我们需要蓝天,需要舒适的生活环境,那就需要改变传统的能源利用方式。使用清洁可再生的能源例如风能、太阳能以及它们转变过来的氢能等等,除了风能、太阳能以外,我们还有潮汐能、生物质能和地热能,但相对于这些能源太阳能的储量非常丰富。虽然到达地球表面的太阳能仅为太阳总辐射的1/22亿,但它的储量也高达1.78×105TW。这是一个什么样的数字呢,对于我国太阳能而言,三峡水电站的发电装机容量是1700万千瓦而我国太阳能资源是三峡水电站的数万倍。与此同时,太阳能在目前的能源装机中起到越来越重要的作用,在2011年我国在全球新增的装机容量占的比重非常小,到2017年我们的新增的装机容量已经达到世界的50%以上。截至到去年底,我国的太阳能光伏的装机容量已经超过2亿千瓦,2亿千瓦是一个什么样的概念呢,对比三峡水电站装机容量是1700万千瓦,太阳能的光伏电站的装机容量相当于十几个三峡水电站。
太阳能的神奇之处
太阳能对于我们来说非常重要,那我们首先要关注太阳本身。太阳是一个巨大的火球其中80%的质量是由氢组成的。在太阳的内部发生质子链式核发反应,太阳中心可以达到数百万以上的温度,表面也有5800摄氏度。太阳是地球的万物之源,地球上的能源主要来自于太阳,植物生长的光合作用维持了地球的氧气的平衡也为生态和生物链提供了食物。太阳和地球中间是真空的大气层,因此只能通过辐射的方式将太阳能输送到地球上。辐射和电磁波一样,我们家里面用的广播以及手机信号都是通过电磁波来传送的。而太阳的辐射更加复杂,它是由很多个波段组成的。每个波段都有自己的特点,它们累加起来就形成总的太阳能。太阳能的波段很多包括紫外线、长波辐射、红外和可见光等等。
太阳能利用的主要形式是什么
正是由于太阳能各个波段的能量,我们可以用各种方式来利用太阳能,其中一项重要的技术就是太阳能发电。地球上的太阳能资源决定了它的利用价值。我们可以从下图中看到太阳能在地球上的资源非常丰富,尤其是在美国的西南部、非洲、欧洲的南部和澳大利亚等等。另一边,我国的太阳能资源也非常丰富,尤其在西部例如青海、西藏和内蒙古地区。
目前太阳能发电有两种技术,第一种技术叫太阳能光伏发电。部分地区屋顶上随处可见的太阳能电池板,还有太阳能的路灯都是利用了太阳能光伏发电技术。目前主要的太阳能电池板主要有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、聚光光伏电池和薄膜电池等等。应用比较广泛的为单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池,单晶硅太阳能电池的发电效率可以达到20%以上。目前实验室各国的科学家都积极的努力在开展这项研究,实验室的太阳能光伏发电效率可以达到45%以上,小编也希望各位同学可以努力学习来加入这项研究工作。日常生活中,我们可以把太阳能光伏板安装在停车棚上来给电动汽车提供电源。太阳能同样可以运用于高科技技术,比如我们的卫星和登月的月球车是由太阳能来提供电源的,以及未来研发的太阳能汽车、太阳能飞机、太阳能公路以及太阳能充电器。
太阳能另外一种利用技术就是把太阳能转化为热能。太阳能直接产生高温蒸汽,在工业上有许多的应用。同样在生活中,太阳能真空管放到屋顶产生热水供洗澡。聚光太阳能和线性太阳能集热器能进行各自烧烤类活动,如烤肉、烤螃蟹、烤培根等,只有想不到的,没有做不了的。有兴趣的小伙伴可以回家自己尝试制作。