第3节++太阳能

1、太阳能太阳能第二十二章第二十二章 第第3 3节节郏县第一实验中学郏县第一实验中学 王晓峰王晓峰动植物的生长，人类的活动都无法离开太阳。这个发光动植物的生长，人类的活动都无法离开太阳。这个发光发热的大火球已经存在了发热的大火球已经存在了50亿年之久。你是否了解太阳？人亿年之久。你是否了解太阳？人类是否能够从距离地球类是否能够从距离地球1.5亿千米远处的太阳上，获取所需的亿千米远处的太阳上，获取所需的能源？能源？温故致新温故致新分组自学分组自学 1、太阳能的优点有哪些？、太阳能的优点有哪些？ 2、为什么说煤和石油是来源于上亿年前的太阳上的、为什么说煤和石油是来源于上亿年前的太阳上的核能？核能？ 3

2、、太阳能的利用还有哪些困难？、太阳能的利用还有哪些困难？太阳距地球太阳距地球1.5亿千米，直径大约亿千米，直径大约是地球的是地球的110倍，倍，体积是地球的体积是地球的130万倍，质量是地球万倍，质量是地球的的33万倍，核心温万倍，核心温度高达度高达1 500万摄氏万摄氏度。度。一、太阳一、太阳巨大的核能火炉巨大的核能火炉重点突破重点突破在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，太阳就像一个巨大的太阳就像一个巨大的“核能火炉核能火炉”。太阳表面温度约太阳

3、表面温度约6 000 ，太阳至今已经稳定地，太阳至今已经稳定地“燃烧燃烧”了近了近50亿年，而且还能继续亿年，而且还能继续“燃烧燃烧”50亿年。亿年。重点突破重点突破 太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一传递到地球。传递到地球。二、太阳是人类能源的宝库二、太阳是人类能源的宝库重点突破重点突破 太阳光已经照耀我们的地球近太阳光已经照耀我们的地球近50亿年，地球在亿年，地球在这近这近50亿年中积累的太阳能是我们今天所用大部分亿年中积累的太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。人类的日常生活，也无法离开阳光。能量的源泉。人类的日常生活，也无法离开阳光。重点突

4、破重点突破今天我们开采今天我们开采化石燃料，化石燃料，实际上是在开采上亿年实际上是在开采上亿年前地球接收的前地球接收的太阳能太阳能。 远古时期的植物通过光合作用将太阳能转化为生物体内的化学能。 经过地壳的不断运动，死后的动植物躯体埋在地下和海底。 经过几百万年的复杂变化，变成了煤、石油、天然气。化石能源的形成化石能源的形成重点突破重点突破直接利用太阳能的方式主要有两种。直接利用太阳能的方式主要有两种。用集热器收集阳光中用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质。的能量来加热水等物质。实现了把太阳能转化为内实现了把太阳能转化为内能。能。1光热转化光热转化三、太阳能的利用三、太阳能的利用重点突破重点突

5、破热水热水冷水冷水水箱水箱集热器集热器太阳光太阳光集热器的原理集热器的原理重点突破重点突破 太阳能电池可以将太阳能电池可以将太阳能转变为电能；太阳能转变为电能； 在航空、航在航空、航 天、交天、交通、通信等领域中有较通、通信等领域中有较为广泛的应用。为广泛的应用。2光电转化光电转化三、太阳能的利用三、太阳能的利用重点突破重点突破重点突破重点突破太阳能热发电电站太阳能热发电电站 太阳能热发电电站太阳能热发电电站 集热塔集热塔 加热水，加热水，通过水蒸气推动通过水蒸气推动汽轮机发电汽轮机发电 定日镜定日镜 追着太追着太阳转，反射阳光阳转，反射阳光重点突破重点突破20102010年，上海世博会中年，

6、上海世博会中国馆采用了大量先进的太阳能国馆采用了大量先进的太阳能科技，整座世博园的太阳能发科技，整座世博园的太阳能发电装置每年预计节电约电装置每年预计节电约420 420 万千瓦时，减排二氧化碳万千瓦时，减排二氧化碳约约4 100 4 100 吨。吨。重点突破重点突破右图为世界上最大的太右图为世界上最大的太阳能发电厂之一的帕赛尔工阳能发电厂之一的帕赛尔工厂。厂。坐落在美国加州的赛尔坐落在美国加州的赛尔帕工厂有帕工厂有52 000 52 000 块电池板，块电池板，覆盖面积约为覆盖面积约为36 36 万平方米万平方米 ，这些电池板能容纳将近四百这些电池板能容纳将近四百万块太阳能电池。万块太阳能电

7、池。在一个阳光明媚日子的在一个阳光明媚日子的正午时分，它的产电能力可正午时分，它的产电能力可以达到以达到11 11 兆瓦，足以为兆瓦，足以为8 8 000000个家庭供电。每年减少二个家庭供电。每年减少二氧化碳的排放氧化碳的排放1.3 1.3 万吨。万吨。重点突破重点突破京郊居民光伏发电项目并入国家电网京郊居民光伏发电项目并入国家电网重点突破重点突破1、能源易获取、能源易获取 2、不排放、不排放CO23、能源量大、能源量大 4、可持续性强、可持续性强1、能源分散、能源分散2、受自然条件限制、受自然条件限制3、转化效率低、转化效率低4、成本较高、成本较高太阳能技术的优缺点太阳能技术的优缺点重点突

8、破重点突破课堂小结课堂小结太阳能的介绍太阳能的介绍太阳能的利用太阳能的利用转化为内能转化为内能转化为电能转化为电能1 1、（、（20122012日照）下列说法正确的是（）日照）下列说法正确的是（） A A原子弹爆炸属于原子核聚变原子弹爆炸属于原子核聚变 B B在太阳内部，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸在太阳内部，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸 C C化石燃料、水能、地热能都属于新能源化石燃料、水能、地热能都属于新能源 DD做功冲程中，热机是将机械能转化为内能做功冲程中，热机是将机械能转化为内能B中考链接中考链接解：每天水吸收的热量： Q=3.6Q=3.610106 6J/hJ/h1.35m

9、1.35m2 210h10h50%=2.4350%=2.4310107 7J J 水升高的温度水升高的温度 t t= = = = =57.9 =57.9 所以，水的末温 t=tt=t0 0+ +t=20+57.9=77.9t=20+57.9=77.9 答：可以将水加热到77.9。 2 2、有一种太阳能热水器，接收太阳能的、有一种太阳能热水器，接收太阳能的1515根真空管总有效面根真空管总有效面积约为积约为1.35m1.35m2 2，能把接收到太阳能的，能把接收到太阳能的50%50%转变为水的内能，如转变为水的内能，如果每平方米的面积在果每平方米的面积在1h1h内得到的太阳能平均为内得到的太阳能

10、平均为3.63.610106 6J J，每天，每天接收太阳能的时间以接收太阳能的时间以10h10h计算，则可以将质量计算，则可以将质量100kg100kg、初温为、初温为2020的水加热到多少的水加热到多少？2.43107J4.2103J/(kgC)100kgQcm中考链接中考链接3 3、(2012(2012日照日照) )目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统如图所示目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统如图所示 ，它具备，它具备了风能和太阳能产品的双重优点：该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并了风能和太阳能产品的双重优点：该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并储存在蓄电池，也可以通过风力发

11、电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都储存在蓄电池，也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都具备时可以同时发电。某种型号的风光互补路灯技术参数如下：具备时可以同时发电。某种型号的风光互补路灯技术参数如下：风力发电风力发电额定功率额定功率风力发电风力发电额定风速额定风速风力发电机启风力发电机启动风速动风速路灯额定电压路灯额定电压路灯额定功路灯额定功 率率太阳能电池板平太阳能电池板平均输出功率均输出功率260W260W8m/s8m/s3m/s3m/s24V24V60W60W100W100W（1 1）假设路灯每晚工作）假设路灯每晚工作10h10h，求路灯正常工作时的电流和每晚消耗的电能

12、。，求路灯正常工作时的电流和每晚消耗的电能。（2 2）如果太阳光照射到地面时的辐射功率为）如果太阳光照射到地面时的辐射功率为800J/(s.m800J/(s.m2 2)(1s)(1s辐射在每辐射在每1 m1 m2 2上的光能上的光能为为800J)800J)，若太阳能电池板的面积为，若太阳能电池板的面积为1.25 m1.25 m2 2，太阳能电池光电转换效率为多大？，太阳能电池光电转换效率为多大？（3 3）在平均风速为）在平均风速为8m/s8m/s的晚上，风力发电机除了保障路灯正常工作外，同时还给蓄的晚上，风力发电机除了保障路灯正常工作外，同时还给蓄电池充电，如果风力发电机一晚上工作时间为电池充

13、电，如果风力发电机一晚上工作时间为8 h8 h，则在这段时间内蓄电池储存电能，则在这段时间内蓄电池储存电能是多少是多少KW.hKW.h？（4 4）已知风力发电机的输出电功率）已知风力发电机的输出电功率P P与与风速风速v v的平方成正比。我市沿海风速不低的平方成正比。我市沿海风速不低于于5m/s5m/s的时间每年不少于的时间每年不少于4000 h4000 h，试，试估算这台风光互补路灯系统利用风能的估算这台风光互补路灯系统利用风能的最小年发电量是多少最小年发电量是多少KW.hKW.h？中考链接中考链接3 3、(2012(2012日照日照) )目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统如图所示目前很

14、多城市已经使用了风光互补路灯系统如图所示 ，它具备，它具备了风能和太阳能产品的双重优点：该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并了风能和太阳能产品的双重优点：该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并储存在蓄电池，也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都储存在蓄电池，也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都具备时可以同时发电。某种型号的风光互补路灯技术参数如下：具备时可以同时发电。某种型号的风光互补路灯技术参数如下：风力发电风力发电额定功率额定功率风力发电风力发电额定风速额定风速风力发电机启风力发电机启动风速动风速路灯额定电压路灯额定电压路灯额定功路灯额定功 率率太阳能电

15、池板平太阳能电池板平均输出功率均输出功率260W260W8m/s8m/s3m/s3m/s24V24V60W60W100W100W（1 1）假设路灯每晚工作）假设路灯每晚工作10h10h，求路灯正常工作时的电流和每晚消耗的电能。，求路灯正常工作时的电流和每晚消耗的电能。解：（解：（1 1）I I= = P PL L/ / U UL L=60W/24V =2.5A=60W/24V =2.5A WW= = P PL L t t=60W=60W10103600s=2.163600s=2.1610106 6J J 中考链接中考链接3 3、(2012(2012日照日照) )目前很多城市已经使用了风光互补路

16、灯系统如图所示目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统如图所示 ，它具备，它具备了风能和太阳能产品的双重优点：该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并了风能和太阳能产品的双重优点：该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并储存在蓄电池，也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都储存在蓄电池，也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都具备时可以同时发电。某种型号的风光互补路灯技术参数如下：具备时可以同时发电。某种型号的风光互补路灯技术参数如下：风力发电风力发电额定功率额定功率风力发电风力发电额定风速额定风速风力发电机启风力发电机启动风速动风速路灯额定电压路灯额定电压路灯额定功路灯

17、额定功 率率太阳能电池板平太阳能电池板平均输出功率均输出功率260W260W8m/s8m/s3m/s3m/s24V24V60W60W100W100W（2 2）如果太阳光照射到地面时的辐射功率为）如果太阳光照射到地面时的辐射功率为800J/(s.m800J/(s.m2 2)(1s)(1s辐射在每辐射在每1 m1 m2 2上的光能上的光能为为800J)800J)，若太阳能电池板的面积为，若太阳能电池板的面积为1.25 m1.25 m2 2，太阳能电池光电转换效率为多大？，太阳能电池光电转换效率为多大？解：解： (2) 太阳能电池板接收到的总功率太阳能电池板接收到的总功率P总总=800J/(s.m2

18、)1.25 m2 =1000 J/s=1000 W太阳能电池板平均输出功率太阳能电池板平均输出功率P出出=100 W所以光电转换效率为所以光电转换效率为=P出出/P总总=100W/1000W =10% 中考链接中考链接3 3、(2012(2012日照日照) )目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统如图所示目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统如图所示 ，它具备，它具备了风能和太阳能产品的双重优点：该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并了风能和太阳能产品的双重优点：该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并储存在蓄电池，也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都储存在蓄电池，也可以通过风

19、力发电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都具备时可以同时发电。某种型号的风光互补路灯技术参数如下：具备时可以同时发电。某种型号的风光互补路灯技术参数如下：风力发电风力发电额定功率额定功率风力发电风力发电额定风速额定风速风力发电机启风力发电机启动风速动风速路灯额定电压路灯额定电压路灯额定功路灯额定功 率率太阳能电池板平太阳能电池板平均输出功率均输出功率260W260W8m/s8m/s3m/s3m/s24V24V60W60W100W100W（3 3）在平均风速为）在平均风速为8m/s8m/s的晚上，风力发电机除了保障路灯正常工作外，同时还给蓄的晚上，风力发电机除了保障路灯正常工作外，同时还给蓄电池

20、充电，如果风力发电机一晚上工作时间为电池充电，如果风力发电机一晚上工作时间为8 h8 h，则在这段时间内蓄电池储存电能，则在这段时间内蓄电池储存电能是多少是多少KW.hKW.h？解：（解：（3）蓄电池可储存的电能）蓄电池可储存的电能W=（P额额P灯灯）t=(260 10-3K W60 10-3K W) 8h =1.6KWh 中考链接中考链接3 3、(2012(2012日照日照) )目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统如图所示目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统如图所示 ，它具备，它具备了风能和太阳能产品的双重优点：该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并了风能和太阳能产品的双重优点：该系统既

21、可以通过太阳能电池组独立发电并储存在蓄电池，也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都储存在蓄电池，也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都具备时可以同时发电。某种型号的风光互补路灯技术参数如下：具备时可以同时发电。某种型号的风光互补路灯技术参数如下：风力发电风力发电额定功率额定功率风力发电风力发电额定风速额定风速风力发电机启风力发电机启动风速动风速路灯额定电压路灯额定电压路灯额定功路灯额定功 率率太阳能电池板平太阳能电池板平均输出功率均输出功率260W260W8m/s8m/s3m/s3m/s24V24V60W60W100W100W（4 4）已知风力发电机的输出电功率

22、）已知风力发电机的输出电功率P P与风速与风速v v的平方成正比。我市沿海风速不低于的平方成正比。我市沿海风速不低于5m/s5m/s的时间每年不少于的时间每年不少于4000 h4000 h，试估算这台风光互补路灯系统利用风能的最小年，试估算这台风光互补路灯系统利用风能的最小年发电量是多少发电量是多少KW.hKW.h？解：（解：（4）根据题意有）根据题意有P额额/ P =v额额2/ v2 当风速为当风速为5 m/s时风力发电机输出功率时风力发电机输出功率P=（v2/ v额额2）P额额所以最小年发电量约为所以最小年发电量约为W=Pt/=（v2/ v额额2）P额额 t/=(52/82) 26010-3KW 4000h=406.25 KWh 中考链接中考链接解：解：（1 1）I I= = P PL L/ / U UL L=60W/24V =2.