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指导教师：

刘双英

二〇一二年十二月

摘要

摘要：

太阳能是新能源和可再生能源中最引人注目、开发研究最多、应用最广的清洁能源。

太阳能具有安全、无污染、可再生、辐射能的总量大和分布范围广等特点，越来越受到人们的重视，是今后可替代能源发展的战略性领域。

太阳能作为划时代的新型能源，它的使用价值和开发价值接近于无限。

可以说，如果预言未来能源使用的趋势，那么太阳能的利用一定会是未来能源的主导。

以其无限的蕴藏量，和产生的巨大能源价值，在利用之初，就会被寄予厚望。

所以太阳能将会是未来世界能源的主流。

关键词：

太阳能；

太阳能技术；

太阳能热水系统；

太阳能技术的普及；

未来发展前景及走向

太阳能的贡献

1什么是太阳能及太阳能技术

太阳能就是太阳通过发光发热对地球进行辐射后，所产生的一种看不见的清洁能源

太阳能技术是人类对太阳能的利用手段，通过人为的获取太阳能，并且将之转换为可利用的能源，用来维持人们日常的生活，工作，学习。

2太阳能技术在我国的实践

我国地处北半球的东部，太阳能资源十分丰富，为太阳能的利用提供了得天独厚的条件，尤其是在西北，西南，华北地区，太阳能资源相对丰富，这些地区，率先建立太阳能利用设施，并且将太阳能转化为生活中所需要的电能等其他动能，使我刚对太阳能的利用成为可能，这个事实，将我国能源问题的弊端，引致一个良好的事态上去，为我国进行彻底的能源改革，充分利用清洁能源造福社会打下基础，同时，将改变我国能源利用单一的现状。

太阳能在这个能源紧张的时代,意义重大,随着国家节能政策的出台,各种节能措施相继得以应用。

如果建筑节能不利用无处不在、清洁无污染的太阳能,实在是一个巨大的浪费。

太阳能集热技术发展到今天,无论在技术上的集热效率方面,还是商业上的性价比方面,都以具备了大规模推广使用的条件。

但要达到与住宅建筑一体化,在安装形式、安全性、寿命及建筑物的协调美观方面,还需进一步改进,具体讲从以下几个方面:

集热器必须作为建筑物的一部分,二者在美学效果上有机结合。

集热器寿命不小于建筑物寿命,至少在一定的维护下能达到此寿命。

贮水箱与集热器宜分体安装,强制循环,减少对建筑物本体的依赖,扩大其利用范围。

集热器应代替部分常规材料,降低总体造价。

目前，我国利用太阳能的方向主要是在集热和发电两方面上，当然也出现过利用太阳能作为动力的汽车，但是由于技术上的难度，该品种汽车并未在社会上进行普及开来，相反，人们反而更倾向于对传统能源的依赖，这也是我国进行能源改革的原因。

我国的太阳能利用，最普遍的就是民众中的太阳能热水器，利用夏天天气的炎热，将太阳能储存起来，从而达到对水加温的目的，一直以来，太阳能热水器在我国经久不衰，主要是因为其价格低廉，方便实用，这个事实说明，太阳能已经融入我们的生活，只是我们目前由于技术的限制，还不能将太阳能作为生活中的主导能源那样进行普及。

其次，我国的另一项太阳能利用实例，就是利用太阳能进行发电，利用光，热，电三者之间的转化，将太阳能转化为可用的电力，从而用于支持各地的电能，缓解我国目前的用电紧张，大大降低了能耗。

3太阳能的几种采集方式

传统的能源如今已经不能再满足人们日益提高的生活水平，同时，世界能源紧缺，也是人类所面临的一个摆在眼前的重要问题，

面对日益严峻的能源危机，世界各国纷纷将目光放到可再生能源，清洁能源上，对于目前人类所发现的能源中，太阳能成为首选。

下面将介绍几种太阳能的采集方式：

3.1太阳房

太阳房利用“温室效应”，将太阳能储存起来，从而达到采集太阳能的目的。

太阳房分主动式太阳房和被动式太阳房，而太阳房的历史，可以追溯到十九世纪三十年代，当时西班牙就出现了世界上第一栋太阳房，这也是迄今为止关于太阳房的最早记载。

太阳房的利用将太阳能“借”到房间里，从而对生活中的采暖，供热做出贡献。

3.2太阳能集热器

太阳能集热器的定义是：

吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热介质的装置。

这短短的定义却包含了丰富的含义：

第一：

太阳能集热器是一种装置；

第二：

太阳能集热器可以吸收太阳辐射；

第三：

太阳能集热器可以产生热能；

第四：

太阳能集热器可以将热能传递到传热介质。

太阳能集热器虽然不是直接面向消费者的终端产品，但是太阳能集热器是组成各种太阳能热利用系统的关键部件。

无论是太阳能热水器、太阳灶、主动式太阳房、太阳能温室还是太阳能干燥、太阳能工业加热、太阳能热发电等都离不开太阳能集热器，都是以太阳能集热器作为系统的动力或者核心部件的。

太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。

由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。

由于用途不同，集热器及其匹配的系统类型分为许多种，名称也不同，如用于炊事的太阳灶、用于产生热水的太阳能热水器、用于干燥物品的太阳能干燥器、用于熔炼金属的太阳能熔炉，以及太阳房、太阳能热电站、太阳能海水淡化器等等。

太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。

另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需。

太阳能集热器（solarcollector）在太阳能集热系统中，接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。

按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。

按采光方式可分为聚光型集热器和吸热型集热器两种。

另外还有一种真空集热器：

一个好的太阳能集热器应该能用20到30年。

自从大约1980年以来所制作的集热器更应维持40到50年且很少进行维修。

早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能热水装置。

太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。

此外，可能还有辅助的能源装置（如电热器等）以供应无日照时使用，另外尚可能有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。

3.3太阳能热水器

被普遍使用，也是造价最低廉的一种集热方式，显然它比其他能源对水的加热来的更快。

太阳能热水器最普遍的就是在热水器表面涂上一层吸热材料，不必花大价钱，安装什么太阳能电池板，从而大大降低了资金的投入，这也是有些地方最普遍最直接的集热方士，作为生活中离我们最近的太阳能，它的普及应该说可以追溯到古代，古时的河流，被太阳一晒，变得温热起来，正好方便人们洗澡。

太阳能热水器以其造价低廉，方便实用，着实为人们生活带来一丝曙光，改变的不仅仅是传统的能源上的高能耗问题，同时也是对环境的保护，所以，这项发明的普及绝对是人类历史上的一大进步，也是对人类社会未来前景的指路石。

3.4太阳能发电

利用太阳能发电有两大类型，一类是太阳光发电，另一类是太阳热发电。

太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。

它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。

太阳能热发电是先将太阳能转化为热能再将热能转化成电能。

它有两种转化方式。

一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。

另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。

光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。

不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。

理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。

3.5太阳能制冷

它是利用光伏转换装置将太阳能转化成电能后，再用于驱动半导体制冷系统或常规压缩式制冷系统实现制冷的方法，即光电半导体制冷和光电压缩式制冷。

这种制冷方式的前提是将太阳能转换为电能，其关键是光电转换技术，必须采用光电转换接受器，即光电池，它的工作原理是光伏效应。

太阳能半导体制冷。

太阳能半导体制冷是利用太阳能电池产生的电能来供给半导体制冷装置，实现热能传递的特殊制冷方式。

半导体制冷的理论基础是固体的热电效应，即当直流电通过两种不同导电材料构成的回路时，结点上将产生吸热或放热现象。

如何改进材料的性能，寻找更为理想的材料，成为了太阳能半导体制冷的重要问题。

太阳能半导体制冷在国防、科研、医疗卫生等领域广泛地用作电子器件、仪表的冷却器，或用在低温测仪、器械中，或制作小型恒温器等。

目前太阳能半导体制冷装置的效率还比较低COP一般约0.2到0.3，远低于压缩式制冷。

光电压缩式制冷。

光电压缩式制冷过程首先利用光伏转换装置将太阳能转化成电能制冷的过程是常规压缩式制冷。

光电压缩式制冷的优点是可采用技术成熟且效率高的压缩式制冷技术便可以方便地获取冷量。

光电压缩式制冷系统在日照好又缺少电力设施的一些国家和地区已得到应用，如非洲国家用于生活和药品冷藏。

但其成本比常规制冷循环高约3到4倍。

随着光伏转换装置效率的提高和成本的降低，光电式太阳能制冷产品将有广阔的发展前景。

3.6太阳能热源热泵系统

一种可以将太阳能储存起来，并且有加热功能的一种热泵，实际上也是对太阳能的一项集中采集，形式和工作原理上都有很大的改变与突破，可以说是人们将太阳能转化为热能的另一种方式。

以上六种采集太阳能的方式，已经大致说明了一点，那就是人类已经认识到太阳能能源的价值以及开发前景，作为新能源，清洁能源的主导，太阳能的利用无疑是人类历史上的又一大进步。

4太阳能利用的弊端

作为新型的能源，无疑给人类社会带来许多便利，从集热到发电，进入二十一世纪的今天，生活中已经离不开太阳能了，虽然还未达到处处可见的地步，但是太阳能作为一种能源，确实为人类社会做出不小的贡献。

不论是对能源危机问题的缓解，还是引导新型科技的研发，但是不能否认一个事实，那就是以前只能在科幻小说里才看到的情景，如今已经成为现实，这是人类社会不断进步的结果。

然而，再好的东西，他也有不好的地方，诸如古话月有阴晴圆缺一样，世界上没有完美的东西。

太阳能的最致命的弊端，相对于人类来说，那就是太阳能的间断性，因为太阳能利用的是太阳的能源，太阳并不是每天都在天上的，他也有夕阳西下的时候，那时候，太阳能的一切利用活动都将会停止。

虽然，人类一直致力于提高白天太阳能的存储量，但是由于技术上的难题，这个问题收效甚微，人类利用太阳能也只能在白天。

研究发现，任何存储装置，在人类技术未达到突破以前，都不会对太阳能存储太多，相反反而会消耗太阳能。

面对这个弊端，唯一的解决方法，那就是未来科技进步后，出现能够大量存储太阳能的装置，到时，太阳能将会真正成为世界能源的主导。

5太阳能未来发展畅想

时间进入二十一世纪的今天，人类社会的科技突飞猛进的速度，着实让人类自身震惊，同时值得自豪的是，正是由于人类社会科技的不断进步与发展，才将不可能化为可能，将许多只能在科幻小说里出现的场景搬到现实中来，确实，人类科技的进步在一点一滴的推动者社会的进步。

关于能源利用方面，人类做到了创新，从单一依靠煤炭资源等一些高能耗，高污染的能源之初，再到如今的利用清洁能源，可再生能源，再到提出可持续发展的理念，可以说，时代的进步，推动的不只是科技，还有人的意识观念。

如何将太阳能普及到生活中的方方面面呢，人类的意识，人类的观念，决定这一切。

但是，前提是，科技已然进不到我们所期望的那种程度，到时，科技的发展，带动的能源改革，首先就会将太阳能列入第一历程来，为什么，因为太阳能是人类历史发现的最清洁，最无限，利用价值远远超过地球上任何一种能源的终极能源。

的确，太阳能从利用之初就蕴含了不止带来能源改革这一层含义，而