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宇宙能源中,目前人类能够利用的主要是:
   https://www.fubuwang.com 2023-08-08 04:52:50 来源:网络
核心提示:C当然是太阳能了,我们说的一般能源除了核能都离不开太阳人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火;利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代,太阳能的利用已日益广泛,它包括太阳能的光热利用,

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当然是太阳能了,我们说的一般能源除了核能都离不开太阳
人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火;利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代,太阳能的利用已日益广泛,它包括太阳能的光热利用,太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。
还在远古时期,人们对太阳就很崇拜,因为它能向地球源源不断地输送丰富的、洁净的、免费的能量。单是地球两天内从太阳接受的能量就比所有已知的化石燃料矿藏所贮存的能量还多。
人类生活离不开能源。现在世界能源的消耗每年增长5%以上,而且目前使用的能源 97%来自藏量有限的矿藏。为了摆脱能源紧张的困境,人们早就尝试看用种种方法向太阳索取更多的能量。
目前人们利用太阳能的方式有以下几种:
(1)发展太阳能光电池
一种典型的太阳能电池是单晶硅太阳能电池。1954年最先出现的这种太阳能电池,能把接受到的太阳能的6%转换成电能,接近蒸汽机的效率。目前的转换效率已达18%。单晶硅太阳能电池的性能稳定,转换效率高,体积小,重量轻,很适合作太空航天器上的电源。目前,美国发射的近千颗卫星中,有95%都采用单晶硅太阳能电池作为能源。可是单晶硅太阳能电池制作成本高,价格昂贵,很难普及。1975年以后,无定型半导体材料发展起来,它有希望成为比单晶硅更理想的太阳能电池材料。如美国能量转换公司制成了一种硅-氟-氢无定形合金半导体,用这种材料做成太阳能电池,既有单晶硅电池工作性能稳定、转换效率高的优点,又有无定形硅成本低的长处。它们转换效率最高可以达到25%。因它发出的电价格便宜,和火力发电价格不相上下,为太阳能电池的地面应用展示了光明的前景。
(2)建立太阳能聚光器
利用几千块平面镜能把太阳光反射到巨大的聚焦镜上,再将光聚焦到太阳灶的工作区域,利用焦点处产生的高温来发电和作其他用途。我国西藏拉萨市有“日光城”之称,根据这个原理,在许多宾馆、机关单位屋顶上都有这种小型“太阳灶”。一个小型“太阳灶”便能基本保证家庭或宾馆的供热需求。这种方法在日光充足的地方可用。在日光照射不稳定的地方实用价值不高。
(3)发展收集太阳能的储能材料
科学家们发现,某些化学物质受日光的照射后能吸收光能而暂时改变化合物本身化学结构,在一定条件下,它又能放出热量而回复到原来的结构。这种储能材料的发现比在屋顶安装集热器,用加热水的方法采取暖更先进得多了。只是目前储能材料的储能指标还不高,所以还不能大规模推广应用。据有关材料介绍,美国计划2000年左右,在距离地面36000公里的同步卫星轨道上,建立太阳能电站。这个空间太阳能电站,由140亿个太阳能电池在太空组成一个面积为64平方公里的列阵,在那里把太阳能转变成直流电能,然后转换成微波电能,经过微波天线汇聚成微波来发射给地面站。地面站把微波整流成直流电,最后通过高压直输电网或再变换成交流电供用户使用。
目前美国研制的这种空间电站功率为10千兆瓦,相当于10座100万千瓦的水电站。45个这样的电站,就可满足全美国的电力需要。
随着电力工厂使用的矿物燃料日益短缺紧张和由它造成的环境污染日益加剧,在满足未来能源无限需要方面,人类对太阳能寄予了极大的希望。我们相信,智慧的人类一定会创造出美好的未来,未来世界的能源将在很大程度上依赖于太阳能。

太阳能发电的前景
可持续发展的重要内容之一,是能源结构的转换,更多地利用可再生能源。其中,取之不尽、用之不竭的太阳能最受青睐。据记载,人类利用太阳能已有3000多年的历史,将太阳能作为一种能源和动力加以利用也有300多年的历史,利用太阳能的科学研究已有上百年的历史了。现在人们普遍认识到太阳能是一种不必运输的、清洁而可靠的能源。目前,家用的太阳能装备大多是太阳能电池板,它可直接将太阳能转换成电能。现在,世界各国越来越多的屋顶上都安装了太阳能电池板。日本能源比较缺乏,所以日本人对太阳能十分重视。据日本有关部门估计,日本2100万户个人住宅中如果有80%装上太阳能发电设备,便可满足全国总电力需要的14%,如果工厂及办公楼等单位用房也进行太阳能发电,则太阳能发电将占全国电力的30%—40%。日本政府力争于2010年实现太阳能发电量达到500万千瓦的目标。要实现这个宏伟的发展目标,需要在大约150万户人家的屋顶上安装太阳能发电装置。
利用太阳能电池板的成本较高,所以要建立太阳能发电厂就不能采取这样的方式。先将光能转换成热能,再以热能生成的水蒸汽,带动蒸汽涡轮机发电,这是目前比较有效的大规模的太阳能发电厂的发电方式。早在1980年代中期,人们就在美国的沙漠地带建造了9座太阳能发电站,合计发电能力达到354兆瓦。这种技术相对而言非常简单,几百个跟随太阳转动的凹面镜,把接收到的阳光,集中到位于聚焦线上的一个真空隔热吸收管中,把吸收管里的特种高温油加热,高温油把热量传送给水,生成水蒸气,水蒸气带动蒸汽涡轮机生成电能。
太阳能发电需要占用一定的面积,光靠建筑物房顶来发电是远远不够的,发电效率和成本也比较高,所以要大规模利用太阳能发电,需要大面积铺设太阳能吸收装置。一些科学家建议利用上沙漠和海洋面积进行发电,并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网,以便向全球供电。到了2100年,即使全用太阳能发电供给全球能源,太阳能发电设施的占地面积也不过82919万平方公里,这个面积制相当于全球海洋面积的 23%或沙漠面积的 514%。
为了不占用有限的地球面积,一些科学家甚至提出向太空要太阳能,在太空中建立一些大型的太阳能发电站,然后把这些电能以微波的方式发送到地球。主张开发太空太阳能者认为,同卫星通讯一样,这种把太阳能同太空技术结合的概念使人们考虑可以把太阳能直接传送到地球的某些地区。这种理论是美好的,实施这一理论的结果可能是一场革命。目前,一颗太阳能卫星可以提供数兆瓦的电能。这种卫星最先进的设计得到了“太阳能塔”的美名,其构造是一根长柱,四周装有太阳能聚光器。人们目前正在努力设计一种不需太空运载的原型,也就是说,可通过市场现有的火箭发射,可独自进入轨道。接收太阳能后的下一步目标是向地球传送能量。此项试验正在地球上进行,因为这一技术也适用于把能量从地球的一地传送到另一地。收集的太阳能可通过磁控管变成微波射线,经根据传送能量特点改进的天线,直接传送到地球表面。
目前世界各国都在实施自己的“阳光计划”。德国最近开始建造世界上最大的太阳能发电站,它的启用将使德国每年二氧化碳排放量减少3700吨。印度乡村的村民们则在年初仰仗美国BP太阳能公司赠送的太阳能光电设备,从此告别无电时代。世界上最大的石油企业也将重点向太阳能转移,太阳能时代已经拉开它辉煌的大幕。

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