太陽能基礎知識太陽能技術原理
太陽能基礎知識太陽能技術原理
太陽能是由內部氫原子發(fā)生聚變釋放出巨大核能而產生的能，來自太陽的輻射能量。那么你對太陽能了解多少呢?以下是由學習啦小編整理關于太陽能知識的內容，希望大家喜歡!
太陽能術語簡介
太陽能是由內部氫原子發(fā)生聚變釋放出巨大核能而產生的能，來自太陽的輻射能量。人類所需能量的絕大部分
都直接或間接地來自太陽。植物通過光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽能轉變成化學能在植物體內貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經過漫長的地質年代演變形成的且屬于一次能源。地球本身蘊藏的能量通常指與地球內部的熱能有關的能源和與原子核反應有關的能源。
與原子核反應有關的能源正是核能。原子核的結構發(fā)生變化時能釋放出大量的能量，稱為原子核能，簡稱核能，俗稱原子能。它則來自于地殼中儲存的鈾、钚等發(fā)生裂變反應時的核裂變能資源，以及海洋中貯藏的氘、氚、鋰等發(fā)生聚變反應時的核聚變能資源。這些物質在發(fā)生原子核反應時釋放出能量。目前核能最大的用途是發(fā)電。此外，還可以用作其它類型的動力源、熱源等。
太陽能的主要分類
光伏
光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產生直流電的發(fā)電裝置，
由幾乎全部以半導體物料(例如硅)制成的固體光伏電池組成。簡單的光伏電池可為手表以及計算機提供能源，較復雜的光伏系統(tǒng)可為房屋提供照明以及交通信號燈和監(jiān)控系統(tǒng)，并入電網供電。光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產生更多電能。天臺及建筑物表面均可使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設施通常被稱為附設于建筑物的光伏系統(tǒng)。
據調研顯示由于產能過剩導致全球5大制造商利潤縮水，2012年光伏組件安裝量將有所減少，這是10余年來首次出現(xiàn)下降。據彭博6位分析師的平均預測全球家庭與商業(yè)機構將安裝24.8GW的光伏組件。這相當于約20座核反應堆的發(fā)電量，但與新增27.7GW的光伏裝機量相比下降10%。據彭博新能源財經估計，自1999年以來年均安裝量已增長61%。
光熱
現(xiàn)代的太陽熱能科技將陽光聚合，并運用其能量產生熱水、蒸氣和電力。除了運用適當?shù)目萍紒硎占柲芡?，建筑物亦可利用太陽的光和熱能，方法是在設計時加入合適的裝備，例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建筑材料。
太陽能技術原理
目前，太陽能的利用還不是很普及，利用太陽能發(fā)電還存在成本高、轉換效率低的問題，但是太陽能電池在為人造衛(wèi)星提供能源方面得到了應用。太陽能是太陽內部或者表面的黑子連續(xù)不斷的核聚變反應過程產生的能量。地球軌道上的平均太陽輻射強度為1,369w/㎡。地球赤道的周長為40,000km，從而可計算出，地球獲得的能量可達
173,000TW。在海平面上的標準峰值強度為1kw/m2，地球表面某一點24h的年平均輻射強度為0.20kw/㎡，相當于有102,000TW 的能量，人類依賴這些能量維持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源(地熱能資源除外)，雖然太陽能資源總量相當于現(xiàn)在人類所利用的能源的一萬多倍，但太陽能的能量密度低，而且它因地而異，因時而變，這是開發(fā)利用太陽能面臨的主要問題。太陽能的這些特點會使它在整個綜合能源體系中的作用受到一定的限制。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的22億分之一，但已高達173,000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于500萬噸煤，每秒照射到地球的能量則為499,400,00,000焦。地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質能都是來源于太陽;即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然氣等)從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能，所以廣義的太陽能所包括的范圍非常大，狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉換。
太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染。為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài)，使社會及人類進入一個節(jié)約能源減少污染的時代。
建設太空太陽能發(fā)電站的設想早在1968年就有人提出，但直到最近人類才開始真正將之付諸行動。日本可謂此項目的先驅者之一，該項目預計耗資210億美金，發(fā)電量能達到十億瓦特，能供29.4萬個家庭使用。在太空建太陽能發(fā)電站，無論氣候如何，均可利用太陽能發(fā)電，這與在地球上建立太陽能發(fā)電站的情況不同。
使用太陽能利弊分析
優(yōu)點
(1)普遍：太陽光普照大地，沒有地域的限制無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開發(fā)和利用，且無須開采和運輸。
(2)無害：開發(fā)利用太陽能不會污染環(huán)境，它是最清潔能源之一，在環(huán)境污染越來越嚴重的今天，這一點是極其寶貴的。
(3)巨大：每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當于130萬億噸煤，其總量屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源。
(4)長久：根據目前太陽產生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個意義上講，可以說太陽的能量是用之不竭的。
缺點
(1)分散性：到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。平均說來，北回歸線附近，夏季在天氣較為晴朗的情況下，正午時太陽輻射的輻照度最大，在垂直于太陽光方向1平方米面積上接收到的太陽能平均有1,000W左右;若按全年日夜平均，則只有200W左右。而在冬季大致只有一半，陰天一般只有1/5左右，這樣的能流密度是很低的。因此，在利用太陽能時，想要得到一定的轉換功率，往往需要面積相當大的一套收集和轉換設備，造價較高。
(2)不穩(wěn)定性：由于受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響，所以，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的，這給太陽能的大規(guī)模應用增加了難度。為了使太陽能成為連續(xù)、穩(wěn)定的能源，從而最終成為能夠與常規(guī)能源相競爭的替代能源，就必須很好地解決蓄能問題，即把晴朗白天的太陽輻射能盡量貯存起來，以供夜間或陰雨天使用，但目前蓄能也是太陽能利用中較為薄弱的環(huán)節(jié)之一。
(3)效率低和成本高：目前太陽能利用的發(fā)展水平，有些方面在理論上是可行的，技術上也是成熟的。但有的太陽能利用裝置，因為效率偏低，成本較高，總的來說，經濟性還不能與常規(guī)能源相競爭。在今后相當一段時期內，太陽能利用的進一步發(fā)展，主要受到經濟性的制約。
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