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太阳能让我们的生活更加阳光

文章出处:万康太阳能 加入时间:2016/8/17 浏览次数:431

  12月10日,世界最先进的太阳能光热系统室内检测设备落户中国企业,驱动着整个中国太阳能光热行业技术的再次升级,也可能为中国的太阳能利用行业带来万亿的商机。

  价值的不可小觑

  一提到太阳能,人们最先想到的可能是"太阳能热水器",这个名词连续很长时间都是电视广告和宣传的热点,并且现在也已经走进千家万户,成为生活必需品。然而,这无影无形的阳光是如何变成可以使用的能源,知道的人似乎并不多。

  虽然现在太阳能被当做一种新型能源被广泛开发和利用,但实际上,自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存了,人类所需能量的绝大部分直接或间接地来自太阳。

  所谓太阳能,一般是指太阳光辐射的能量。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能、化学能和水的势能等。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。煤炭、石油、天然气等化石燃料,也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的,它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。我们的老祖先已经懂得直接利用太阳光这种能量了,比如用阳光晒干物件,并将其作为保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。

  近几十年来,世界面临着全球气候变化及其对生态系统产生影响的挑战,大量的工业开发也使得石油、煤炭等不可再生的化石燃料减少,于是,人们才想到如何进一步开发太阳能,因为太阳能既是一次能源,又是可再生能源。太阳能资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。

  也许有人说,既然如此,为什么不像以前那样直接使用太阳能,而要把它当做一种新兴的能源来研究使用呢?这其实是开发利用太阳能面临的主要问题,尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的二十二亿分之一,但已高达173,000TW(太瓦),也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤,每秒照射到地球的能量则为499,400,00,000焦。虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍,但太阳能的能量密度低,而且它因地而异,因时而变。道理很简单,我们能用太阳光晒鱼干,却不能直接用它来驱动汽车。所以,如何转化太阳能使之产生巨大的力量就成了一个新兴的问题。

  现在常用的方法一种是太阳能光伏,一种是太阳能光热。太阳能光伏是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的固体光伏电池组成。由于没有活动的部分,故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表以及计算机提供能源,较复杂的光伏系统可为房屋提供照明,并入电网供电。光伏板太阳能利用组件可以制成不同形状,而组件又可连接,以产生更多电能。近年,天台及建筑物表面均可使用光伏板组件,甚至被用做窗户、天窗或遮蔽装置的一部分,这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。

  而太阳能光热是将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热能,方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及缓慢释放太阳热力的建筑材料。我们日常生活中使用的太阳能热水器,便是基于这种技术。

  应用的领域广泛

  现如今,太阳能的应用已经十分广泛,小到太阳能手表、太阳能计算器,没电了就在太阳下晒一晒;大到将太阳能设备和城市建设结合起来,给整个城市节能减排。这些应用有的能给我们带来可见的利益,有的则充满了生活情趣。

  太阳能热水的应用可以按不同的温度、规模有不同的使用。目前,80℃以下为低温应用领域,太阳能提供的热水广泛应用于家庭、宾馆、学校、饭店、养殖、食品、农业等民用或商用领域,拥有千亿级市场规模;80℃~250℃为中温领域,太阳能提供的热能主要应用于采暖、空调、纺织、印染、造纸、橡胶、海水淡化等生活和工业领域,拥有市场将达万亿级规模;而以250℃以上的热发电为主的高温应用市场,将达数万亿级规模,堪称巨无霸市场。

  截至2011年,中国太阳能热利用产业生产太阳能集热器5760万平方米,成为世界上最大太阳能热水器生产和消费国,实现了保有量从十年前不到5000万平方米发展到今天的2亿多平方米。

  城市建设中太阳能设备的应用也越来越多,天津明年将率先使用的太阳能垃圾箱,通过光学元件将太阳能转化为电能,供给驱动系统使用。利用太阳光作为动力能源,经过自动压缩处理后,可将垃圾的体积缩小到原来的1/8,因而能"吃"下更多垃圾。而且这种垃圾箱全封闭、阻止气味溢出,美观又安全,顶部的绿、黄、红灯指示垃圾箱里垃圾是否装满,并设置了语音提示功能,更方便人们使用。

  澳大利亚为了展现其重视节能减排和营造良好的生态环境,专门为悉尼市政厅这座百年老楼换上了"科技时装":在其楼顶铺设了240块大规模的太阳能光伏板矩阵。别小看这个市政厅,目前安装的太阳能板峰值电能为48千瓦,年发电总量为6万千瓦时,可减少碳排放共计将达到1620吨。

  伴随着上个月托克劳群岛太阳能发电工程的竣工,这座位于新西兰和美国夏威夷群岛之间,由阿塔富、努库诺努和法考福三座珊瑚岛组成的群岛,成为全球首个完全依靠太阳能供电的地区。

  新加坡为了迎接圣诞也颇具新意,新建了12棵用太阳能发电的"擎天树",这些"擎天树"高25米至50米,白天收集太阳能,晚上就能发出梦幻般的光亮,又省电又浪漫。

  由日本宇宙航空研发机构(JAXA)研发的宇宙帆船"伊卡洛斯"号,可在宇宙中不使用燃料,通过张开200平方米的薄树脂制的帆布,接受太阳光进行飞行。这种想法大约在100年以前就有了,但"伊卡洛斯"是第一次将其真正实现。

  而中国的太阳能游艇也于近期在厦门研制成功并投入使用,这艘游艇由玻璃钢制成,船顶太阳能面板面积达90平方米,无污染、无噪音、零排放。

  利用的先天不足

  虽说太阳能是取之不尽用之不竭的,但是,已经铺设的太阳能设备被闲置或低效使用仍然是一种可见的浪费。

  比如,海南光照时间长、强度高、空气清洁度好,太阳投射角度大,阳光穿透性强,拥有极为丰富的太阳能资源,但是太阳能利用率较低,太阳能热水器的保有量占全国保有量的比重小,太阳能热水器的住宅普及率也不高。一方面是由于光能转换设备价格比较昂贵,海南太阳能整体行业无序生产安装,绝大多数太阳能企业存在三无现象,即完工项目无监测系统、安装人员无技术、产品性能无标准;另一方面是很多老百姓节能意识还不强,对太阳能的理解认识不够。遗憾的是,类似的情况在很多地方都存在。

  即便是每家每户的太阳能热水器,也存在着闲置和利用率不足的情况。数千万太阳能热水器用户群体,每年为国家产生巨大节约的同时,也伴随产生了每年数百近千亿元的浪费。这是源于太阳能热水器的两个先天不足,一是必须装在屋顶,太阳能热水器处于未用状态时,输水管道中都存有积水,使用热水前须先放掉输水管中的冷水。水箱距室内出水端口越远,待放冷水越多,造成了水资源的不合理利用或者浪费。二是冬季气温低于0℃时,热水器输水管路易冻堵,如需正常使用,须借助外力对室外输水管路进行防冻、保温。冬季北方很多用户干脆停用太阳能热水器让其"冬眠",这既造成了热水器资源极大浪费,又给用户生活使用热水带来极大不便。

  更有很多居民在自家太阳能热水器坏掉之后,由于找不到对应的售后服务,其他维修公司又嫌麻烦不愿上门维修,所以或者闲置下去,或者另买一台电热水器使用。

  上述问题的存在,都让太阳能的有效利用打了折扣,并且影响节能减排初衷的实现。

  值得欣慰的是,国家层面对太阳能的利用正在不断加强,太阳能垃圾箱只是一个开始,以后随着更多太阳能设施出现在城市中,将会为城市节省大量的资金和能源。比如将各种闲置土地改造成太阳能发电厂,既不浪费空间又能产生经济效益;随着太阳能一体化建筑的增多,将会有很多家庭通过薄膜光伏发电系统来实现用电的自给自足,从而拥有一个"家庭电厂",使以消耗化石能源为主的传统能源格局随之发生根本性改变,使我们的生活更加"阳光"。