太陽能(solar energy),是一種可再生能源。是指太陽的熱輻射能(參見熱能傳播的三種方式:輻射),主要表現就是常說的太陽光線。在現代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。
太陽能是太陽內部連續(xù)不斷的核聚變反應過程產生的能量。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。
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,想要得到一定的轉換功率,往往需要面積相當大的一套收集和轉換設備,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。
據記載,人類利用太陽能已有3000多年的歷史。將太陽能作為一種能源和動力加以利用,只有300多年的歷史。真正將太陽能作為“近期急需的補充能源”,“未來能源結構的基礎”,則是近年的事。20世紀70年代以來,太陽能科技突飛猛進,太陽能利用日新月異。近代太陽能利用歷史可以從1615年法國工程師所羅門·德·考克斯在世界上發(fā)明臺太陽能驅動的發(fā)動機算起。該發(fā)明是一臺利用太陽能加熱空氣使其膨脹做功而抽水的機器。
(1945~1965年),在第二次世界大戰(zhàn)結束后的20年中,一些有遠見的人士已經注意到石油和天然氣資源正在迅速減少,呼吁人們重視這一問題,從而逐漸推動了太陽能研究工作的恢復和開展,并且成立太陽能學術組織,舉辦學術交流和展覽會,再次興起太陽能研究熱潮。在這一階段,太陽能研究工作取得一些重大進展,比較的有:1953-1954期間,美國貝爾實驗室研制成實用型硅太陽電池,為光伏發(fā)電大規(guī)模應用奠定了基礎;1955年,以色列泰伯等在次國際太陽熱科學會議上提出選擇性涂層的基礎理論,并研制成實用的黑鎳等選擇性涂層,為集熱器的發(fā)展創(chuàng)造了條件。
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