太阳能的发展与利用灵中班 (2)幻灯片.ppt

1第1页，共16页，编辑于2022年，星期五无处不在的太阳能：2第2页，共16页，编辑于2022年，星期五很久以前人类就学会了利用太阳能3第3页，共16页，编辑于2022年，星期五什么是太阳能?n英文名称：solar energy n其他名称：太阳辐射能 n定义1：太阳以电磁辐射形式向宇宙空间发射的能量。n定义2：太阳能太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能，其中约二十亿分之一到达地球大气层，是地球上光和热的源泉。n广义上的太阳能是地球上许多能量的来 源，如风能，化学能，水的势能等等4第4页，共16页，编辑于2022年，星期五为什么要发展太阳能？n我们认识到低价石油时代即将结束，而核电站会产生有毒废料，煤炭会释放二氧化碳，地球上的风能只能间歇性地提供难以储存的电力。福岛核电站泄漏事故使更多的人对核能失去了信心。而每年，太阳慷慨地将7700倍于人类所需的能量送至地球，比地球地下蕴藏的能量总量还多，在利用过程中不会产生任何的污染，清洁环保。从这些方面来讲，太阳能有其不同于其他能源的特点，有广阔的发展前景。5第5页，共16页，编辑于2022年，星期五现代科技中利用太阳能的方式：n太阳能的利用主要有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。n被动式利用（光热转换）：主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等3种n光电转换：主要有光伏电板等6第6页，共16页，编辑于2022年，星期五n 根据国际能源署（根据国际能源署（AIE）的计算，如果在一片干燥的沙漠中设）的计算，如果在一片干燥的沙漠中设置一块每边长置一块每边长300公里的太阳能光电板，就能生产出全人类每天公里的太阳能光电板，就能生产出全人类每天吞噬的吞噬的46兆兆瓦时（兆兆瓦时（TWh）的电量）的电量 也许到最后剩下的就是钱的问题了。建设上面所说的也许到最后剩下的就是钱的问题了。建设上面所说的90000平方公里的太阳能电站就要花费平方公里的太阳能电站就要花费4万万5千亿欧元。这看千亿欧元。这看上去像是一大笔钱，但是一想到今年上去像是一大笔钱，但是一想到今年6月我国的外汇贮备已经月我国的外汇贮备已经超过超过2万亿美元，顿时觉得也不算太贵。要知道那可是能生产万亿美元，顿时觉得也不算太贵。要知道那可是能生产出足够全人类挥霍的电量啊。出足够全人类挥霍的电量啊。7第7页，共16页，编辑于2022年，星期五太阳能的优缺：太阳能的优缺：n优点优点n(1)普遍普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。无须开采和运输。n(2)无害无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。其宝贵的。n(3)巨大巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。n(4)长久长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。8第8页，共16页，编辑于2022年，星期五n 缺点n(1)分散性分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度是很低的。9第9页，共16页，编辑于2022年，星期五n(2)不稳定性不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。n(3)效率低和成本高效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。10第10页，共16页，编辑于2022年，星期五光伏发电站n一片由1400万块太阳能电池板组成的“光伏海洋”能够产出比一座ERP核反应堆更多的电力。优点：技术已经掌握阴天仍可发电规模可以调节缺点：夜间无法发电电池板及引擎需要经常维护占地面积巨大11第11页，共16页，编辑于2022年，星期五太阳能热电站太阳能热电站n反光镜跟踪着太阳的运动，反光镜跟踪着太阳的运动，将阳光反射到中心高塔的将阳光反射到中心高塔的上部，将高塔内部透明高上部，将高塔内部透明高炉内熔盐构成的特殊液体炉内熔盐构成的特殊液体加热至加热至500以上。这一热以上。这一热量被传导给水，产生高压量被传导给水，产生高压的蒸汽，驱动涡轮发电。的蒸汽，驱动涡轮发电。熔盐罐同时还能储存热量，熔盐罐同时还能储存热量，是热电站在没有阳光的情是热电站在没有阳光的情况下还能持续发电况下还能持续发电15个小个小时时优点：夜间能够发电效率比光伏发电站高缺点：需要强烈且持续的阳光机械部件需要经常性的维护占地面积大12第12页，共16页，编辑于2022年，星期五空间太阳能电站n配备了极高效率光伏电池板的人造卫星能够将光能转换成电能。想地面约100平方米的光伏接收设施发送红外激光。起缺陷在于：激光难以穿透云层。13第13页，共16页，编辑于2022年，星期五n另一个办法是建造一个庞大的另一个办法是建造一个庞大的太空发电站，使用微波将其生太空发电站，使用微波将其生产的电力传输到地面。但这就产的电力传输到地面。但这就要求起装备长达要求起装备长达1公里的天线，公里的天线，并且地面的接收设施占地面积并且地面的接收设施占地面积将会达到将会达到1平方公里。而且要平方公里。而且要将这样一个庞然大物发射上天将这样一个庞然大物发射上天也会产生一系列的难题。也会产生一系列的难题。优点：其捕获的太阳能，强度比地面高710倍可实现24小时全天候发电轻松实现为偏远地区供电缺点：发射成本高昂激光输电无法穿透云层在自动化运行和维护方面要求极高14第14页，共16页，编辑于2022年，星期五太阳能车太阳能飞机15第15页，共16页，编辑于2022年，星期五n光化利用光化利用n这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光化学转换方式。n光生物利用光生物利用n通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。目前主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物和巨型海藻。小结：小结：太阳能的高速发展所反映的，太阳能的高速发展所反映的，是一个低碳生活的理念。是一个低碳生活的理念。16第16页，共16页，编辑于2022年，星期五