太陽能的利用為什么能為人類提供充足的氫能源。

【專家解說】：在中國的太陽能資源，西藏西部太陽能資源最豐富的，多達2333千瓦時/平方米(輻射量6.4KWh / M)，在世界上排名第二，僅次于撒哈拉的狀態(tài)沙漠。 />根據(jù)接收的太陽輻射的量左右可以全國分為五個區(qū)域。 一類本地區(qū)資源最豐富的地區(qū)，太陽能，年太陽輻射總量66808400兆焦耳/平方米，相當于輻射量5.1量6.4KWh /米。這些地區(qū)包括寧夏北部，甘肅北部，新疆東部，青海西部和西藏西部等地。特別是西藏西部最為豐富，達2333千瓦時/平方米(輻射量6.4KWh /米)，在世界上排名第二，僅次于撒哈拉沙漠。 II地區(qū)豐富的太陽能資源，為我們的地區(qū)，每年總太陽輻射總量為5850-6680 MJ/m2，相當于輻射量4.55.1KWh /平方米。這些地區(qū)包括河北西北部，山西北部，內蒙古南部，寧夏，甘肅中部，青海東部，西藏東南部和新疆南部等地。 中庸型三個地區(qū)太陽能資源的地區(qū)，年太陽輻射總量為5000-5850在測試，相當于輻射量3.84.5KWh /平方米。包括山東，河南，河北東南部，山西南部，新疆北部，吉林，遼寧，云南，陜西北部，甘肅東南部，廣東南部，福建南部，江蘇，安徽北部，臺灣西南部等地。 四區(qū)的太陽能資源較差地區(qū)，年太陽輻射總量42005000兆焦耳/平方米，相當于輻射量3.23.8KWh /米。這些地區(qū)包括湖南，湖北，廣西，江西，浙江，福建北部，廣東北部，陜西南部，江蘇北部，安徽南部以及黑龍江，臺灣東北部等地。 五個地區(qū)，包括四川，貴州省，中國太陽能資源最少的地區(qū)，年太陽輻射總量33504200兆焦耳/平方米，相當于到的輻射量只有2.53.2KWh /㎡。太陽能輻射數(shù)據(jù)可以從縣級氣象臺站取得，也可以從國家氣象服務獲得。從氣象局取得的數(shù)據(jù)是水平的輻射數(shù)據(jù)，包括:水平面總輻射，直接輻射和水平面散射輻射。 從全國來看，中國是一個國家的太陽能資源豐富，大部分地區(qū)年平均日輻射量在4千瓦時/平方米或以上，西藏，高達7千瓦時/平方米。 四，太陽能利用現(xiàn)狀 1。 太陽能光伏光伏組件在世界在過去10年中，年均增長率約15%。 20世紀90年代后期，更迅速的發(fā)展，近年來年均增長速度超過30%。 1999年光伏組件產量達到200兆瓦。在工業(yè)中，國家已經通過擴大規(guī)模，提高自動化程度，提高技術水平，市場開拓等措施來降低成本，并取得了很大的進展。商業(yè)化電池效率從10%到13%至13%至15%的光伏組件生產成本降低到每瓦3美元以下。在這方面，印度處于領先地位，有超過50家從事光伏發(fā)電技術，組件11兆瓦的總裝機容量約40兆瓦的生產制造。 在研究和開發(fā)，已達到24.7%的電池效率單晶硅，多晶硅太陽能電池的效率超過19.8%。碲化鎘電池的效率達到15.8%，銅銦硒電池效率約18.8%。晶體硅薄膜電池的研究工作自1987年以來發(fā)展迅速，已經成為世界矚目的新熱點。 同時，光伏建筑一體化系統(tǒng)及太陽能光伏發(fā)電將過渡到替代能源，成為全球能源結構的重要組成部分和組成。 2。太陽能光熱應用 現(xiàn)在，人類直接利用太陽能還處于起步階段，有太陽能集熱器，太陽能熱水系統(tǒng)，太陽能采暖，太陽能發(fā)電等手段。 1) 太陽能集熱器太陽能熱水器裝置通常包括太陽能集熱器，儲罐，管道和泵其他組件。此外，在冬季，熱交換器和所述膨脹箱的需求和發(fā)電設備準備電廠不能供應的需求。太陽能集熱器在太陽能光熱系統(tǒng)，太陽能集熱器將太陽的輻射加熱，加熱的工作流體輸送裝置?？煞譃楦鶕?jù)所述工作流體的傳熱流體收集器和空氣集熱器。按照明可分為濃縮，濃縮收集器兩個種。還有一個真空集熱管:一個良好的太陽能集熱器應該能夠20到30年。自1980年左右由集熱器產生應維持40年至50年，而且很少進行維修。 2)太陽能熱水系統(tǒng) 早期應用是最廣泛使用的太陽能熱水器，現(xiàn)在，數(shù)百萬世界各地的太陽能熱水裝置。太陽能熱水系統(tǒng)的集熱器，存儲設備和循環(huán)管路三部分的主要組成部分。此外，還有可能是用來提供在沒有陽光的輔助能源裝置(如電熱器等)，除了有可能仍強制循環(huán)水控制水位或部分或溫度控制的電源負載裝置的管道。通過循環(huán)太陽能熱水系統(tǒng)可分為兩種途徑: ○1自然循環(huán)型: 這種類型的上述集電極下的儲存罐。水在收集器中，以太陽輻射加熱，溫度上升，從而在收集器和儲存罐的溫度差的密度差，從而導致這促使除了自然流動的水槽和集電極的浮力熱虹吸。的密度差與系統(tǒng)中的水量成比例的集電極的太陽能吸收量之間的關系。因為沒有這種類型的循環(huán)水，維護是很簡單的，因此已被廣泛采用。 />○2強制循環(huán):/>熱水系統(tǒng)與水，這樣的集電極和儲存罐中的水在循環(huán)。當溫度高于頂部的罐底部的溫度幾個度時，控制單元將啟動水，水流量。止回閥，防止水進入夜間逆流水收集器，造成熱損失?？梢粤私獾酵ㄟ^這樣的不同的熱水系統(tǒng)流(由于從水的流動)，可預測的性能，而且在一定期間內的時間估計在加熱水。如果在相同的設計條件，更自然的周期的方法具有的優(yōu)勢可以取得較高的溫度，但由于必須使用水，所以有水電力，維護(如漏水等)，以及控制裝置停止移動時，容易損壞水等問題。因此，在除大型熱水系統(tǒng)或情況需要較高的溫度，然后再選擇強制循環(huán)式，一般大多用自然循環(huán)型熱水器。 3)利用太陽能采暖房間 在許多寒冷地區(qū)冬季取暖的目的，已使用多年。北方地區(qū)由于冬季氣溫低，室內采暖設備必須把節(jié)約了大量的化石能源消耗，試圖將太陽熱量。最受歡迎的太陽能加熱系統(tǒng)，使用熱水，熱空氣的系統(tǒng)也可使用。太陽能加熱系統(tǒng)是一個太陽能集熱器，儲熱單元，輔助動力系統(tǒng)，和室內風扇組成的加熱系統(tǒng)中，這個過程是對太陽輻射的熱傳導性，熱量收集器的工作流體的熱能存儲在房間。儲熱裝置可被安裝在輔助熱源，豎立或安裝在房間和其他存儲設備之間的空間和不同的設計。當然，蓄熱裝置不能直接用來加熱直接大棚風格的溫室設計，或將直接用于熱電或光伏太陽能發(fā)電模式，在加熱房間，或者通過加熱和冷卻設備的熱加熱使用。最常見的太陽能熱水系統(tǒng)，儲熱裝置之間的(固體，液體或相變儲熱系統(tǒng))，然后使用在室內或室外風扇驅動的空氣被吸入到該儲熱裝置的熱的熱水通過在熱空氣中發(fā)送的內部，或另一種液體流動的吸熱儲熱裝置，使用時的熱流體流動的腔室，一個風扇吹出的熱空氣進入房間，并實現(xiàn)溫室效應。 3。太陽能光伏應用 1)太陽能 在20世紀60年代，科學家們已經應用到空間太陽能電池技術 - 供電通信衛(wèi)星，上個世紀，人類不斷自我反省的過程中，光伏這樣干凈和直接的能源形式已變得更親切，不僅在空間應用，但在許多領域也發(fā)揮了積極的作用。如:太陽能庭院燈，太陽能用戶系統(tǒng)，村落供電的獨立系統(tǒng)，光伏水泵(飲水或灌溉)，通信電源，石油管道陰極保護，光纜通信泵站電源，海水淡化系統(tǒng)，城市標志，高速公路路標。將被納入歐洲和美國等先進國家的城市光伏發(fā)電系統(tǒng)和供電系統(tǒng)，偏遠地區(qū)自然村莊的發(fā)展方向。結合太陽能和建筑系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展趨勢已經形成。太陽能光伏玻璃幕墻組件的應用越來越多，上海和北京的幾個項目進入實質性的操作，這種方式將取代普通的玻璃幕墻，反射光的強度，絕緣性能好等特點!反應輕/>太陽能電池能夠將光能轉換成電氣設備。的光生伏打效應產生材料有許多種，例如:硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，銅銦硒化物。它們的發(fā)電原理基本上是相同的。 />當光線照射太陽能電池表面，部分被硅材料吸收的光子的光子的能量傳遞到硅原子上的電子移動發(fā)生，成為在PN結形成在兩側的自由電子的濃度的電位差，當外部的電路，該電壓的作用，電流將流過外部電路產生一定的輸出功率。這個過程的實質是:光子能量轉換成電能。 “硅”是我們這個星球上的最豐富的材料量之一存儲。自19世紀以來，科學家們發(fā)現(xiàn)了晶體硅的半導體特性，它幾乎改變了一切，甚至人類的思想，在20世紀。在我們的生活中無處不在，“硅”的身影和作用，晶體硅太陽能電池是近15年來最快的工業(yè)化形式。生產過程可分為五個步驟:一，凈化過程中，羅德方法c，切片過程D，內置電池過程e，包裝過程。 ※太陽能分類 硅太陽能電池硅太陽能電池是最常見的衛(wèi)星功率，從1970年起，由于空間技術的發(fā)展，各種各樣的飛機上日益增長的需求，功率大，在加快發(fā)展的同時其他類型的電池，世界上較發(fā)達的空間技術的美國，日本，歐洲等國家和地區(qū)，相繼開展了高效硅太陽能電池的研究。日本夏普公司，美國SUNPOWER公司以及歐空局空間太陽能電池的研究開發(fā)鉛的代表。其中，背面場(BSF)的背面反射層(BSR)，雙層減反射膜技術，高效率的硅太陽能電池的第一代，一個典型的這種類型的電池效率的發(fā)展，是可以做到至約15%，目前許多在軌衛(wèi)星應用的這種類型的電池。 夏普株式會社日本和美國SUNPOWER公司目前的技術水平，但作為一個世界級的，甚至有些技術已經被移植到地面太陽能電池的大規(guī)模生產。 上世紀90年代中期，空間電源工程人員發(fā)現(xiàn)，雖然這種類型的初始電池更高效，但比上年末下降了25%，限制了進一步應用的電池初始效率更高效的電池空間的力量降低成本仍然是不好的。 為了改變這種局面，帶領夏普提出的雙邊結電池結構的研究機構，這樣的細胞出現(xiàn)底電池有效提高了效率，并在HES，HES-1衛(wèi)星上獲得實際應用。 另外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星的太陽能電池陣列的位置要求比較嚴格，如果不是幾天的太陽能電池陣列的方向或方向和窮人會影響衛(wèi)星的電源，這在一定程度上也限制了衛(wèi)星系統(tǒng)的整體配置。這樣一個復雜的飛機，如空間站，和一些電池幾乎不能保證其充足的太陽高度角，從而將需要符合要求的高性能電池。雖然部分應用程序一直是傳統(tǒng)的高效電池，但電池需要一個高吸收系數(shù)α，在有限的空間和重量，所以它仍不能滿足大規(guī)模電力系統(tǒng)的需求空間。在很大程度上仍受制于傳統(tǒng)電池結構。在這種情況下，俄羅斯效率的硅太陽能電池中的早期階段，研究集中在提高效率的端部的主電池，組合使用雙面細胞研究提出的想法?電池和成功，真正的高效長壽命和低成本。 砷化鎵太陽能電池的空間科學和技術的發(fā)展的空間要求更高的功率。 20世紀80年代初，前蘇聯(lián)，美國，英國，意大利和其他國家開始研究部基于砷化鎵太陽能電池。 20世紀80年代中期，砷化鎵太陽能電池用于空間系統(tǒng)，如1986年前蘇聯(lián)發(fā)射的“和平號”空間站，配備了一個10KW砷化鎵太陽能電池每單位面積比功率為180W / m 。 8年后，總的太陽能電池陣列的輸出功率不大于15%的跌幅。 砷化鎵太陽能電池為基礎的系統(tǒng)已經從LPE MOVPE從同質外延異質，從單一到多結雙結疊層結構的發(fā)展和變化，提高其效率。從最初的16%到25%，工業(yè)生產規(guī)模年產100KW以上和空間系統(tǒng)得到廣泛應用。更高的效率降低了陣列的尺寸和重量，增加的火箭，火箭燃料消耗減少，從而使整個成本較低的衛(wèi)星功率系統(tǒng)的負載能力。 薄膜太陽能電池，以滿足空間應用的需求，國際薄膜太陽能電池已經開發(fā)出了自己的節(jié)目(如NASA，主要目的是提高特定的功耗和更低的排放負荷能力)建議的解決方案:/>(1)薄膜太陽能電池的開發(fā)的輕質的柔性基板; (2)開發(fā)的多結薄膜太陽能電池。目前，國際發(fā)展趨勢主要涉及非晶硅太陽能電池，銅銦(鎵)硒(CuInGaSe2)和碲化鎘太陽能電池(CdTe)的太陽能電池。經過幾年的努力，效率達到1520%(AM0)。 另一方面，要擴大發(fā)展的柔性薄膜太陽能電池(膨脹，折疊，套桶，滾動廉價型)的設計和應用提供了可能。 20世紀90年代后期以來，國外已開展的聚合物基板薄膜太陽能電池的研究，并取得了一些進展。薄膜太陽能電池是為了獲得高效率，壽命長，可靠性高，成本低的重要途徑之一。其中:的a-Si及其合金，銅銦硒及其合金，以及三種材料的碲化鎘薄膜太陽能電池。 聚光太陽能電池一般認為，現(xiàn)代聚光光伏開始在70年代末悉尼國家實驗室，采用點聚焦菲涅爾透鏡軸跟蹤結構硅電池和隨后開發(fā)的幾種原型。在20世紀80年代，許多研究人員進行了一系列實驗成功的聚光技術取得了突破性進展，如菲涅耳透鏡，棱鏡蓋玻璃等。 20世紀90年代到中線重點Fresenel的聚光透鏡陣列技術已成功地用于SCARLET的太陽能電池陣列，蓄電池的GaInP / GaAs / Ge三結電池，聚光陣列的功率密度大于200瓦/平方米，比功率大于45瓦/公斤。線聚焦Fresenel的冷凝器透鏡陣列已被用于DEEPSPACE-1。 三結砷化鎵太陽能電池，是一個很好的高溫性能(高電壓和低電流設備)通過冷凝器將顯著提高電池的輸出電流，特別是實現(xiàn)高濃縮，輸出功率更高的可用性。因此，作為主要成分的三結砷化鎵太陽能電池聚光太陽能電池為它的高效率(高達40%)，高溫性能(工作溫度上升度每場只下降了0.2%，在200的溫度下國際上公認的最有前途和最具商業(yè)價值的新一代太陽能設備正常工作條件下，聚光倍數(shù)高達500倍以上)等。 日本世界上第一個太陽能發(fā)電的一個攝像頭，重量僅為475克，該機內置了先進的太陽能電池系統(tǒng)電池的太陽能硒光電池，可連續(xù)使用四年。美國公司生產的新型照相機135的太陽能電池，其孔徑，速度，可用于自動地由微機控制，功率從太陽能電池硒，只要光功率。 太陽能充電器卷曲 SolarRolls的，甚至在山上可以給你一個隨機數(shù)字充電。該充電器最獨特的地方是，它采用卷軸式設計，像一個布展開，但在管子里還卷起，堅固耐用，防水。根據(jù)環(huán)境的不同，SolarRolls一共有三款車型:SolarRoll 14日生效后，一個長57英寸，寬12英寸，價格479美元。 SolarRoll 9后，一臺40英寸，349美元開始。 4.5 SolarRoll推出只有22英寸長，我們只用4.5就夠了自己的手機或數(shù)碼相機充電。 ※主要性能空間太陽能空間太陽能 包含我Vangtuard，體裝式結構，單晶Si基板，效率大約為10%(28℃)于1958年首次推出。在1970年以后，改善細胞的結構，使用的BSF，光刻技術和更好的防反射膜技術的電池的效率提高到14%。在20世紀70年代和80年代，大約每5.5年全球產量翻番的地面太陽能電池，而空間太陽能電池的性能有了很大的改善空間環(huán)境，如抗輻射性能。 20世紀80年代以來的快速發(fā)展的太陽能電池的理論，極大地促進了地面和空間太陽能電池性能的改善。在20世紀90年代，薄膜電池和Ⅲ - Ⅴ電池的研究發(fā)展迅速，，聚光陣列結構變得更經濟，空間太陽能市場的競爭十分激烈。繼續(xù)研究在更高效能的太陽能電池，主要有兩種途徑:研究聚光電池和多帶隙電池。 空間太陽能電池的效率通常有較高的效率，以空間發(fā)射重量，體積限制的條件下，獲得一個特定的輸出功率。特別是在一些特定的啟動任務，如微衛(wèi)星(體重50100公斤)?的每單位面積或每單位重量的比應用程序的要求更高的功率。 抗輻射性能空間太陽能電池的工作，必然是高能量的帶電粒子照射，地球大氣層以外的電池性能所造成的衰減，主要是由于電子或質子照射少數(shù)載流子擴散長度減小。的光學參數(shù)的衰減程度取決于太陽能電池的材料和結構的。有反向偏置電壓，低溫度和熱效應和其他因素也很重要的電池性能退化的原因，特別是對太陽能電池串聯(lián)，由于熱膨脹系數(shù)是顯著的不同，則電池可能是更嚴重的性能下降。 光伏發(fā)電可靠性可靠性對整個發(fā)射任務的成功起到了關鍵作用，與地面應用相比，太陽能電池/陣列高或低不要緊，因為空間電源系統(tǒng)的平衡，成本比較高可靠性是最重要的?？臻g太陽能電池陣列，必須經過一系列的力學，熱學，電氣和其他苛刻的可靠性試驗。 2) 太陽能路燈太陽能路燈是一種利用太陽能燈，由于其影響不用電，無需開溝埋線，不消耗常規(guī)能源，只要陽光充足，可以將安裝等特點，因此廣泛吸引關注，同時也因為它不污染環(huán)境，被稱為綠色產品。太陽能路燈，可用于城市公園，道路，草坪的照明，也為人口密度較小，交通不便經濟不發(fā)達，缺乏常規(guī)燃料，難以用常規(guī)能源發(fā)電，但太陽能資源豐富的地區(qū)，以為解決這些地區(qū)人們的家用照明問題。目前，一種風能和太陽能路燈，天津市南開區(qū)新梅園路試運行的組合。風能和太陽能收集裝置上安裝日間行車燈將風能和太陽能轉化為電能，儲存在電池，燈光在夜間電池供電。 五，太陽能利用 優(yōu)點:優(yōu)點和缺點? (1)共同的特點:陽光普照大地，無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，到處都是和最近的發(fā)展，可直接使用，不用開采和運輸。 ? />(2)聲:開發(fā)利用太陽能不會污染環(huán)境，它是最清潔的能源，其中一個較嚴重的環(huán)境污染的今天，這是極有價值的。 ? (3)巨大:每年到達地球表面上的太陽輻射相當于約130兆噸標準煤，其總量現(xiàn)在是世界上最大的能源可開發(fā)。 ? (4)很長一段時間:根據(jù)當前由太陽產生的核能速率估算，氫的儲存是足夠維持幾十億年，是地球生命數(shù)十億年在這個意義上，我們可以說太陽的能量是取之不盡，用之不竭的。 ? 缺點:? />(1)分散性:到達地球表面的太陽輻射，盡管量很大，但能量密度非常低。平均而言，靠近北回歸線，夏天的時候天氣是比較明確的情況下，中午的太陽輻射最大輻照垂直的方向上的太陽一平方米面積的?太陽能平均收到約1000W;在所有年均一天晚上，只有大約200W。在冬季，大約只有一半，陰天一般只有1/5左右，所以，能量密度低。因此，利用太陽能時，想要得到一定的轉換功率，往往需要一個相當大的區(qū)域?收集和轉換設備，成本較高。 ? (2)穩(wěn)定性:由于晝夜，季節(jié)，地理緯度和海拔高度的限制和其他自然條件，陽光，陰天，云，雨等隨機因素的影響，所以太陽到達一定的地面輻射既是間歇性的，很不穩(wěn)定，這給太陽能的大規(guī)模應用增加了難度。為了使太陽能的連續(xù)，穩(wěn)定的能源，最終成為能夠與常規(guī)能源的替代能源蓄能競爭必須是一個很好的解決問題的辦法，就是盡可能存儲夜間或白天的太陽輻射在陰天使用，而且還利用太陽能蓄能相對薄弱環(huán)節(jié)。 ? (3)效率低，成本高:目前太陽能利用在某些方面的發(fā)展水平，理論上是可行的，技術上成熟。然而，一些太陽能裝置，因為效率低，成本高，在一般情況下，經濟不能與傳統(tǒng)能源競爭。相當一段時間，在未來，太陽能利用的進一步發(fā)展，主要是由經濟上的限制。 ?