論太陽能在中國清潔能源之中的前景展望

王杰

摘要：隨著工業(yè)化發(fā)展的推進(jìn)，自然資源的大量利用，造成了環(huán)境的污染和資源的枯竭。開發(fā)新能源，降低環(huán)境污染受到各界的廣泛關(guān)注。本文主要對太陽能的開發(fā)和利用進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：太陽能；能源；前景

引言

能源是各國經(jīng)濟發(fā)展和繁榮的重要因素，目前全球大部分能源仍來自化石燃料，由此產(chǎn)生的CO2形成溫室效應(yīng)，并加快了化石燃料資源的枯竭。隨著環(huán)境惡化、資源短缺及燃料價格的波動，世界各國開始重點關(guān)注可再生能源。與其他清潔能源如核能、水電等相比，太陽能發(fā)電因其無污染、無噪聲、不消耗燃料、不排放溫室氣體和有害氣體，最能體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展理念，因此極具應(yīng)用價值。太陽能是一種穩(wěn)定且用之不竭的清潔綠色能源。

1我國太陽能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

太陽能作為可持續(xù)資源，每秒輻射到地球上的能量相當(dāng)于500萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，且具有無害性、無限性、長久性及普遍性。中國的太陽能資源較為豐富，理論存儲量可達(dá)17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤每年，其利用形式主要以太陽能光伏為主，將太陽能的能量轉(zhuǎn)化為人類所需要的形式，從而被人們所利用，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，太陽能的利用范圍逐漸擴大，有效實現(xiàn)著太陽能的能源開發(fā)與轉(zhuǎn)化。目前我國光伏制造的大部分關(guān)鍵設(shè)備已實現(xiàn)本土化并逐步推行智能制造，處于世界領(lǐng)先水平。同時在太陽能熱發(fā)電的理論研究、技術(shù)開發(fā)、設(shè)備研制和工程建設(shè)運行方面已初步形成產(chǎn)業(yè)鏈，具備一定產(chǎn)業(yè)化能力。

由此可見，我國對于太陽能的傳統(tǒng)開發(fā)利用已發(fā)展相對成熟，這些傳統(tǒng)太陽能產(chǎn)品主要應(yīng)用于建筑供暖制熱，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，總體具有專業(yè)性強，價格昂貴，應(yīng)用范圍局限等特點。

2太陽能應(yīng)用技術(shù)

2.1光伏發(fā)電技術(shù)

光伏發(fā)電技術(shù)是一種直接將太陽光的輻射轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電模式，利用了半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。當(dāng)太陽光照射在PN結(jié)上時，部分光被反射，其余部分或變成熱能，或使光子與半導(dǎo)體的原子價電子發(fā)生碰撞形成空穴電子對。由于存在擴散運動，P區(qū)帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，PN結(jié)兩端產(chǎn)生電勢差，如果將多個電池串聯(lián)或并聯(lián)在一起，接通外電路就會形成電壓和電流，太陽能便被轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電技術(shù)最重要的組件就是太陽能電池，根據(jù)電池材料類型[2]分為以下幾種：a）晶體硅。單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池；b）非晶硅。薄膜太陽能電池；c）多元化合物。CdTe太陽能電池、CuInGaSe2太陽能電池、CdS太陽能電池、GaAs太陽能電池等；d）化學(xué)染料。染料敏化太陽能電池、有機太陽能電池。根據(jù)電池材料的研發(fā)階段，光伏技術(shù)大致可分為三代。由于半導(dǎo)體材料的類型不同，每一代的整體效率和性能差別很大。第一和第二代光伏電池技術(shù)較為成熟，已投入大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)；第三代電池技術(shù)則多處于研發(fā)階段。

2.2 太陽能汽車發(fā)展

在三十年前，太陽能動力汽車就已經(jīng)誕生，然而這些年來一直無法走出實驗室的重要原因就是能源轉(zhuǎn)化效率低。在早期太陽能汽車研發(fā)過程中，太陽能蓄電電池板采用的是單晶硅片，能源轉(zhuǎn)化率只有14%，相當(dāng)于在這樣的能換轉(zhuǎn)化環(huán)境中汽車?yán)m(xù)航里程只能維持在十公里左右，這樣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法達(dá)到汽車量產(chǎn)推廣的標(biāo)準(zhǔn)。從我國太陽能汽車研發(fā)歷史來看，1984年我國首次研制的“太陽號”太陽能汽車試驗成功，2006年我國首輛太陽能汽車在南京亮相，能夠?qū)崿F(xiàn)行駛速度最高88km/h。截止目前，我國市面上已經(jīng)出現(xiàn)了許多電動系統(tǒng)與燃?xì)獠⒂玫男履茉雌嚕嬲募兲柲芷嚾匀欢鄶?shù)停留在實驗階段。其中漢能就已經(jīng)突破技術(shù)限制，日前發(fā)布了4款太陽能汽車，其更是全球第一臺薄膜式太陽能發(fā)電汽車，可日均行駛80-100公里，蓄電池最大續(xù)航里程能達(dá)到350公里。

隨著當(dāng)前石油資源的不斷枯竭，因汽車尾氣排放導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重，太陽能汽車的研發(fā)能夠有效解決不可再生能源消耗及環(huán)境問題，其以清潔、環(huán)保的性能能夠真正實現(xiàn)交通工具的污染物“零排放”。雖然太陽能汽車在研發(fā)過程中仍然還存在許多問題，在入市過程中還有許多技術(shù)問題亟待進(jìn)一步攻克，但是隨著這些技術(shù)的不斷提升，太陽能汽車性能將會越來越穩(wěn)定，相信未來太陽能汽車的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)絹碓綇V泛。

2.3太陽能自動控溫采暖裝置

采暖時，起動采暖系統(tǒng)中的管道泵，使太陽能熱水器中的熱水進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)熱水溫度低于設(shè)定的閾值時，通過溫度傳感器感應(yīng)開關(guān)啟動管道電磁加熱器對管道熱水進(jìn)行加熱，當(dāng)熱水溫度高于設(shè)定的閾值時，通過溫度傳感器感應(yīng)開關(guān)關(guān)閉管道電磁加熱器。農(nóng)村太陽能自動控溫采暖裝置用太陽能和管道電磁加熱裝置配合進(jìn)行農(nóng)村居民采暖，在農(nóng)村150余戶應(yīng)用后達(dá)到既滿足采暖的需要，又節(jié)約采暖費用的目的；同時熱水器里面的水還可用于洗臉洗腳等其他用途。一個采暖周期的采暖費用僅為800元左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃?xì)獠膳?000元左右）、電熱采暖（4000元左右）的費用。

2.4太陽能空調(diào)制冷技術(shù)

太陽能空調(diào)作為現(xiàn)階段空調(diào)技術(shù)模式的主要發(fā)展趨勢，與傳統(tǒng)空調(diào)相比具有良好的季節(jié)匹配性，強化了空調(diào)自身的環(huán)境適應(yīng)能力，為用戶提供了更好的使用體驗。同時由于對太陽能技術(shù)的有效使用，空調(diào)制冷技術(shù)的綠色屬性得到增強，臭氧層破壞系數(shù)以及溫室效應(yīng)系數(shù)為0，對于現(xiàn)階段生態(tài)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生了最為積極的影響。

太陽能空調(diào)制冷技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)中期的美國，1957年美國佛羅里達(dá)教授率先研制出太陽能制冷技術(shù)，并投入到實際生產(chǎn)生活領(lǐng)域。以此為基礎(chǔ)，世界各國將其作為切入點，對空調(diào)制冷技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展。從發(fā)展情況來看，太陽能空調(diào)制冷技術(shù)可以大致劃分為吸收式制冷、吸附式制冷以及除濕空調(diào)系統(tǒng)等三種類型，從技術(shù)成熟程度來看，吸收式制冷技術(shù)發(fā)展較為完善，例如歐洲普遍使用溴化鋰-水吸收制冷模式，我國廣東江門以及山東乳山等部分地區(qū)也進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)嘗試。吸附式制冷劑則有所不同，其借助于生態(tài)制冷材料，以太陽能作為主要驅(qū)動方式，實現(xiàn)了制冷區(qū)域內(nèi)熱量的有效吸收，達(dá)到在短時間內(nèi)快速制冷的目的。結(jié)合區(qū)域特點不斷進(jìn)行太陽能空調(diào)制冷技術(shù)的嘗試，在很大程度上，保證了設(shè)備技術(shù)的實用性，符合不同地區(qū)不同消費群體的使用要求。太陽能制冷技術(shù)的不斷完善，要求技術(shù)人員著眼于實際，對吸收式制冷以及吸附式制冷、除濕空調(diào)技術(shù)手段進(jìn)行必要的升級、創(chuàng)新，將技術(shù)創(chuàng)新與實際的使用場景有效結(jié)合起來，切實提升技術(shù)發(fā)展的實用性與針對性，在滿足用戶制冷需求的同時，避免生態(tài)污染。

2.5太陽能應(yīng)用前景展望

每年我國太陽能輻照總量超502萬kJ/m2，年日照時數(shù)超2200h的地區(qū)，占我國整體國土面積的三分之二，尤其西藏、新疆、青海、甘肅等地的總輻射量和日照時數(shù)更是極為豐富。這為我國發(fā)展太陽能技術(shù)，提供了必要的資源條件太陽能作為可持久供應(yīng)且較穩(wěn)定的可持續(xù)能源，未來在開發(fā)利用上有著極大潛力，不應(yīng)僅局限在傳統(tǒng)太陽能熱水或是光伏發(fā)電系統(tǒng)，隨著技術(shù)的不斷革新，太陽能已有條件應(yīng)用于日常居家生活當(dāng)中，中國太陽能資源豐富，太陽能產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善。

結(jié)語

太陽能和其它不可再生能源相比有著環(huán)保、可重復(fù)使用、使用周期長等優(yōu)點，大力發(fā)展太陽能等清潔可再生能源迎合現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念，是未來科技發(fā)展的重要方向。

參考文獻(xiàn)

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[3]李江華.太陽能技術(shù)在汽車新能源領(lǐng)域中的實踐與探究[J].科技風(fēng)，2018（35）：7.

（作者單位：天津城市建設(shè)管理職業(yè)技術(shù)學(xué)院）