T太陽灶
太陽灶是利用太陽能輻射,通過聚光獲取熱量,進行炊事烹飪食物的一種裝置。它不燒任何燃料;沒有任何汙染;正常使用時比蜂窩煤爐還要快;和煤氣灶速度一致。太陽灶已是較成熟的產品;人類利用太陽灶已有200多年的曆史,特別是近二三十年來,世界各國都先後研製生產了各種不同類型的太陽灶。尤其是發展中的國家,太陽灶受到了廣大用戶的好評,並得到了較好的推廣和應用。
太陽能
太陽能一般指太陽光的輻射能量。在太陽內部進行的由“氫”聚變成“氦”的原子核反應,不停地釋放出巨大的能量,並不斷向宇宙空間輻射能量,這種能量就是太陽能。太陽內部的這種核聚變反應,可以維持幾十億至上百億年的時間。太陽向宇宙空間發射的輻射功率為3.8×1023千瓦的輻射值,其中二十億分之一到達地球大氣層。到達地球大氣層的太陽能,30%被大氣層反射,23%被大氣層吸收,其餘的到達地球表麵,其功率為800 000億千瓦,也就是說太陽每秒鍾照射到地球上的能量就相當於燃燒500萬噸煤釋放的熱量。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源,如風能,化學能,水的勢能等等。狹義的太陽能則限於太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉換。
太陽能房
太陽能暖房是利用太陽輻射能量來代替部分常規能源,使室內達到一定環境溫度的一種建築物。
太陽電池
太陽電池可以有效吸收太陽能,並將其轉化成電能的半導體部件。太陽電池又稱為光伏器件或光電池,在受到光照時,因吸收光而產生電子—穴對。其中一部分電子—空穴對能夠遷移到PN結的內電場處,而被電場分開,並向相反方向運動,從而形成光電流和光電壓。太陽電池主要有單晶矽太陽電池、多晶矽太陽電池、非晶矽太陽電池等,在太陽電池的光—能量轉換過程中,不需要經過其他中間能量形式,隻要排出廢熱。太陽電池可用作航天飛行器、航標燈、無人中繼站的電源,還可用於電牧欄、太陽能水泵、電子表和計算器中,並可作為光敏元件來使用。
太陽電池是利用光生伏特效應將太陽光的能量直接轉換為電能的固態電子器件。在受到光照時,太陽電池因吸收光而產生電子—空穴對。其中一部分電子—空穴對能夠遷移到PN結的內電場處而被電場分開向相反方向運動,從而形成光電流和光電壓,這就是光生伏特效應。在太陽電池的光—電能量轉換過程中,不需經過其他中間能量形式,隻是排出熱量成為廢熱。
太陽電池的分類
太陽電池的種類,主要有矽電池、流化鎘電池、砷化镓電池、砷化镓-砷化鋁镓電池等。常用的太陽電池是單晶矽電池,它的轉換效率一般可達13%~17%。20世紀60年代開始,太陽電池就在人造衛星上作主電源使用。在空間應用的基礎上,太陽電池在地麵的應用也獲得了發展,逐步成為一種特殊場合的輔助能源。作為小功率的特殊電源,太陽電池已在燈塔、航標、微波中繼站、電圍欄、鐵路信號、電視差轉、電視接收、無人氣象站、金屬陰極保護、抽水灌溉等方麵廣泛應用。據統計,到20世紀90年代中期,世界上100千瓦以上的太陽電池發電站有數十座。
太陽能帆船橫穿大西洋
瑞士一艘太陽能船隻8日抵達目的地美國紐約。這是世界上首次依靠太陽能完成橫穿大西洋壯舉。這艘船隻名為“太陽21”號,外形是雙體輕型帆船,船身長14米。它能在航海途中有效利用太陽能,以供航海所需的所有能量。“太陽21”號從西班牙奇皮奧納出發,橫穿大西洋後,來到加勒比海的馬提尼克島,然後沿美國東海岸北上,最終抵達紐約北科夫碼頭。航程共計1.3萬千米。船長邁克爾·桑尼說:“這次航行證明,在現代,我們確實能做到在保護環境同時,完成環遊世界。”
太陽能房的分類
太陽房分為主動式和被動式兩類。1938年世界上第一幢主動式的太陽房,由美國麻省理工學院於建成。它是一種能夠控製的采暖方式,用集熱器、貯熱裝置、管道、風機、水泵等設備,“主動”收集、儲存和輸配太陽能。由於它具有利用太陽熱能,節約能源的優點,從它誕生的那天開始就十分引人注意。被動式太陽房最早是在法國發展起來的。它主要依靠建築方位、建築空間的合理布置和建築結構及建築材料的熱工性能,使房屋盡可能地吸收和儲存熱量。如果所獲得的太陽能,達到了建築物采暖、空調所需能量的一半以上,就達到了被動式太陽房的要求。
被動式太陽房是根據當地的氣象條件,在基本上不設置其他設備的情況下,建造成冬季可有效地吸收和儲存太陽熱能,而夏天又能防止過多的太陽輻射,並將室內熱量散發到室外,從而達到冬暖夏涼效果的房屋。
太陽能牆
太陽能牆是一種采用簡單結構,利用太陽能取暖的牆體。利用太陽能牆建成的太陽能溫室具有良好的節能效應。
太陽能牆的朝陽麵塗成黑色,以吸收大量太陽能,牆體的上端和下部設有通風孔,牆前有一雙層玻璃窗,牆麵和玻璃窗之間留有空隙,由黑色牆麵吸收太陽能形成暖流,進入玻璃窗和牆麵之間的熱空氣收集器(太陽能儲能器)。熱空氣由牆體上端的通風孔進入房內,冷空氣則由下部通風孔補充,這樣太陽能牆便把熱空氣送入暖室。其成本可在2年內全部收回,節煤、節電的效益十分可觀。
太陽聚光鏡
1988年2月12日,美國芝加哥大學物理學家羅蘭·溫斯頓領導的一個研究小組在芝加哥大學的一幢樓的樓頂上,溫斯頓進行了一次試驗,采用一種新技術和新型反射鏡,使聚集的陽光達到了普通陽光強度的6萬倍,與太陽表麵能量的強度不相上下。陽光通過一個直徑0.4米的塗有銀的玻璃反射鏡,反射到一個經過精密加工的銀錐體上,銀錐體裏麵含有對光線能起折射作用的油,油是使陽光高度聚集的一種關鍵物質。這個銀錐體把陽光聚集起來,可使焦點的直徑從1厘米縮小到1毫米,從而使能量密度達到5000瓦/平方厘米。這一強度已超過了激光器激發激光的臨界強度,可以為分離鈾同位素的激光器提供能量。陽光中聚集的紫外線,還能改變金屬和其他材料的分子結構,生產出強度極高的航空航天材料。這種反射鏡可以為空間通信、材料加工及激光器提供能量和動力。
太陽能發電
太陽能發電的原理,是利用太陽的輻射能,通過水或其他介質和裝置係統,使之轉換成電能。轉換為電能有兩種基本途徑,一種是光把太陽輻射能轉換為熱能,即太陽熱發電。另一種通過光電器件將太陽光直接轉換為電能,即太陽光發電。
熱發電又有兩種類型。一種是太陽熱動力發電,即采用反射鏡把陽光聚集起來加熱水或其他介質,使之產生蒸汽以推動渦輪機等熱力發動機,再帶動發電機發電。另一種是利用熱電直接轉換,如溫差發電(熱電偶)、熱離子發電、熱電子發電、磁流體發電等原理,將聚集的太陽熱直接轉換成電能。
太陽熱水器原理
太陽熱水器是利用太陽的能量將水從低溫度加熱到高溫度的裝置,是一種熱能產品。太陽熱水器是由全玻璃真空集熱管、儲水箱、支架及相關附件組成,把太陽能轉換成熱能主要依靠玻璃真空集熱管。集熱管受陽光照射麵溫度高,集熱管背陽麵溫度低,而管內水便產生溫差反應,利用熱水上浮冷水下沉的原理,使水產生微循環而達到所需熱水。
太陽能電站
法國奧德約太陽能發電站是世界上第一個實現太陽能發電的太陽能電站。雖然當時發電功率才64千瓦,但它為後來的太陽能電站的研究與設計奠定了基礎。1982年美國建成了一座1 000萬千瓦的塔式太陽熱中間試驗電站。美國計劃到2020年,生產的電量占總能量的百分比將是25%。由於光熱轉換器(聚光器)需要占據較大的空間采光受熱,設備偏大,以美國在加利福尼亞州計劃建一座1萬千瓦發電設備為例,集光裝置達40萬平方米,200萬千瓦,則需占地50平方千米。據估計,大型太陽能發電站效率僅為30%左右。另外,太陽能發電站還需要有應付晚上和陰天用電需要的蓄電器,而所需的聚光器造價也較昂貴,發電經濟性差,因此,影響了廣泛地推廣和應用。
太陽能熱水器
太陽能熱水器一般是安放在屋頂或其他向陽的地方,利用平板集熱器可以把冷水加熱到40~60℃,為家庭、旅館、醫院和浴室提供衛生用水。在陽光充足的天氣,一般早晨加上冷水,下午就可以取用被太陽能加熱的熱水。太陽能熱水器是人類利用太陽能的最簡單、最基本和最普遍的太陽能熱利用裝置。典型的平板集熱器一般長約1.5~2米。寬約1米,表麵一般覆蓋1~2層透明玻璃或塑料,透明蓋板與集熱板之間的間隔約為0.01~0.03米。集熱板主要用普通鋼、鋁、低碳鋼或不鏽鋼等金屬製造,集熱管緊固在集熱板上,或者把兩塊板子連接起來,使集熱介質在內部流過。集熱板表麵塗成黑色或製成選擇性吸收麵,以便有效地吸收太陽輻射能。此外,在外殼中還填充以絕熱材料,用以減少集熱器散失熱量。陽光透過透明蓋板後,被集熱板吸收,變成熱能而將管內的集熱介質加熱。將集熱板製成選擇吸收麵的集熱器比隻塗黑色塗層的集熱器集熱效率要高一些。