太陽能的利用，太陽能-發展歷史，優缺點

替代能源的時尚正在獲得動力。此外，重點是可再生能源——潮汐、風能、太陽能。太陽能（或光伏）被認為是增長最快的工業部門之一。通常非常樂觀的說法，例如未來時代的所有能源都將以太陽能為基礎。

嚴格來說，一顆名為太陽的恆星的能量以“保存”的形式存在於所有類型的化石燃料——煤、石油、天然氣中。這種能量在植物生長階段開始積累，植物消耗陽光和熱量，由於復雜的生物過程，這些能量變成碳化石。水的能量，它的循環也得到了太陽的支持。

大氣層上限的太陽能密度為1350W/m2，稱為“太陽常數”。當太陽光線穿過地球大氣層時，部分輻射被散射。但即使在地球的表面，它的密度也足以滿足可能的使用需求，即使是在多雲的天氣裡。

發展歷程

1839 年，法國物理學家亞歷山大-愛德蒙·貝克勒爾 (Alexandre-Edmond Becquerel) 發現了光伏效應（即在具有均勻光激發的均質材料中出現穩定電流）。不久之後，英國人威洛比·史密斯和德國人海因里希-魯道夫·赫茲分別獨立發現了硒的光電導性和紫外光電導性。

1888年，第一台“太陽輻射回收裝置”在美國獲得專利。俄羅斯科學家在光電導領域的第一個成果要追溯到1938年。隨後，在亞伯拉姆·約菲院士的實驗室中，首次研製出太陽能轉換元件，併計劃用於太陽能。

在開發地面太陽能之前，科學家（包括列寧格勒-彼得堡科學學院的物理學家 Boris Kolomiets 和 Yuri Maslakovts）在太空太陽能電池領域開展了大量工作。他們在列寧格勒物理技術研究所用硫鉈製造了光電池，其效率等於 1%——這是當時的真實記錄。

Abram Joffe 也成為了現在流行的安裝解決方案的作者 光電池 在屋頂上（儘管這個想法起初並沒有廣泛流行，原因很簡單，當時沒有人遇到化石燃料短缺的情況）。如今，德國、美國、日本、以色列等國家越來越多地在建築物屋頂安裝太陽能電池板，從而打造“節能住宅”。

太陽能在 20 世紀下半葉開始引起更多興趣。由於該領域的實際發展，熱電廠應運而生，冷卻劑通過直接太陽輻射加熱，渦輪發電機驅動鍋爐中產生的蒸汽。

隨著知識的積累和從理論到實踐的進步，太陽能發電的盈利能力問題出現了。最初，太陽能的任務並沒有超出本地對象的供應範圍，例如，難以訪問或遠離中央電力系統。早在 1975 年，地球上所有太陽能裝置的總功率就只有 300 千瓦，峰值千瓦的價格達到了 2 萬美元。

太陽能發電廠的運作原理：

太陽能如何轉化為電能

太陽能電池板的常見類型

但當然，讓太陽能落地——即使不考慮經濟因素——也需要顯著提高效率。他們設法在某種程度上實現了這一目標。現代矽半導體發電機的效率已經達到 15-24%（參見 — 太陽能電池和模塊的效率)，這就是為什麼（以及它們的價格下降）今天需求不斷的原因。

太陽能電池板的生產已被西門子、京瓷、Solarex、BP Solar、殼牌等全球主要公司掌握。半導體太陽能電池裝機一瓦的成本降至2美元。

即使在蘇聯時期，估計也有 4000 平方公里的太陽能組件能夠滿足全世界每年的電力需求。而且當時電池的效率沒有超過6%。

上個世紀，美國、法國、西班牙、意大利等“太陽能”國家相繼建立了10兆瓦的太陽能發電廠（SPP）。在蘇聯，第一個容量為 5 兆瓦的實驗性太陽能發電廠建在刻赤半島，那裡每年的晴天數是該地區最高的之一。

其中一些電站仍在運行，許多已經停止運行，但可以肯定地說，它們原則上無法與現代太陽能光伏系統競爭。

太陽能發電廠：

太陽能發電廠的類型

浮動太陽能發電廠

太陽能集中器

專業人員

太陽能的優勢是有目共睹的，無需多言。

首先，太陽的資源將持續很長時間——科學家估計一顆恆星的壽命約為 50 億年。

其次，太陽能的使用不會威脅到溫室氣體排放、全球變暖和一般環境污染，即。不影響地球的生態平衡。

一個容量為 1 兆瓦的光伏電站每年產生約 200 萬千瓦的電力。與燃燒發電廠相比，這可以防止二氧化碳排放量如下：天然氣約 1.1 萬噸，石油產品 1.1-1.5 萬噸，煤炭1,7-2,3千噸...

缺點

太陽能的瓶頸包括，首先，效率仍然不夠高，其次，每千瓦時的成本還不夠低——這引發了對任何可再生能源的廣泛使用的質疑。

除此之外，地球表面的相當數量的太陽輻射不受控制地散射。

環境安全也受到嚴重質疑——畢竟，目前還不清楚如何處理用過的元素。

最後，太陽能的研究程度——不管他們怎麼說——還遠未達到完美。

太陽能最薄弱的環節是電池效率低；這個問題的解決只是時間問題。

用法

是的，從太陽獲取能源並不是最便宜的項目。但是，首先，在過去的三十年裡，使用光電池產生的一瓦特電力已經便宜了十倍。其次，歐洲國家希望減少對傳統能源的依賴發揮了太陽能的作用。另外，不要忘記《京都議定書》。我們現在可以說，無論是從科學的角度還是從商業的角度來看，太陽能都在穩步發展。

今天，太陽能最活躍地用於三個目的：

• 暖氣、熱水和空調；

• 使用太陽能光伏轉換器轉換成電能；

• 基於熱循環的大規模發電。

太陽能不一定要轉化為電能，但很有可能將其用作熱能。例如，用於住宅和工業設施的供暖和熱水。

太陽能加熱系統設計工作原理的基礎是防凍液的加熱。然後將熱量轉移到通常位於地下室的儲罐，並從那裡消耗掉。

光伏能源最大的潛在消費者之一是農業部門，每年可獨立消耗數百兆瓦的峰值太陽能。除此之外，還可以添加導航支持、電信系統電源、度假村和健康旅遊業務系統，以及別墅、太陽能路燈等。

今天，從外行的角度來看，太陽能的使用方式正在被認真考慮。例如，圍繞太陽能站運行的軌道項目，或者更奇妙的是，月球上的太陽能發電廠。

確實有這樣的項目。在太空中，與我們的藍色星球相比，太陽能的集中度要高得多。使用定向光（激光）或超高頻（微波）輻射可以將能量傳輸到地球。

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