太陽(yáng)熱能定義

　　太陽(yáng)是距離地球最近的一顆恒星，也是太陽(yáng)系中唯一的發(fā)光天體，它帶給地球光和熱，是地球上一切生命的根源。太陽(yáng)是以光輻射的方式把能量輸送到地球表面上來(lái)的。太陽(yáng)能屬于可再生綠色能源，是“用之不竭”的能源，白天在標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光照條件下，發(fā)電效率為10%，則整個(gè)地球表面上每年可獲得的太陽(yáng)能發(fā)電量為114×1015 kWh，大約相當(dāng)于當(dāng)今世界能耗總量的100倍。

　　太陽(yáng)熱能的利弊

　　1、普遍

　　太陽(yáng)光普照大地，沒(méi)有地域的限制無(wú)論陸地或海洋，無(wú)論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開(kāi)發(fā)和利用，且勿須開(kāi)采和運(yùn)輸。

　　2、無(wú)害

　　開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能不會(huì)污染環(huán)境，它是最清潔的能源之一，在環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重的今天，這一點(diǎn)是極其寶貴的。

　　3、巨大

　　每年到達(dá)地球表面上的太陽(yáng)輻射能約相當(dāng)于130萬(wàn)億t標(biāo)煤，其總量屬現(xiàn)今世界上可以開(kāi)發(fā)的最大能源。？

　　4、長(zhǎng)久

　　根據(jù)目前太陽(yáng)產(chǎn)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(gè)意義上講，可以說(shuō)太陽(yáng)的能量是用之不竭的。 分散性

　　到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。平均說(shuō)來(lái)，北回歸線附近，夏季在天氣較為晴朗的情況下，正午時(shí)太陽(yáng)輻射的輻照度最大，在垂直于太陽(yáng)光方向1平方米面積上接收到的太陽(yáng)能平均有1000W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(yáng)能時(shí)，想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當(dāng)大的一套收集和轉(zhuǎn)換設(shè)備，造價(jià)較高。

　　5、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(jī)因素的影響，所以，到達(dá)某一地面的太陽(yáng)輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的，這給太陽(yáng)能的大規(guī)模應(yīng)用增加了難度。為了使太陽(yáng)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(jìng)爭(zhēng)的替代能源，就必須很好地解決蓄能問(wèn)題，即把晴朗白天的太陽(yáng)輻射能盡量貯存起來(lái)，以供夜間或陰雨天使用，蓄能也是太陽(yáng)能利用中較為薄弱的環(huán)節(jié)之一。

　　6、效率低和成本高

　　太陽(yáng)能利用的發(fā)展水平，有些方面在理論上是可行的，技術(shù)上也是成熟的。但有的太陽(yáng)能利用裝置，因?yàn)樾势?，成本較高，總的來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)性還不能與常規(guī)能源相競(jìng)爭(zhēng)。在今后相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)，太陽(yáng)能利用的進(jìn)一步發(fā)展，主要受到經(jīng)濟(jì)性的制約。

　　太陽(yáng)熱能的利用方式

　　（1）光熱利用

　　它的基本原理是將太陽(yáng)輻射能收集起來(lái)，通過(guò)與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能加以利用。目前使用最多的太陽(yáng)能收集裝置，主要有平板型集熱器、真空管集熱器、陶瓷太陽(yáng)能集熱器和聚焦集熱器（槽式、碟式和塔式）等4種。通常根據(jù)所能達(dá)到的溫度和用途的不同，而把太陽(yáng)能光熱利用分為低溫利用（《200℃）、中溫利用（200～800℃）和高溫利用（》800℃）。目 前低溫利用主要有太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能干燥器、太陽(yáng)能蒸餾器、太陽(yáng)能采暖（太陽(yáng)房）、太陽(yáng)能溫室、太陽(yáng)能空調(diào)制冷系統(tǒng)等，中溫利用主要有太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能熱發(fā)電聚光集熱裝置等，高溫利用主要有高溫太陽(yáng)爐等。

　?。?）發(fā)電利用

　　新能源未來(lái)太陽(yáng)能的大規(guī)模利用是用來(lái)發(fā)電。利用太陽(yáng)能發(fā)電的方式有多種。已實(shí)用的主要有以下兩種。

　　1、光—熱—電轉(zhuǎn)換。即利用太陽(yáng)輻射所產(chǎn)生的熱能發(fā)電。一般是用太陽(yáng)能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換為工質(zhì)的蒸汽，然后由蒸汽驅(qū)動(dòng)氣輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。前一過(guò)程為光—熱轉(zhuǎn)換，后一過(guò)程為熱—電轉(zhuǎn)換。這種方式簡(jiǎn)單易行，成本低廉回報(bào)大，適合在中國(guó)大面積推廣。

　　2、光—電轉(zhuǎn)換。其基本原理是利用光生伏特效應(yīng)將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，它的基本裝置是太陽(yáng)能電池。可惜這種發(fā)電方式效率只有10%，其成本大于壽命，沒(méi)有任何經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在制造太陽(yáng)能電池的過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生二次污染。

　?。?）太陽(yáng)能電池

　　材料要求：耐紫外光線的輻射，透光率不下降。鋼化玻璃作成的組件可以承受直徑25毫米的冰球以23米/秒的速度撞擊。

　　用途：太陽(yáng)能發(fā)電廣泛用于太陽(yáng)能路燈、太陽(yáng)能殺蟲(chóng)燈、太陽(yáng)能便攜式系統(tǒng)，太陽(yáng)能移動(dòng)電源，太陽(yáng)能應(yīng)用產(chǎn)品，通訊電源，太陽(yáng)能燈具，太陽(yáng)能建筑等領(lǐng)域。

　　太陽(yáng)能在2050年前可能將成為電力的主要來(lái)源，受助于發(fā)電設(shè)備成本大跌。IEA報(bào)告表示，2050年前太陽(yáng)能光伏（PV）系統(tǒng)將最多為全球貢獻(xiàn)16%的電力，來(lái)自太陽(yáng)能發(fā)電廠的太陽(yáng)能熱力發(fā)電（STE）將提供11%的電力。

　?。?）光化利用

　　這是一種利用太陽(yáng)輻射能直接分解水制氫的光—化學(xué)轉(zhuǎn)換方式。它包括光合作用、光電化學(xué)作用、光敏化學(xué)作用及光分解反應(yīng)。

　　光化轉(zhuǎn)換就是因吸收光輻射導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)而轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的過(guò)程。其基本形式有植物的光合作用和利用物質(zhì)化學(xué)變化貯存太陽(yáng)能的光化反應(yīng)。

　　植物靠葉綠素把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，實(shí)現(xiàn)自身的生長(zhǎng)與繁衍，若能揭示光化轉(zhuǎn)換的奧秘，便可實(shí)現(xiàn)人造葉綠素發(fā)電。太陽(yáng)能光化轉(zhuǎn)換正在積極探索、研究中。

　　通過(guò)植物的光合作用來(lái)實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成為生物質(zhì)的過(guò)程。巨型海藻。

　　（4）燃油利用

　　歐盟從2011年6月開(kāi)始，利用太陽(yáng)光線提供的高溫能量，以水和二氧化碳作為原材料，致力于“太陽(yáng)能”燃油的研制生產(chǎn)。截止目前，研發(fā)團(tuán)隊(duì)已在世界上首次成功實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的可再生燃油全過(guò)程生產(chǎn)，其產(chǎn)品完全符合歐盟的飛機(jī)和汽車燃油標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)需對(duì)飛機(jī)和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行任何調(diào)整改動(dòng)。

　　研制設(shè)計(jì)的“太陽(yáng)能”燃油原型機(jī)，主要由兩大技術(shù)部分組成：第一部分利用集中式太陽(yáng)光線聚集產(chǎn)生的高溫能量，輔之ETH Zürich 自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的金屬氧化物材料添加劑，在自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的太陽(yáng)能高溫反應(yīng)器內(nèi)將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化成合成氣（Syngas），合成氣的主要成分為氫氣和一氧化碳；第二部分根據(jù)費(fèi)-托原理（Fischer-Tropsch Principe），將余熱的高溫合成氣轉(zhuǎn)化成可商業(yè)化應(yīng)用于市場(chǎng)的“太陽(yáng)能”燃油成品。