太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應過程產(chǎn)生的能量。地球軌道上的平均太陽輻射強度為1,369w/㎡。地球赤道周長為40,076千米,從而可計算出,地球獲得的能量可達173,000TW。在海平面上的標準峰值強度為1kw/m2,地球表面某一點24h的年平均輻射強度為0.20kw/㎡,相當于有102,000TW的能量。
盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的22億分之一,但已高達173,000TW,也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于500萬噸煤,每秒照射到地球的能量則為1.465×10^14焦。地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能都是來源于太陽;即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然氣等)從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能,所以廣義的太陽能所包括的范圍非常大,狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉(zhuǎn)換。
據(jù)調(diào)研顯示由于產(chǎn)能過剩導致全球5大制造商利潤縮水,2012年光伏組件安裝量將有所減少,這是10余年來出現(xiàn)下降。據(jù)彭博6位分析師的平均預測全球家庭與商業(yè)機構(gòu)將安裝24.8GW的光伏組件。這相當于約20座核反應堆的發(fā)電量,但與新增27.7GW的光伏裝機量相比下降10%。據(jù)彭博新能源財經(jīng)估計,自1999年以來年均安裝量已增長61%。
光熱現(xiàn)代的太陽熱能科技將陽光聚合,并運用其能量產(chǎn)生熱水、蒸氣和電力。除了運用適當?shù)目萍紒硎占柲芡?,建筑物亦可利用太陽的光和熱能,方法是在設計時加入合適的裝備,例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建筑材料。
分散性:到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大,但是能流密度很低。平均說來,北回歸線附近,夏季在天氣較為晴朗的情況下,正午時太陽輻射的輻照度大,在垂直于太陽光方向1平方米面積上接收到的太陽能平均有1,000W左右;若按全年日夜平均,則只有200W左右。而在冬季大致只有一半,陰天一般只有1/5左右,這樣的能流密度是很低的。因此,在利用太陽能時,想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率,往往需要面積相當大的一套收集和轉(zhuǎn)換設備,造價較高。
不穩(wěn)定性:由于受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響,所以,到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的,又是極不穩(wěn)定的,這給太陽能的大規(guī)模應用增加了難度。為了使太陽能成為連續(xù)、穩(wěn)定的能源,從而終成為能夠與常規(guī)能源相競爭的替代能源,就很好地解決蓄能問題,即把晴朗白天的太陽輻射能盡量貯存起來,以供夜間或陰雨天使用,但蓄能也是太陽能利用中較為薄弱的環(huán)節(jié)之一。
太陽能板污染:現(xiàn)階段,太陽能板是有一定壽命的,一般多3-5年就需要換一次太陽能板,而換下來的太陽能板則非常難被大自然分解,從而造成相當大的污染。
在1615年-1900年之間,世界上又研制成多臺太陽能動力裝置和一些其它太陽能裝置。這些動力裝置幾乎全部采用聚光方式采集陽光,發(fā)動機功率不大,工質(zhì)主要是水蒸汽,價格昂貴,實用價值不大,大部分為太陽能愛好者個人研究制造。20世紀的100年間,太陽能科技發(fā)展歷史大體可分為七個階段。 [4]
(1900~1920年),清立新能源在這一階段,世界上太陽能研究的仍是太陽能動力裝置,但采用的聚光方式多樣化,且開始采用平板集熱器和低沸點工質(zhì),裝置逐漸擴大,大輸出功率達73.64kW,實用目的比較明確,造價仍然很高。建造的典型裝置有:1901年,在美國加州建成一臺太陽能抽水裝置,采用截頭圓錐聚光器,功率:7.36kW;1902~1908年,在美國建造了五套雙循環(huán)太陽能發(fā)動機,采用平板集熱器和低沸點工質(zhì);1913年,在埃及開羅以南建成一臺由5個拋物槽鏡組成的太陽能水泵,每個長62.5m,寬4m,總采光面積達1250m2。
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