論太陽能在中國清潔能源之中的前景展望

王杰

摘要：隨著工業(yè)化發(fā)展的推進，自然資源的大量利用，造成了環(huán)境的污染和資源的枯竭。開發(fā)新能源，降低環(huán)境污染受到各界的廣泛關(guān)注。本文主要對太陽能的開發(fā)和利用進行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：太陽能；能源；前景

引言

能源是各國經(jīng)濟發(fā)展和繁榮的重要因素，目前全球大部分能源仍來自化石燃料，由此產(chǎn)生的CO2形成溫室效應(yīng)，并加快了化石燃料資源的枯竭。隨著環(huán)境惡化、資源短缺及燃料價格的波動，世界各國開始重點關(guān)注可再生能源。與其他清潔能源如核能、水電等相比，太陽能發(fā)電因其無污染、無噪聲、不消耗燃料、不排放溫室氣體和有害氣體，最能體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展理念，因此極具應(yīng)用價值。太陽能是一種穩(wěn)定且用之不竭的清潔綠色能源。

1我國太陽能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

太陽能作為可持續(xù)資源，每秒輻射到地球上的能量相當(dāng)于500萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，且具有無害性、無限性、長久性及普遍性。中國的太陽能資源較為豐富，理論存儲量可達17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤每年，其利用形式主要以太陽能光伏為主，將太陽能的能量轉(zhuǎn)化為人類所需要的形式，從而被人們所利用，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，太陽能的利用范圍逐漸擴大，有效實現(xiàn)著太陽能的能源開發(fā)與轉(zhuǎn)化。目前我國光伏制造的大部分關(guān)鍵設(shè)備已實現(xiàn)本土化并逐步推行智能制造，處于世界領(lǐng)先水平。同時在太陽能熱發(fā)電的理論研究、技術(shù)開發(fā)、設(shè)備研制和工程建設(shè)運行方面已初步形成產(chǎn)業(yè)鏈，具備一定產(chǎn)業(yè)化能力。

由此可見，我國對于太陽能的傳統(tǒng)開發(fā)利用已發(fā)展相對成熟，這些傳統(tǒng)太陽能產(chǎn)品主要應(yīng)用于建筑供暖制熱，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，總體具有專業(yè)性強，價格昂貴，應(yīng)用范圍局限等特點。

2太陽能應(yīng)用技術(shù)

2.1光伏發(fā)電技術(shù)

光伏發(fā)電技術(shù)是一種直接將太陽光的輻射轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電模式，利用了半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。當(dāng)太陽光照射在PN結(jié)上時，部分光被反射，其余部分或變成熱能，或使光子與半導(dǎo)體的原子價電子發(fā)生碰撞形成空穴電子對。由于存在擴散運動，P區(qū)帶正電，N區(qū)帶負電，PN結(jié)兩端產(chǎn)生電勢差，如果將多個電池串聯(lián)或并聯(lián)在一起，接通外電路就會形成電壓和電流，太陽能便被轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電技術(shù)最重要的組件就是太陽能電池，根據(jù)電池材料類型[2]分為以下幾種：a）晶體硅。單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池；b）非晶硅。薄膜太陽能電池；c）多元化合物。CdTe太陽能電池、CuInGaSe2太陽能電池、CdS太陽能電池、GaAs太陽能電池等；d）化學(xué)染料。染料敏化太陽能電池、有機太陽能電池。根據(jù)電池材料的研發(fā)階段，光伏技術(shù)大致可分為三代。由于半導(dǎo)體材料的類型不同，每一代的整體效率和性能差別很大。第一和第二代光伏電池技術(shù)較為成熟，已投入大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)；第三代電池技術(shù)則多處于研發(fā)階段。

2.2 太陽能汽車發(fā)展

在三十年前，太陽能動力汽車就已經(jīng)誕生，然而這些年來一直無法走出實驗室的重要原因就是能源轉(zhuǎn)化效率低。在早期太陽能汽車研發(fā)過程中，太陽能蓄電電池板采用的是單晶硅片，能源轉(zhuǎn)化率只有14%，相當(dāng)于在這樣的能換轉(zhuǎn)化環(huán)境中汽車?yán)m(xù)航里程只能維持在十公里左右，這樣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)遠遠無法達到汽車量產(chǎn)推廣的標(biāo)準(zhǔn)。從我國太陽能汽車研發(fā)歷史來看，1984年我國首次研制的“太陽號”太陽能汽車試驗成功，2006年我國首輛太陽能汽車在南京亮相，能夠?qū)崿F(xiàn)行駛速度最高88km/h。截止目前，我國市面上已經(jīng)出現(xiàn)了許多電動系統(tǒng)與燃氣并用的新能源汽車，真正的純太陽能汽車仍然多數(shù)停留在實驗階段。其中漢能就已經(jīng)突破技術(shù)限制，日前發(fā)布了4款太陽能汽車，其更是全球第一臺薄膜式太陽能發(fā)電汽車，可日均行駛80-100公里，蓄電池最大續(xù)航里程能達到350公里。

隨著當(dāng)前石油資源的不斷枯竭，因汽車尾氣排放導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重，太陽能汽車的研發(fā)能夠有效解決不可再生能源消耗及環(huán)境問題，其以清潔、環(huán)保的性能能夠真正實現(xiàn)交通工具的污染物“零排放”。雖然太陽能汽車在研發(fā)過程中仍然還存在許多問題，在入市過程中還有許多技術(shù)問題亟待進一步攻克，但是隨著這些技術(shù)的不斷提升，太陽能汽車性能將會越來越穩(wěn)定，相信未來太陽能汽車的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)絹碓綇V泛。

2.3太陽能自動控溫采暖裝置

采暖時，起動采暖系統(tǒng)中的管道泵，使太陽能熱水器中的熱水進行循環(huán)，當(dāng)熱水溫度低于設(shè)定的閾值時，通過溫度傳感器感應(yīng)開關(guān)啟動管道電磁加熱器對管道熱水進行加熱，當(dāng)熱水溫度高于設(shè)定的閾值時，通過溫度傳感器感應(yīng)開關(guān)關(guān)閉管道電磁加熱器。農(nóng)村太陽能自動控溫采暖裝置用太陽能和管道電磁加熱裝置配合進行農(nóng)村居民采暖，在農(nóng)村150余戶應(yīng)用后達到既滿足采暖的需要，又節(jié)約采暖費用的目的；同時熱水器里面的水還可用于洗臉洗腳等其他用途。一個采暖周期的采暖費用僅為800元左右，遠遠低于燃氣采暖（3000元左右）、電熱采暖（4000元左右）的費用。

2.4太陽能空調(diào)制冷技術(shù)

太陽能空調(diào)作為現(xiàn)階段空調(diào)技術(shù)模式的主要發(fā)展趨勢，與傳統(tǒng)空調(diào)相比具有良好的季節(jié)匹配性，強化了空調(diào)自身的環(huán)境適應(yīng)能力，為用戶提供了更好的使用體驗。同時由于對太陽能技術(shù)的有效使用，空調(diào)制冷技術(shù)的綠色屬性得到增強，臭氧層破壞系數(shù)以及溫室效應(yīng)系數(shù)為0，對于現(xiàn)階段生態(tài)環(huán)境保護產(chǎn)生了最為積極的影響。

太陽能空調(diào)制冷技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)中期的美國，1957年美國佛羅里達教授率先研制出太陽能制冷技術(shù)，并投入到實際生產(chǎn)生活領(lǐng)域。以此為基礎(chǔ)，世界各國將其作為切入點，對空調(diào)制冷技術(shù)進行創(chuàng)新發(fā)展。從發(fā)展情況來看，太陽能空調(diào)制冷技術(shù)可以大致劃分為吸收式制冷、吸附式制冷以及除濕空調(diào)系統(tǒng)等三種類型，從技術(shù)成熟程度來看，吸收式制冷技術(shù)發(fā)展較為完善，例如歐洲普遍使用溴化鋰-水吸收制冷模式，我國廣東江門以及山東乳山等部分地區(qū)也進行了相關(guān)技術(shù)嘗試。吸附式制冷劑則有所不同，其借助于生態(tài)制冷材料，以太陽能作為主要驅(qū)動方式，實現(xiàn)了制冷區(qū)域內(nèi)熱量的有效吸收，達到在短時間內(nèi)快速制冷的目的。結(jié)合區(qū)域特點不斷進行太陽能空調(diào)制冷技術(shù)的嘗試，在很大程度上，保證了設(shè)備技術(shù)的實用性，符合不同地區(qū)不同消費群體的使用要求。太陽能制冷技術(shù)的不斷完善，要求技術(shù)人員著眼于實際，對吸收式制冷以及吸附式制冷、除濕空調(diào)技術(shù)手段進行必要的升級、創(chuàng)新，將技術(shù)創(chuàng)新與實際的使用場景有效結(jié)合起來，切實提升技術(shù)發(fā)展的實用性與針對性，在滿足用戶制冷需求的同時，避免生態(tài)污染。

2.5太陽能應(yīng)用前景展望

每年我國太陽能輻照總量超502萬kJ/m2，年日照時數(shù)超2200h的地區(qū)，占我國整體國土面積的三分之二，尤其西藏、新疆、青海、甘肅等地的總輻射量和日照時數(shù)更是極為豐富。這為我國發(fā)展太陽能技術(shù)，提供了必要的資源條件太陽能作為可持久供應(yīng)且較穩(wěn)定的可持續(xù)能源，未來在開發(fā)利用上有著極大潛力，不應(yīng)僅局限在傳統(tǒng)太陽能熱水或是光伏發(fā)電系統(tǒng)，隨著技術(shù)的不斷革新，太陽能已有條件應(yīng)用于日常居家生活當(dāng)中，中國太陽能資源豐富，太陽能產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善。

結(jié)語

太陽能和其它不可再生能源相比有著環(huán)保、可重復(fù)使用、使用周期長等優(yōu)點，大力發(fā)展太陽能等清潔可再生能源迎合現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念，是未來科技發(fā)展的重要方向。

參考文獻

[1]許輝，張紅，白撞，等.碟式太陽能熱發(fā)電技術(shù)綜述[J].熱力發(fā)電，2009（06）：6-9.

[2]陳偉，張軍.聚光型太陽能熱發(fā)電現(xiàn)狀及在我國應(yīng)用的風(fēng)險分析[J].可再生能源，2017，28（2）：148-151.

[3]李江華.太陽能技術(shù)在汽車新能源領(lǐng)域中的實踐與探究[J].科技風(fēng)，2018（35）：7.

（作者單位：天津城市建設(shè)管理職業(yè)技術(shù)學(xué)院）