第3节　太阳能

1、太阳能,第二十二章 第节,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50亿年之久。你是否了解太阳？人类是否能够从距离地球1.5亿千米远处的太阳上，获取所需的能源？,太阳距地球1.5亿千米，直径大约是地球的110倍，体积是地球的130万倍，质量是地球的33万倍，核心温度高达1 500万摄氏度。,一、太阳巨大的核能火炉,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，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。 太阳表面温度约6 000 ，太阳至今已经稳定地“燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。,太阳向外辐射的能量中，只有约

2、二十亿分之一传递到地球。,二、太阳是人类能源的宝库,太阳光已经照耀我们的地球近50亿年，地球在这近50亿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。,今天我们开采化石燃料，实际上是在开采上亿年前地球接收的太阳能。,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,直接利用太阳能的方式主要有两种。,用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质。实现了把太阳能转化为内能。,1光热转化,三、太阳能的利用,热水,冷水,水箱,集热器,太阳光,集热

3、器的原理,太阳能电池可以将太阳能转变为电能； 在航空、航 天、交通、通信等领域中有较为广泛的应用。,2光电转化,三、太阳能的利用,太阳能热发电电站,2010年，上海世博会中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电装置每年预计节电约 420 万千瓦时，减排二氧化碳约4 100 吨。,右图为世界上最大的太阳能发电厂之一的帕赛尔工厂。 坐落在美国加州的赛尔帕工厂有52 000 块电池板，覆盖面积约为36 万平方米 ，这些电池板能容纳将近四百万块太阳能电池。 在一个阳光明媚日子的正午时分，它的产电能力可以达到11 兆瓦，足以为8 000个家庭供电。每年减少二氧化碳的排放1.3 万吨。,京

4、郊居民光伏发电项目并入国家电网,能源易获取,不排放CO2,能源量大,可持续性强,能源分散,受自然条件限制,转化效率低,成本较高,太阳能技术的优缺点,太阳能的介绍,太阳能的利用,转化为内能,课堂小结,太阳能,简介,太阳能能源是来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、等也都是由太阳能转换来的。,技术原理,目前，太阳能的利用还不是很普及，利用太阳能发电还存在

5、成本高、转换效率低的问题，但是太阳能电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。 道上的平均太阳辐射强度为1369w/。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/，相当于有102000TW 的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源。（地热能资源除外）,分类,太阳能光伏 光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料（例如硅）制成的固体光伏电池组成。

6、由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表以及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋提供照明，并入电网供电。 太阳热能 现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。,利弊分析,优点 （1）普遍。 （2）无害。 （3）巨大。 （4）长久。 缺点 （1）分散性。 （2）不稳定性。 （3）效率低和成本高。,开发途径,光热利用 它的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能

7、加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器、陶瓷太阳能集热器和聚焦集热器等4种。通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳能光热利用分为低温利用（800）。目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、 太阳能。 太阳房、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等，中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太阳炉等。,开发途径,太阳能发电 它的基本装置是太阳能电池。 光化利用 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。它包括光合作用、光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应。 光生物利用 通过植物的光合作用来实现将太阳能转

8、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。,利用方法,使用太阳能电池，通过光伏转换把太阳光中包含的能量转化为电能 利用便宜的镜子将阳光反射至昂贵高效能太阳能电池（但需要注意散热），可以减低发电成本 使用太阳能热水器，利用太阳光的热量把水加热 利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电 透过机械及硬件设备来收集及传送太阳能的热量，以供应暖气设备，可分为主动式太阳能加热系统及被动式太阳能加热系统 利用太阳能的热量来驱动斯特林发动机 利用太阳能加热盐类，再用盐类储存的热量发电（在夜间仍会继续发电） 集中太阳能于定点制造龙卷风，利用龙卷风来做高效能的风力发电 利用太阳能进行海

9、水淡化 太空太阳能转换电能储存，输送到地面电能接收站，讯号接收站,太阳能,太阳：巨大的“核能火炉”,在太阳内部，氢原子核在超高温度下发生聚变，释放出巨大的核能。,太 阳 辐 射 能,大气升温不均匀,形成风（空气动能）,使水循环,形成水流（水流能）,被绿色植物 微生物吸收,食物 煤 石油 天然气,（化学能）,直接利用太阳灶,使大地变热,被海水吸收,太阳辐射,地球上,各种能源,形成洋流（波浪能）,万物生长靠太阳,太阳能是人类能源的宝库,太阳能的利用,太阳照射到地面的能量相当于全球能耗的1.6万倍，既无污染，又是永久性能源。可惜太阳辐射到地球的能量密度太低，只有1kW/m2，还受气候影响。,陕西省延

10、安市东馨家园窑洞住宅小区 住户张新丽（左）在家门口利用太阳能烧水,太阳能的利用形式主要有两种:是热能的直接利用，如利用镜面或反射槽将太阳光聚焦在收集器上，由中间介质吸热产生蒸汽，推动气轮机组发电。,另一种主要形式是利用小型太阳能装置为房屋采暖供热，现己大量应用。,太阳能利用技术 主要包括：太阳能热水器、太阳能光伏发电、太阳能建筑、太阳热发电、太阳能空调等。 太阳能光伏发电和太阳热发电两项技术在未来的能源产业中至关重要，是目前世界各国关注的热门技术。,太阳能,太阳：巨大的“核能火炉”,在太阳内部，氢原子核在超高温度下发生聚变，释放出巨大的核能。,太 阳 辐 射 能,大气升温不均匀,形成风（空气动

11、能）,使水循环,形成水流（水流能）,被绿色植物 微生物吸收,食物 煤 石油 天然气,（化学能）,直接利用太阳灶,使大地变热,被海水吸收,太阳辐射,地球上,各种能源,形成洋流（波浪能）,万物生长靠太阳,太阳能是地球上最基本的能源,无论是生物质能、风能，还是水力、温差 和潮汐能，归根结底都是太阳能的转化形 式。矿物燃料蕴藏的能量，也是来自远古 时期生物体所吸收利用的太阳能。,你知道吗,2008年北京奥运会将是一场绿色奥运,运动员村及相关场馆90的洗浴用热 水要依靠太阳能系统，体育场馆周围 的路灯及其8090的能源要由 太阳能系统提供。,太阳能红绿灯,太阳能景观灯,太阳能照明灯,首次实现太阳能热泵中央热水系统方案，以太阳能为主要热源，辅以少量的电能驱动双热源热泵，保证了阴雨天气及冬季太阳能资源不足时热水供应，做到全年、全天候供应热水。,北京月坛奥运会游泳馆,2000年悉尼奥运会充分利用太阳能,太 阳 能 的 利 用 方 式,光能 热能,光能 电能,光能 化学能,光能 生物质能,反射式太阳灶,太阳能的利用:光能-热能