太陽(yáng)能及應(yīng)用

呂依婷

摘 要：人類的繁衍生息就是一個(gè)不斷利用消耗能源的過(guò)程，如果失去了能源的供給，人類社會(huì)必然會(huì)消亡。太陽(yáng)能是一種清潔、無(wú)污染的新型能源，無(wú)論從環(huán)保角度亦或者經(jīng)濟(jì)角度來(lái)說(shuō)，都有著巨大的應(yīng)用空間?，F(xiàn)階段對(duì)太陽(yáng)能的應(yīng)用主要分為光熱、光電、光化學(xué)以及光生物等幾種途徑，綜合相關(guān)因素分析，最具經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)最成熟的是太陽(yáng)能的光熱利用。本文中筆者從高中生的立場(chǎng)出發(fā)，對(duì)太陽(yáng)能光熱利用的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作的落實(shí)有所幫助。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；應(yīng)用；光熱

從概念上來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能的光熱利用即利用集熱器收集太陽(yáng)能輻射中所攜帶的熱量，并且將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、電能等其他能源的過(guò)程。此種應(yīng)用方式有著廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，總體來(lái)說(shuō)可以分為太陽(yáng)能熱發(fā)電以及建筑用能兩大類。太陽(yáng)能熱發(fā)電可以在無(wú)電網(wǎng)覆蓋的地區(qū)滿足用戶的基本電力需求，而包括熱水、空調(diào)以及采暖在內(nèi)的建筑終端用能則能夠提高人們的生活質(zhì)量。因此進(jìn)行太陽(yáng)能應(yīng)用方面的研究有著非常重要的意義。

一、太陽(yáng)能熱水器

要想利用太陽(yáng)能獲得足夠的能量或者溫度，必須配合相應(yīng)的能量收集裝置（集熱器）。太陽(yáng)能熱水器中集熱器便是收集太陽(yáng)能的“前沿陣地”。

現(xiàn)階段太陽(yáng)能熱利用技術(shù)中太陽(yáng)能熱水器是應(yīng)用最為普遍的技術(shù)，隨著產(chǎn)品的不斷更新，其商業(yè)化程度位于同類型產(chǎn)品的最高點(diǎn)。對(duì)居民來(lái)說(shuō)，它是最為熟悉的太陽(yáng)能產(chǎn)品，在很多家庭中它已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的燃?xì)鉄崴饕约半姛崴?。[1]具體來(lái)說(shuō)，它的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：安全性高，不用擔(dān)心漏氣，也不用擔(dān)心漏電；干凈清潔，無(wú)污染，也不會(huì)產(chǎn)生額外的排放物；使用方便，無(wú)人控制的狀態(tài)下亦可以借助太陽(yáng)能來(lái)完成加熱。

二、太陽(yáng)能建筑供熱系統(tǒng)

太陽(yáng)能熱水器大都由用戶單獨(dú)購(gòu)買(mǎi)，在建筑完工之后進(jìn)行安裝。很多建筑在設(shè)計(jì)施工階段并未給熱水器留出足夠的安裝空間，加之各個(gè)廠家產(chǎn)品之間也存在一定的差異，所以安裝之后的太陽(yáng)能熱水器已經(jīng)嚴(yán)重破壞了原有的建筑風(fēng)格，也在一定程度了給建筑物的使用埋下了安全隱患。

基于以上現(xiàn)狀，當(dāng)前部分太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)廠家已經(jīng)投身于太陽(yáng)能與建筑物有機(jī)結(jié)合的研究，該類研究的主要內(nèi)容是將太陽(yáng)能集熱器納入建筑物構(gòu)件體系之中，綜合考慮屋面以及給排水設(shè)計(jì)，使集熱器成為建筑物的固有組成部分。[2]由此而搭建成的太陽(yáng)能建筑供熱系統(tǒng)，既不會(huì)影響建筑物的美觀度，也給建筑設(shè)計(jì)師營(yíng)造了更多的發(fā)揮空間，更能夠提高建筑物的安全性。

目前市面上的太陽(yáng)能建筑供熱系統(tǒng)主要有分戶式、單元式以及整棟式三種類型，其優(yōu)缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先分戶式，每戶都會(huì)配備一套系統(tǒng)以及儲(chǔ)水罐，水電屬于自用，不需要專人管理就可以完成上下水，但系統(tǒng)維護(hù)工作需要用戶獨(dú)立完成，運(yùn)行成本較高，更會(huì)造成集熱面積的浪費(fèi)。其次單元式，每單元的住戶共用一套系統(tǒng)以及儲(chǔ)水罐，水電屬于公用。用熱水管入戶的方式能夠有效節(jié)約集熱面積，總體建設(shè)成本較低，而且物業(yè)也可以給用戶配備專門(mén)的熱水表，安排專人收費(fèi)管理。最后整棟式，每棟樓的住戶共用一套系統(tǒng)以及儲(chǔ)水罐，水電同樣屬于公用。此種模式之下，熱水管入戶之后同樣能夠節(jié)約集熱面積，其造價(jià)更低。因熱水管線較長(zhǎng)，所以為了管理方便必須在特定的位置安裝儲(chǔ)水罐，物業(yè)可以安排專人進(jìn)行收費(fèi)管理。

三、太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)

太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)在國(guó)內(nèi)仍屬于新生事物，但在國(guó)內(nèi)發(fā)展太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。首先國(guó)內(nèi)三分之二以上地區(qū)的年平均日照時(shí)數(shù)均已超過(guò)了2000小時(shí)，太陽(yáng)能資源要優(yōu)于日本和歐洲，與美國(guó)相近。以此為基礎(chǔ)，太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)能夠在低成本的前提下得到推廣。其次國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)能力遠(yuǎn)超于日本、美國(guó)與歐洲，位居世界第一。此外，在各方的不懈努力之下，針對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電核心技術(shù)的研究我們也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。未來(lái)太陽(yáng)能熱發(fā)電將會(huì)向著低成本、低能耗、高效率的方向發(fā)展。[3]

在高速發(fā)展的背景之下，仍有許多問(wèn)題需要我們?nèi)ソ鉀Q。其中最主要的應(yīng)該是降低太陽(yáng)能發(fā)電的成本，縮小與居民電網(wǎng)用電成本的差距。目前3元以上每千瓦小時(shí)的成本根本不利于太陽(yáng)能發(fā)電的發(fā)展。而想要降低其發(fā)電成本，必須要提高其光電轉(zhuǎn)換效率，太陽(yáng)能發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電組合組網(wǎng)的方式也能夠降低發(fā)電成本。

四、太陽(yáng)能熱能應(yīng)用的前景

（一）太陽(yáng)能建筑

我國(guó)廣大的農(nóng)村地區(qū)是落實(shí)太陽(yáng)能應(yīng)用工程最好的場(chǎng)所。隨著城鎮(zhèn)化的步伐逐漸加快，農(nóng)民的生活方式以及能源結(jié)構(gòu)正在發(fā)展變革，農(nóng)村地區(qū)對(duì)商品能源的需求正在不斷增加，但現(xiàn)有的能源供應(yīng)模式卻暴露出了很多問(wèn)題。實(shí)踐證明，太陽(yáng)能建筑技術(shù)完全能夠滿足住戶冬季供暖以及夏季空調(diào)用電的需求。如果5000萬(wàn)農(nóng)戶使用太陽(yáng)能建筑技術(shù)，那么一年就可以節(jié)省900億開(kāi)支。

（二）光伏發(fā)電

隨著光伏發(fā)電的不斷發(fā)展，各類新型電池技術(shù)將會(huì)被廣泛應(yīng)用到太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)之中。當(dāng)前市面上新型的薄膜太陽(yáng)能電池以及新硅太陽(yáng)能電池的材料成本較低，實(shí)踐環(huán)節(jié)中的總體成本投入得到了有效的控制。[4]未來(lái)，相信光電池的市場(chǎng)局面會(huì)出現(xiàn)較為明顯的突破，由此太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用范圍也會(huì)更加廣闊。

（三）機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存

近些年人們的環(huán)保意識(shí)得到了顯著提高，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在世界范圍內(nèi)也得到了廣泛的實(shí)施。各國(guó)都把太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用推向了新高度，有關(guān)專家預(yù)計(jì)，本世紀(jì)中葉世界范圍內(nèi)的能源問(wèn)題以及環(huán)境問(wèn)題都能夠得到有效解決，主要依賴的就是以太陽(yáng)能為代表的、可再生清潔能源的開(kāi)發(fā)與利用。在各方的不懈努力之下，太陽(yáng)能利用技術(shù)將會(huì)在未來(lái)獲得大發(fā)展。

國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家、科研人員也在不斷完善這方面的研究，未來(lái)相關(guān)人員應(yīng)該解決好現(xiàn)有工作中存在的問(wèn)題，進(jìn)而不斷推進(jìn)太陽(yáng)能的應(yīng)用，切實(shí)解決民眾的生活問(wèn)題，提高老百姓的生活質(zhì)量。

五、總結(jié)

其實(shí)太陽(yáng)能也不是永恒不變的，但人類的消亡則應(yīng)該在太陽(yáng)熄滅之前，因此對(duì)于人類來(lái)說(shuō)太陽(yáng)能是取之不盡，用之不竭的能源。當(dāng)前世界范圍內(nèi)的能源供給日益緊張，研究太陽(yáng)能的應(yīng)用有著非常重要的意義，只有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展。本文中筆者對(duì)這類問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，希望能夠?qū)ν七M(jìn)太陽(yáng)能的應(yīng)用有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]雷偉利.太陽(yáng)能光伏發(fā)電與LED路燈應(yīng)用及技術(shù)[J/OL].機(jī)電工程技術(shù)，2017，（S1）：298-3015.