太陽能的應用及其優缺點

太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，具有充分的清潔性、絕對的安全性、相對的廣泛性、確實的長壽命和維護性、資源的充足性及潛在的經濟性等優點，在長期的能源戰略中具有重要地位並且得到廣泛的應用。

1、太陽能的含義

一般是指太陽光的輻射能量，在現代一般用作發電。自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光晒乾物件，並作為保存食物的方法，如製鹽和曬鹹魚等。但在化石燃料減少下，才有意把太陽能進一步發展。太陽能的利用有光熱轉換和光電轉換兩種方式。太陽能發電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風能，化學能，水的勢能等等。

2、太陽能的發展歷史

據記載，人類利用太陽能已有3000多年的歷史。將太陽能作為一種能源和動力加以利用，只有300多年的歷史。近代太陽能利用歷史可以從1615年法國工程師所羅門·德·考克斯在世界上發明第一台太陽能驅動的發動機算起。該發明是一台利用太陽能加熱空氣使其膨脹做功而抽水的機器。真正將太陽能作為「近期急需的補充能源」，「未來能源結構的基礎」，則是近來的事。20世紀70年代以來，太陽能科技突飛猛進，太陽能利用日新月異。

3、我國太陽能資源

我國是太陽能資源相當豐富的國家，絕大多數地區年平均日輻射量在4 kWh/㎡以上，西藏最高達7kWh/㎡。

4、太陽能的應用

就目前來說，人類直接利用太陽能還處於初級階段，主要有太陽能集熱、 太陽能熱水系統 、太陽能暖房、太陽能發電等方式。

4.1太陽能集熱器

太陽能集熱器(solarcollector)在太陽能熱系統中，接受太陽輻射並向傳熱工質傳遞熱量的裝置。按傳熱工質可分為液體集熱器和空氣集熱器。按採光方式可分為聚光型集熱器和吸熱型集熱器兩種。一個好的太陽能集熱器應該能用20～30年。

4.2 太陽能熱水系統

早期最廣泛的太陽能應用即用於將水加熱，現今全世界已有數百萬太陽能熱水裝置。太陽能熱水系統主要元件包括收集器、儲存裝置及循環管路三部分。此外，可能還有輔助的能源裝置（如電熱器等）以供應無日照時使用，另外尚可能有強制循環用的水，以控制水位或控制電動部份或溫度的裝置以及接到負載的管路等。依循環方式太陽能熱水系統可分兩種：自然循環式和自然循環式。

4.3太陽能暖房

太陽能暖房系統是由太陽能收集器、熱儲存裝置、輔助能源系統，及室內暖房風扇系統所組成，其過程乃太陽輻射熱傳導，經收集器內的工作流體將熱能儲存，再供熱至房間。至輔助熱源則可裝置在儲熱裝置內、直接裝設在房間內或裝設於儲存裝置及房間之間等不同設計。

5、太陽能發電

即直接將太陽能轉變成電能，並將電能存儲在電容器中，以備需要時使用。

5.1太陽能離網發電系統

太陽能離網發電系統包括1、太陽能控制器對所發的電能進行調節和控制，一方面把調整后的能量送往直流負載或交流負載，另一方面把多餘的能量送往蓄電池組儲存，當所發的電不能滿足負載需要時，太陽能控制器又把蓄電池的電能送往負載。2、太陽能蓄電池組的任務是貯能，以便在夜間或陰雨天保證負載用電。3、太陽能逆變器 負責把直流電轉換為交流電，供交流負荷使用。

5.2太陽能併網發電系統

太陽能併網發電系統是將光伏陣列產生的可再生能源不經過蓄電池儲能，通過併網逆變器直接反向饋入電網的發電系統。

5.3 Si太陽電池

硅太陽電池是最常用的衛星電源，由於空間技術的發展，各種飛行器對功率的需求越來越大。其中，以發展背表面場（BSF）、背表面反射器（BSR）、雙層減反射膜技術為第一代高效硅太陽電池，這種類型的電池典型效率最高可以做到15%左右，目前在軌的許多衛星應用的是這種類型的電池。

5.4太陽能路燈

太陽能路燈是一種利用太陽能作為能源的路燈，因其具有不受供電影響，不用開溝埋線，不消耗常規電能，只要陽光充足就可以就地安裝等特點，因此受到人們的廣泛關注，又因其不污染環境，而被稱為綠色環保產品。太陽能路燈即可用於城鎮公園、道路、草坪的照明，又可用於人口分佈密度較小，交通不便經濟不發達、缺乏常規燃料，難以用常規能源發電，但太陽能資源豐富的地區，以解決這些地區人們的家用照明問題。

6、太陽能的利弊

6.1 優點

(1)普遍性：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，可直接開發和利用，且勿須開採和運輸。

(2)無害性：開發利用太陽能不會污染環境，它是最清潔的能源之一，在環境污染越來越嚴重的今天，這一點是極其寶貴的。

(3)巨大性：每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當於130萬億噸煤，其總量屬現今世界上可以開發的最大能源。

(4)長久性：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。

6.2缺點

(1)分散性：到達地球表面的太陽輻射的總量儘管很大，但是 能流密度 很低。

(2)不穩定性：由於受到 晝夜 、 季節 、 地理緯度 和 海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、雲、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，又是極不穩定的，這給太陽能的大規模應用增加了難度。

(3)效率低和成本高：目前太陽能利用的發展水平，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能源相競爭。在今後相當一段時期內，太陽能利用的進一步發展，主要受到經濟性的制約。