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[太陽能]
太陽---與人類靠得最近的一顆恆星。太陽以它那巨大的光和熱,給地球上的萬物帶來的生機,它一刻不停地向宇宙空 間發送著大量的能量。據計算,僅每秒發出的能量,就大約相當於1.3億億噸標準煤燃燒是所放出的全部熱量。
太陽能是以電磁波的形式傳遞,而射入大氣層內。其能量中大約百分之三十五會被反射,而消失於大氣層外;大約有百 分之十七點五會被大氣吸收;剩下來的大約百分之四十七點五就傳到地球表面,將地面加溫,並蒸發水分,以及提供植 物進行光合作用等所需要的能源。
地球上太陽能資源的分佈與各地的緯度、海拔高度、地理狀況和氣候條件有關。就全球而言,美國西南部、非洲、澳大 利亞、中國西藏、中東等地區的全年總輻射量或日照總時數最大,是世界太陽能資源最豐富地區。(資料來源:中國新 能源與可再生能源 1999 白皮書,中國計劃出版社出版。)
太陽能使用方法及原理
太陽能板由半導體製成,可以吸收陽光,然後再把太陽能轉化成電力,供我們日常使用。
太陽能板轉換形式,目前有下列三種類型:
通過光合作用利用太陽能:
地球上所有綠色植物,都是通過光合作用來直接利用太陽能的。於是有人提出利用葉綠素再造太陽能電池的設想,根 據計算,利用葉綠素製造的太陽能電池,效果相當理想。科學家研究其他半導體和染料,以找出模擬光合作用的最佳 搭配,實現通過光合作用利用太陽直接發電,這對解決人類對電力的需求具有特別意義。
利用光電效應使太陽能轉化成電能:
利用光電效應,以太陽的輻射能力使太陽能直接轉化成電能的製品,這是目前人造衛星的主要動力來源,也是地面上 許多場合不可缺少的特殊電源。如船泊標浮電源等。
聚集太陽能加以利用:
這是利用太陽能最成功的方式。只需依各吸收能量的表面極佳熱表面接觸的液體,便可達到加熱取暖,供熱的目的。
這種聚集太陽能而加以利用的太陽能設備,按其原理,可分為兩類:
1. 熱箱原理製成:所謂熱箱原理也叫溫室效應。它是四個側面和底面木板之類作成的箱子,分內外兩層,中間放絕 緣材料,箱子內壁塗黑,箱子上面裝塊平玻璃板。這樣,當太陽光線投射到玻璃板上並進入箱子裡面時,塗黑的 內表面將很好的吸收太陽輻射能,從而使箱內可以達到遠比室外高的溫度。利用這種原理,以製成各種用途的太 陽能設備和器具。
2. 各種類型的反射鏡將太陽光匯聚後投射到吸收表面而製成。利用各種反射鏡面匯聚太陽而製成的太陽能設備,則 可獲得比較高的溫度。通常使用的反射鏡有拋物面反射鏡,柱形反射鏡,圓錐形反射鏡等。這些反射鏡通常是在 玻璃表面鍍上反射層,或是金屬表面拋光或反射層。太陽能電廠就是利用這搜集原理來搜集陽光的。
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何謂太陽能光電技術?
太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源,生物質能、風能、海洋能、水能等都來自太陽能,廣義地說,太陽能包 含以上各種可再生能源。太陽能是可再生能源的一種,則是指太陽能的直接轉化和利用。通過轉換裝置把太陽輻射能轉 換成熱能利用的屬於太陽能熱利用技術,再利用熱能進行發電的稱為太陽能熱發電,也屬於這一技術領域;通過轉換裝 置把太陽輻射能轉換成電能利用的屬於太陽能光發電技術,光電轉換裝置通常是利用半導體器件的光電效應原理進行光 電轉換的,因此又稱太陽能光電技術。(資料來源:中國新能源與可再生能源 1999 白皮書,中國計劃出版社出版。)
優點 缺點
太陽能是人類可以利用的最豐富的能源。
太陽能是到處都有的,不需要運輸。
太陽能是一種清潔的能源。
太陽能的系統又稱作「無變量的能源系統」。 太陽能安全可靠。
太陽能電廠集光的方法?
l 太陽能的利用裝置必須具有相當大的面積。
l 太陽能受氣候、晝夜的影響。
太陽能電廠主要有二種集光的方法 : 1、塔型集光
先建造一座高塔,然後在地面排列鏡子,將陽光友射於塔頂,陽光移動時塔下方的鏡子也不斷追隨太陽移動,所以放 置在塔頂的熱吸收器被加熱到極高溫,並製造蒸氣發電。
2、曲面分散集光
使用半管型的拋物面鏡集光,由拋物面鏡反射的太陽能向各自的焦點集中,而焦點設有集熱管以產生蒸氣發電。
太陽能的新技術發展?
最近已結束實用化設計的這套光化學廢水處理裝置,用二氧化鈦系列光觸媒來淨化廢水的有機物質或重金屬,廢水流 入透明的管道內,太陽光使光觸媒發生作用,對污染物質進行分解。2001年實現實用化的“大氣污染處理系統”,
可淨化硫化物及氮化物等氣態的有毒氣體,利用太陽光紫外線照射反應能力很強的光觸媒,使有毒氣體氧化成無害物 質。該系統可用作工廠廢氣或汽車尾氣的淨化裝置及室內空氣淨化裝置,使用前景非常廣闊。最近已結束實用化設計 的這套光化學廢水處理裝置,用二氧化鈦系列光觸媒來淨化廢水的有機物質或重金屬,廢水流入透明的管道內,太陽 光使光觸媒發生作用,對污染物質進行分解。
http://www.anpanmanhouse.com/jason/sun/solar_energy.htm
太陽能利用裝置
1861年法國的莫謝教授用一面鏡子把太陽光聚集在鍋爐上,驅動蒸汽機。1869 年他出版了一本講太陽能的書,9 年後 又在巴黎博覽會上展出太陽能冰箱。1871 年英國工程師威爾遜在智利拉斯薩森納斯設計了第一台太陽能蒸餾器,把當 地不能飲用的鹹水蒸餾成水。
進入 20世紀,能源領域一時成? 煤炭和石油的一統天下。但到了 70 年代,石 油危機和環境污染了迫使人們重新對太陽能發生了興趣,如今太陽能已得到廣 泛應用,利用太陽能裝置的住宅,叫做 “太陽能屋”,將各式集熱器裝在屋頂 或牆壁上,冬天供暖氣和溫水,夏天促進室內空氣流通或供冷氣。太陽能集熱 裝置多種多樣,有? 物面式、塔式、圓柱式和曲面式等多種型式。
除了? 建築物供冷、暖氣外,太陽能發電也日益? 人們所重視。美國新默默西
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哥州的亞爾巴奇建有世界最大的塔聚熱式太陽能發電廠,發電量? 5000 千瓦。利用 太陽能的計劃中,最引人注目的是太陽能電池。1954 年,美國貝爾電話公司研製成 第一批實用裝置,他們發現,在一片很薄的矽片下放一塊更薄的浸過硼的矽片,就 構成電池,可以將陽光直接變成電能。光線照在上層,使電子遷移到下層,在兩層 之間? 生電壓差 ( 如左圖 )。
如果要? 生較大的電流,須把太陽能 聯起來,把? 生的電壓加大。太陽能電池有 很多優點,沒有活動部件,使用壽命長,保養費用極低,又不需燃料,但缺點是效 率低,理論上最高效率只有 25%,實際不到 16%。矽雖然便宜,但製造太陽能電池 所需的單晶矽卻很貴。不過在某些情況下,由於太陽能電池使用方便,即使造價貴 也划算,所以幾乎所有的太空飛行器都用太陽能電池。有些燈塔,人造衛星等不適
合裝載燃料或設備,太陽能電池是最佳選擇。 太陽能將成? 未來能源的主流,這已? 人們所共識。但要達到這一步,
還有許多亟待解決的問題。太陽能集熱設備和太陽能電池造價高自不待言,還有一個人們常想的問題──沒有太陽時 怎? 辦?受夜間和陰雨氣候的影響,這是利用太陽能所遇到的最大限制,但隨著科技的進步,這種限制正逐步縮小。
目前,一般家庭太陽能熱水器,都有儲熱槽儲存熱水,高級一點的儲熱裝置,即使連續一二天陰雨,仍能使用前日住 址的熱水。還有固體儲熱和化學儲熱法。
在美國的太空計劃中,未來的太陽能發電廠將設於地球上空約 6000 公里的衛星軌道上,然後利用微波或雷射光束將 電能傳回地球,從此再不受日夜或雲雨的影響。太陽能與煤炭、石油等其他能源相比是無窮無盡的,是不? 生環境污 染的清潔能源,對人類的未來將? 生不可估量的影響。http://teacher.hkjh.kh.edu.tw/aubrey/life/invent/5-11.htm
報告同學:戴瑋瑾、張寒瑋、陳泓宇