环保科技

 

太阳能发电

 

  太阳能的能源是来自地球外部天体的能源(主要是太阳能),是太阳中的氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量,人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。我们生活所需的煤炭、石油、天然气等化石燃料都是因为各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来后,再由埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外,水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。

  照射在地球上的太阳能非常巨大,大约40分钟照射在地球上的太阳能,便足以供全球人类一年能量的消费。可以说,太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净,不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。

  从太阳能获得电力,需通过太阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同,具有以下特点:①无枯竭危险;②绝对干净(无公害);③不受资源分布地域的限制;④可在用电处就近发电;⑤能源质量高;⑥使用者从感情上容易接受;⑦获取能源花费的时间短。不足之处是:①照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积;②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来,瑕不掩瑜,作为新能源,太阳能具有极大优点,因此受到世界各国的重视。

  要使太阳能发电真正达到实用水平,一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本,二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。

  目前,太阳能电池主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。单晶硅太阳电池变换效率最高,已达20%以上,但价格也最贵。非晶态硅太阳电池变换效率最低,但价格最便宜,今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。一旦它的大面积组件光电变换效率达到10%,每瓦发电设备价格降到1-2美元时,便足以同现在的发电方式竞争。估计本世纪末便可达到这一水平。

  当然,特殊用途和实验室中用的太阳电池效率要高得多,如美国波音公司开发的由砷化镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳电池,光电变换效率可达36%,快赶上了燃煤发电的效率。但由于它太贵,目前只能限于在卫星上使用。

  太阳能发电有更加激动人心的计划。一是日本提出的创世纪计划。准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电,并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。据测算,到2000年、2050年、2100年,即使全用太阳能发电供给全球能源,占地也不过为 65.11万平方公里、 186.79万平方公里、829.19万平方公里。829.19万平方公里才占全部海洋面积 2.3%或全部沙漠的 51.4%,甚至才是撒哈拉沙漠的 91.5% 。因此这一方案是有可能实现的。

  另一是天上发电方案。早在1980年美国宇航局和能源部就提出在空间建设太阳能发电站设想,准备在同步轨道上放一个长10公里、宽5公里的大平板,上面布满太阳电池,这样便可提供500万千瓦电力。但这需要解决向地面无线输电问题。现已提出用微波束、激光束等各种方案。目前虽已用模型飞机实现了短距离、短时间、小功率的微波无线输电,但离真正实用还有漫长的路程。

  随着我国技术的发展,在2006年,中国有三家企业进入了全球前十名,标志着中国将成为全球新能源科技的中心之一,世界上太阳能光伏的广泛应用,导致了目前缺乏的是原材料的供应和价格的上涨,我们需要将技术推广的同时,必须采用新的技术,以便大幅度降低成本,为这一新能源的长远发展提供原动力!

  太阳能的使用主要分为几个方面:家庭用小型太阳能电站、大型并网电站、建筑一体化光伏玻璃幕墙、太阳能路灯、风光互补路灯、风光互补供电系统等,现在主要的应用方式为建筑一体化和风光互补系统。