的大背景下发展太阳能事业无疑具有重大战略意义。本文阐述了太阳能利用现状，探讨了太阳能利用的发展前景。

关键词：太阳能；利用；现状；发展前景

中图分类号：tk511 文献标识码：a 文章编号：

太阳能既是一次能源, 又是可再生能源, 可免费使用, 又无需运输, 对环境也不会造成任何污染, 具有无与伦比的自然优势。对于中国来说, 经济社会快速发展与资源需求之间的突出矛盾已不是一个崭新的话题。如何寻找一种可再生的干净能源作为补充品或局部替代品, 是摆在每一个国家决策者和新能源制造商面前的重要课题。丰富的太阳辐射能作为取之不尽、无任何污染的廉价能源, 无疑具有极大的发展潜力。

一、太阳能利用现状

太阳能利用技术主要指太阳能转换为热能、机械能、电能、化学能等技术, 其中太阳能- 热能转换历史最久远、开发最普遍。

1、太阳能集热器主要是指太阳能热水器, 它是太阳能热利用中最常见的一种装置, 经济效益明显, 正在迅速推广。太阳能热水器能够将太阳辐射能转换成热能供生产和生活使用。需太阳能热水器的集热器宜安装在向阳坡面, 日照时间较长的位置, 每天只要有2-

3h 的辐射阳光, 就可产生40- 50kg 热水。从统计数据看, 中国的太阳能热水器产品的生产和销量每年均以20% ~ 30%的速度增长。目前, 太阳能热水器的产量已达电、燃气热水器的十分之一, 但潜在的需求市场仍十分巨大。随着节能环保意识在人们心中的深入,许多住宅楼、住宅小区都在兴建时给安装太阳能热水器及供水管预留了空间位置。

2、太阳能温室又称太阳能暖房, 它结构简单, 造价较低, 因此应用较多。因为它设计规范合理, 选型多样, 节能明显, 所以分布较广。特别适合于寒冷地区的中小学教室。由于太阳房冬暖夏凉, 已逐渐由北向南发展, 长江和黄河之间通常不采暖的地区, 冬冷夏热, 太阳房更易发挥效益。目前太阳能温室、塑料大棚和地膜等等在种植业、水产养殖、禽畜饲养等方面的应用也不断扩大, 对提高农牧业产, 降低成本, 节省能源, 提高经济效益, 具有很重要的

作用。

3、太阳能干燥器

中国的太阳能干燥器已在木材、中草药、陶瓷泥坯、食品、皮革、谷物果品、烟草、肉制品等干燥过程中取得应用。在广东省, 用于腊肠、腊肉干燥的太阳能集热温室型干燥器, 采光面积达620m2 ,是世界上为数不多的大型太阳能干燥器之一, 采用太阳能和蒸气

热能联合供热, 以满足连续运行的需要, 成品日产量达4000kg, 其节能效果为: 节电21% , 节煤20% ~ 40% 。

4、太阳能海水淡化

地球可供人类直接利用的淡水不足地球总水量的0.36%，且水量的时空分布极为不均，与人口、耕地、矿产资源的分布也不相匹配．在内陆的某些干旱地区、苦咸水地区、沿海盐碱地区和海岛，淡水供应严重不足。对于沿海和海岛海水充足或内陆苦咸水丰富的地方，海水（或苦咸水）淡化是解决这些地区缺水矛盾的一个重要途径，利用太阳能作为淡化海水（或苦咸水）的能源，比利用其它能源更环保，对于用水量小且地处偏僻分散的地方来说也更经济．

太阳能海水淡化一般都采用蒸馏法，目前太阳能蒸馏装置主要有被动式蒸馏系统和主动式蒸馏系统．被动式蒸馏系统最典型的例子是盘式太阳能蒸馏器，其结构简单，取材方便，人类对其应用研究已有近100 年历史．目前对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中在新材料的选用、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用等方面．现在较为理想的盘式太阳能蒸馏器的日产水量一般为3~4 kg/m2．若在海水中添加木炭等黑色吸热物质，产水量还有很大提高．被动式太阳能蒸馏系统一个严重的缺点是工作温度低，产水量不高，也不利于在夜间、阴雨天工作及利用其他余热．1976年由soliman等人最先提出主动式太阳能蒸馏器的设想，经过多年的研究和发展，目前的主动式太阳能蒸馏系统有多种．总而言之，是在被动式太阳能蒸馏系统中增加一些其他附属设备，使其运行温度得以大幅度提高，其内部传质过程得以改善，并且大部分设备都能

主动回收蒸汽在冷凝过程中释放的潜热，使其能得到比传统太阳能蒸馏器高出一倍甚至数倍的产水量，因而目前受到广泛重视。

5、太阳能制氢

氢是一种二次能源，也是未来的新能源，干净无毒，对环境无污染，可用于不同的能量转换器。氢燃烧生成水，水可再经过光解产生氢，以取之不尽的水为原料，以太阳能为初次能源，从而构成一个对环境无污染的能源利用循环。氢是氢燃料电池的燃料，我国已研制出加一次氢可行驶300 km的可乘坐9人的氢燃料电池车。这是一种完全无污染的环保型车，但目前制氢的方法主要是烃—蒸汽催化转化，这样生产氢会影响环境，而用电解水的方法制氢又成本太高，使用太阳能电池就能解决这一问题。目前，在利用太阳能制氢方面除电解水制氢外，特别引人注目的是金属有机化合物用于光解水的研究，近年已取得不少令人鼓舞的重要结果，但距离高效产氢和达到实用阶段，尚有较大差距，相信在研究人员的努力下，会有新的突破．最近，科研人员利用生物技术迫使藻类植物在光合作用下吸收co2，放出o2．目前，这一研究已取得很大的进展，在不久的将来可望实现实用化．

二、太阳能利用发展前景

1、提高太阳能热利用效率有望获得突破

目前, 世界范围内许多国家都在进行新型高效集热器的研制, 一

些特殊材料也开始应用于太阳能的储热, 利用相变材料储存热能

就是其中之一。相变贮能就是利用太阳能或低峰谷电能加热相变物质, 使其吸收能量发生相变( 如从固态变为液态) , 把太阳能贮存起来。在没有太阳的时间里, 又从液态回复到固态, 并释放出热能, 相变贮能是针对物质的潜热贮存提出来的, 对于温度波动小的采

暖循环过程, 相变贮能非常高效。而开发更为高效的相变材料将会成为未来提高太阳能热利用效率研究的重要课题。

2、太阳能建筑将得到普及

太阳能建筑集成已成为国际新的技术领域,将有无限广阔的前景。

太阳能建筑不仅要求有高性能的太阳能部件, 同时要求高效的功

能材料和专用部件。如隔热材料、透光材料、储能材料、智能窗( 变色玻璃) 、透明隔热材料等, 这些都是未来技术开发的内容。

3、新型太阳能电池开发技术可望获得重大突破

光伏技术的发展, 近期将以高效晶体硅电池为主, 然后逐步过渡

到薄膜太阳能电池和各种新型太阳能光电池的发展。薄膜太阳能电池以及各种新硅太阳能电池具有生产材料廉价、生产成本低等特点, 随着研发投人的加大, 必将促使其中一、二种获得突破, 正如专家断言, 只要有一、二种新型电池取得突破, 就会使光电池局面得到极大的改善。

4、太阳能光电制氢产业将得到大力发展

随着光电化学及光伏技术和各种半导体电极试验的发展, 使得太

阳能制氢成为氢能产业的最佳选择。氢能具有重量轻、热值高、爆