太阳能(solar energy),是指太阳的热辐射能(参见热能传播的三种方式),主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。自地球上生命诞生以来,就主要以太阳提供的热辐射能生存,而自古人类也懂得以阳光晒干物件,并作为制作食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下,太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分,并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式,太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。
特点
优点
(1)普遍:太阳光普照大地,没有地域的限制无论陆地或海洋,
无论高山或岛屿,都处处皆有,可直接开发和利用,便于采集,且无须开采和运输。
(2)无害:开发利用太阳能不会污染环境,它是最清洁能源之一,在环境污染越来越严重的今天,这一点是极其宝贵的。
(3)巨大:每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤,其总量属现今世界上可以开发的最大能源。
(4)长久:根据太阳产生的核能速率估算,氢的贮量足够维持上百亿年,而地球的寿命也约为几十亿年,从这个意义上讲,可以说太阳的能量是用之不竭的。
缺点
(1)分散性:到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大,但是能流密度很低。平均说来,北回归线附近,夏季在天气较为晴朗的情况下,正午时太阳辐射的辐照度最大,在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1,000W左右;若按全年日夜平均,则只有200W左右。而在冬季大致只有一半,阴天一般只有1/5左右,这样的能流密度是很低的。因此,在利用太阳能时,想要得到一定的转换功率,往往需要面积相当大的一套收集和转换设备,造价较高。
(2)不稳定性:由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响,所以,到达某一地面的太阳辐照度既是间断的,又是极不稳定的,这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源,从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源,就必须很好地解决蓄能问题,即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来,以供夜间或阴雨天使用,但蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。
(3)效率低和成本高:太阳能利用的发展水平,有些方面在理论上是可行的,技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置,因为效率偏低,成本较高,现在的实验室利用效率也不超过30%,总的来说,经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内,太阳能利用的进一步发展,主要受到经济性的制约。
用途
目前太阳能在生产生活中,主要有以下九种用途:
1、太阳能发电。主要是把太阳的能量聚集在一起,加热来驱动汽轮机发电;
2、太阳能光伏发电。将太阳能电池组合在一起,大小规模随意;
3、太阳能水泵。正在取代太阳能热动力水泵;
4、太阳能热水器;
5、太阳能建筑。主要有三种形式:即被动式、主动式和“零能建筑”;
6、太阳能干燥。用于对许多农副产品的干燥;
7、太阳灶。可以分为热箱式和聚光式两种;
8、太阳能制冷与空调。这是一种节能型的绿色空调,无噪声、无污染;
9、淡化海水,治理环境等其他用途。
除提供能源外,太阳能光伏发电还有许多特殊优势,尤其是它可以为边远地区、特殊场合进行供电。考虑到太阳能光伏的附加价值,光伏发电的综合经济效益大大提升,因此不能单纯与传统发电模式比较单位发电成本。太阳能光伏可以降低温室气体和污染物排放、创造就业机会、保障能源安全和促进农村尤其是边远农村的发展。总之,发展太阳能光伏在经济、社会和环境保护等方面具有积极的现实意义。x0d中国是一个能源生产和消费大国。2006年能源消费总量为24.6亿吨标准煤, 比2005年增长9.3%。2006年各种一次能源的构成比例为:煤炭占69.7%、石油占20.3%、天然气占3.0%、水电等占6.0%、核电占0.8%。2006年,中国的原油进口达到1.5亿吨,大约是中国原油总需求量的50%。中国能源开采和利用技术落后,传统高能耗产业比重大,单位GDP能耗落后于发达国家,甚至比世界平均水平落后许多。中国又是世界上最大的发展中国家,经济高速发展,中国能源消耗增长速度居世界首位,加剧了中国能源替代形势的严重性和紧迫性。中国电力科学院的研究表明,在考虑到充分开发煤电、水电和核电的情况下,2010年和2020年电力供需的缺口仍然分别为6.4%和10.7%。这个缺口正是需要用可再生能源发电进行补充的。而太阳能光伏发电可能在未来中国的能源供应中占据主要位置。x0d中国能源消费占世界的10%以上,同时我国一次能源消费中煤占到70%左右,比世界平均水平高出40多个百分点。燃煤造成的二氧化硫和烟尘排放量约占排放总量的70%~80%,二氧化硫排放形成的酸雨面积已占国土面积的1/3。环境质量的总体水平还在不断恶化,世界十大污染城市我国一直占多数。环境污染给我国社会经济发展和人民健康带来了严重影响。世界银行估计2020年中国由于空气污染造成的环境和健康损失将达到GDP总量的13%。光伏发电不产生传统发电技术(例如燃煤发电)带来的污染物排放和安全问题,没有废气或噪音污染。系统报废后也很少有环境污染的遗留问题。x0d太阳能光伏发电最重要的特征是在发电过程中只排放很少的二氧化碳,而二氧化碳作为最主要的温室气体,是导致气候变化的罪魁祸首。同时,电池板可循环使用,系统材料可再利用,光伏的能源投入可进一步降低。如果广泛使用光伏发电技术,可以为减缓气候变化作出贡献。x0d光伏发电也是一种简单的低风险技术,几乎可以安装在任何有光的地方。这意味着在公共、私人和工业建筑的屋顶和墙面上都有广泛的安装潜力。在运行中,光伏系统还可以降低建筑与外界环境的热交换,增加通风。光伏还可以作为隔声板装在公路两侧。与建筑物结合的光伏在提供大量电力供应的同时,避免占用更多的土地。x0d国家有关部门正在制定和改进引导政策和激励政策,解决太阳能发电上网与合理定价等问题。同时借鉴国外的成功经验,在公共设施、政府办公楼等领域强制推广使用太阳能,充分发挥政府的示范作用,推动国内市场尽快起步和良性发展。太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位,不但要替代部分常规能源,而且将成为能源供应的主体。