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1、成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院自动化工程系电气教研室自动化工程系电气教研室雷永锋雷永锋太阳能自学自学“太阳能太阳能”一段，思考：一段，思考：1 1、太阳能有哪些优点？、太阳能有哪些优点？2 2、你你在在生生活活中中怎怎样样利利用用太太阳阳能能？这这种种利利用用方方式式是是“新新”方式吗？方式吗？3 3、现在人们利用太阳能的新方式有哪些？、现在人们利用太阳能的新方式有哪些？4 4、利用太阳能供热发电的原理是什么？、利用太阳能供热发电的原理是什么？太阳能太阳灶太阳灶太阳能太阳能发电装置太阳能发电装置太阳能太阳能计算器太阳能计算器太阳能太阳能汽车太阳能汽车太阳能太阳能发电站太阳能发
2、电站 太阳能冰箱太阳能冰箱太阳能冰箱太阳能冰箱：印度研制成功一种太阳能冰箱，在平底的太阳能收：印度研制成功一种太阳能冰箱，在平底的太阳能收集器里，盛有氨和水的溶液，太阳光把氨从液体中蒸馏出来，并集器里，盛有氨和水的溶液，太阳光把氨从液体中蒸馏出来，并在另一个容器里冷藏下来。晚间把液态氨送到冰箱管道里，氨吸在另一个容器里冷藏下来。晚间把液态氨送到冰箱管道里，氨吸收热量使冰箱内部冷却下来。收热量使冰箱内部冷却下来。太阳能三三 太阳能利用太阳能利用、历史悠久：历史悠久：人类对太阳能的利用已有悠久历史。太阳能利用主人类对太阳能的利用已有悠久历史。太阳能利用主要包括太阳能热利用和太阳能光利用。要包括太阳
3、能热利用和太阳能光利用。、应用广泛：应用广泛：太阳能热利用应用很广，如太阳能热水、供暖和制太阳能热利用应用很广，如太阳能热水、供暖和制冷；太阳能干燥农副产品、药材和木材；太阳能淡化海水；太阳冷；太阳能干燥农副产品、药材和木材；太阳能淡化海水；太阳能热动力发电等。能热动力发电等。、利用形式：利用形式：太阳能光利用主要是太阳能光伏发电和太阳能制氢。太阳能光利用主要是太阳能光伏发电和太阳能制氢。太阳能1 1）.太阳能集热器太阳能集热器 太阳能集热器是把太阳辐射能转换成热能的设备，它是太阳能热太阳能集热器是把太阳辐射能转换成热能的设备，它是太阳能热利用中的关键设备。太阳能集热器按是否聚光这一主要特征可
4、以利用中的关键设备。太阳能集热器按是否聚光这一主要特征可以分为非聚光和聚光两大类。分为非聚光和聚光两大类。平板集热器是非聚光类集热器中最简单且应用最广的集热器。它平板集热器是非聚光类集热器中最简单且应用最广的集热器。它吸收太阳辐射的面积与采集太阳辐射的面积相等，能利用太阳的吸收太阳辐射的面积与采集太阳辐射的面积相等，能利用太阳的直射和漫射辐射。直射和漫射辐射。太阳能为了更有效地利用太阳能就必须提高入射阳光的能量密度，使之为了更有效地利用太阳能就必须提高入射阳光的能量密度，使之聚焦在较小的集热面上，以获得较高的集热温度，并减少散热损聚焦在较小的集热面上，以获得较高的集热温度，并减少散热损失，这就
5、是聚光集热器的特点。失，这就是聚光集热器的特点。聚光集热器通常由三部分组成：聚光集热器通常由三部分组成：聚光器、吸收器和跟踪系统聚光器、吸收器和跟踪系统。其。其工作原理是，自然阳光经聚光器聚焦到吸收器上，并加热吸收器工作原理是，自然阳光经聚光器聚焦到吸收器上，并加热吸收器内流动的集热介质；跟踪系统则根据太阳的方位随时调节聚光器内流动的集热介质；跟踪系统则根据太阳的方位随时调节聚光器的位置，以保证聚光器的开口面与人射太阳辐射总是互相垂直的。的位置，以保证聚光器的开口面与人射太阳辐射总是互相垂直的。太阳能2 2）.太阳能热水器太阳能热水器 太阳热水器于太阳热水器于19201920年代即流行于美国的
6、西南部地区。年代即流行于美国的西南部地区。随着石油和电力价格的上升，更有效率的太阳能热水器随着石油和电力价格的上升，更有效率的太阳能热水器和太阳能热暖器亦随之产生。在澳洲、日本、以色列、和太阳能热暖器亦随之产生。在澳洲、日本、以色列、和前苏联于和前苏联于19701970年代就已是普遍的使用。于美国北部，每年代就已是普遍的使用。于美国北部，每平方公尺的太阳能热接收器，每六个月可节省平方公尺的太阳能热接收器，每六个月可节省30.530.5公升的公升的热用的汽油，或是热用的汽油，或是215215千瓦小时的电力。千瓦小时的电力。太阳能太阳能热水器通常由平板集热器、蓄热水箱和连接管道组成。按太阳能热水器
7、通常由平板集热器、蓄热水箱和连接管道组成。按照流体流动的方式分类，可将太阳能热水器分成三大类：闷晒式、照流体流动的方式分类，可将太阳能热水器分成三大类：闷晒式、直流式和循环式。直流式和循环式。太阳能当屋顶上集热器的水温高于当屋顶上集热器的水温高于屋内的储罐水温时，电子控屋内的储罐水温时，电子控制装置接通水泵向储罐供水。制装置接通水泵向储罐供水。太阳能热水器太阳能热水器 太阳能太太阳阳能能游游泳泳池池 太阳能太阳能游泳池太阳能游泳池 太阳能3 3）太阳能采暖太阳能采暖 太阳能采暖可以分为主动式和被动式两大类。主动式是利用太阳太阳能采暖可以分为主动式和被动式两大类。主动式是利用太阳能集热器和相应的
8、蓄热装置作为热源来代替常规热水（或热风）能集热器和相应的蓄热装置作为热源来代替常规热水（或热风）采暖系统中的锅炉。而被动式则是依靠建筑物结构本身充分利用采暖系统中的锅炉。而被动式则是依靠建筑物结构本身充分利用太阳能来达到采暖的目的，因此它又称为被动式太阳房。太阳能来达到采暖的目的，因此它又称为被动式太阳房。太阳能4 4）蓄热器）蓄热器因为受季节、昼夜、气候的影响，所以太阳能是间歇而不稳定的。因为受季节、昼夜、气候的影响，所以太阳能是间歇而不稳定的。蓄热的道理很简单，暖水瓶就是一种蓄热器，热水在瓶中蓄热的道理很简单，暖水瓶就是一种蓄热器，热水在瓶中2020个小个小时也不会凉。我国东北地区的暖墙也
9、是一种蓄热器。时也不会凉。我国东北地区的暖墙也是一种蓄热器。太阳能蓄热方式蓄热方式1 1水、卵石或砾石作为蓄热材料属于同类，周围附加绝热设备，蓄水、卵石或砾石作为蓄热材料属于同类，周围附加绝热设备，蓄热器和集热器直接相联，阳光充足时，可利用太阳能来加热水和热器和集热器直接相联，阳光充足时，可利用太阳能来加热水和卵石。阳光不足或夜晚来临时，贮存在水和卵石中的热能释放出卵石。阳光不足或夜晚来临时，贮存在水和卵石中的热能释放出来供人们利用。来供人们利用。太阳能蓄热方式蓄热方式2 2土坯墙、砖墙和混凝土墙蓄热器。土坯墙、砖墙和混凝土墙蓄热器。太阳能5 5）.太阳灶太阳灶太阳灶必须提供足够的能量和温度，
10、能烹煮所需种类和数量的食太阳灶必须提供足够的能量和温度，能烹煮所需种类和数量的食物；物；太阳灶必须坚固耐用，能承受频繁的操作使用以及风和其他外来太阳灶必须坚固耐用，能承受频繁的操作使用以及风和其他外来影响；影响；太阳灶必须被社会所接受，适应人们的烹饪和饮食习惯，例如能太阳灶必须被社会所接受，适应人们的烹饪和饮食习惯，例如能在蔽荫处做饭，最好在没有太阳时也能烹饪；在蔽荫处做饭，最好在没有太阳时也能烹饪；太阳灶应当制造方便，能利用当地的人力和物力；太阳灶应当制造方便，能利用当地的人力和物力；太阳灶的价格应能与其他灶具竞争。太阳灶的价格应能与其他灶具竞争。太阳能太阳灶太阳灶 太阳能埃及的首座太阳能厨
11、房 太阳能6 6）太阳能致冷）太阳能致冷指利用太阳辐射热作动力来驱动制冷装置工作。指利用太阳辐射热作动力来驱动制冷装置工作。太阳能致冷前景诱人，因为在最需要致冷的夏天我们有充足的太太阳能致冷前景诱人，因为在最需要致冷的夏天我们有充足的太阳辐射提供能量，而不像太阳采暖有用能和供能的矛盾。阳辐射提供能量，而不像太阳采暖有用能和供能的矛盾。但是制冷系统和设备比采暖复杂，成本很高，目前太阳能制冷的但是制冷系统和设备比采暖复杂，成本很高，目前太阳能制冷的开发利用远不如太阳能采暖。开发利用远不如太阳能采暖。太阳能7.7.）太阳能干燥太阳能干燥 太阳能干燥按干燥器（或干燥室）获得能量的方式可分为：集热太阳能
12、干燥按干燥器（或干燥室）获得能量的方式可分为：集热器型干燥器，温室型干燥器，集热器器型干燥器，温室型干燥器，集热器温室型干燥器。温室型干燥器。太阳能8 8）.太阳能海水淡化太阳能海水淡化 世界上第一座太阳能海水蒸馏器是由瑞典工程师威尔逊设计，世界上第一座太阳能海水蒸馏器是由瑞典工程师威尔逊设计，18721872年在北智利建立的，面积为年在北智利建立的，面积为44504m44504m2 2，日产淡水，日产淡水17.7t17.7t。太阳能海水淡化装置太阳能海水淡化装置 太阳能9 9）.太阳能热动力发电太阳能热动力发电 太阳能热动力发电一直是太阳能热利用的主要研究方向，根据太太阳能热动力发电一直是太
13、阳能热利用的主要研究方向，根据太阳能热动力发电系统中所采用的集热器的型式不同，该系统可以阳能热动力发电系统中所采用的集热器的型式不同，该系统可以分为分散型和集中型两大类。分散型发电系统是将抛物面聚光器分为分散型和集中型两大类。分散型发电系统是将抛物面聚光器配置成很多组，然后把这些集热器串联和并联起来，以满足所需配置成很多组，然后把这些集热器串联和并联起来，以满足所需的供热温度。集中型发电系统也称为塔式接受器系统，它由平面的供热温度。集中型发电系统也称为塔式接受器系统，它由平面镜、跟踪机构、支架等组成定日镜阵列，这些定日镜始终对准太镜、跟踪机构、支架等组成定日镜阵列，这些定日镜始终对准太阳，把入
14、射光反射到位于场地中心附近的高塔顶端的接受器上。阳，把入射光反射到位于场地中心附近的高塔顶端的接受器上。太阳能另一种有前途的太阳能热动力发电技术是太阳能烟囱发电。它是另一种有前途的太阳能热动力发电技术是太阳能烟囱发电。它是在一大片圆形土地上盖满玻璃，圆中心建一高大的烟囱，烟囱底在一大片圆形土地上盖满玻璃，圆中心建一高大的烟囱，烟囱底部装有风力透平机。透明玻璃盖板下被太阳加热的空气通过烟囱部装有风力透平机。透明玻璃盖板下被太阳加热的空气通过烟囱被抽走，驱动风力透平机发电。这种发电装置简单可靠，在西班被抽走，驱动风力透平机发电。这种发电装置简单可靠，在西班牙已建有一座容量为牙已建有一座容量为100
15、kW100kW的试验电站。显然这种发电方式非的试验电站。显然这种发电方式非常适合于我国广大的西部地区。常适合于我国广大的西部地区。太阳能太阳能光利用太阳能光利用太阳能光利用最成功的是用光太阳能光利用最成功的是用光电转换原理制成的太阳电池（又电转换原理制成的太阳电池（又称光电池）。太阳电池称光电池）。太阳电池19541954年诞生于美国贝尔实验室，随后年诞生于美国贝尔实验室，随后19581958年被用作年被用作“先锋先锋1 1号号”人造卫星的电源上了天。这种电池一人造卫星的电源上了天。这种电池一下子就使人造卫星的电源可安全工作达下子就使人造卫星的电源可安全工作达2020年之久，从而彻底取代年之久
16、，从而彻底取代了只能连续工作几天的化学电池，为航天事业的发展提供了一种了只能连续工作几天的化学电池，为航天事业的发展提供了一种新的能源动力。新的能源动力。太阳能太阳光照射到一种称为太阳光照射到一种称为“PNPN结结”的半导体上时，波长极短的的半导体上时，波长极短的光很容易被半导体内部吸收，并去碰撞光很容易被半导体内部吸收，并去碰撞 硅原子中的硅原子中的“价电子价电子”使使“价电子价电子”获得能量变成自由电子而逸出晶格，从而产生电子获得能量变成自由电子而逸出晶格，从而产生电子流动。流动。太阳能常用太阳电池按其材料可以分为：晶体硅电池、硫化镉电池、常用太阳电池按其材料可以分为：晶体硅电池、硫化镉电
17、池、硫化锑电池、砷化镓电池、非晶硅电池、硒铟铜电池、叠层串硫化锑电池、砷化镓电池、非晶硅电池、硒铟铜电池、叠层串联电池等。联电池等。太阳电池重量轻，无活动部件，使用安全。单位质量输出功率太阳电池重量轻，无活动部件，使用安全。单位质量输出功率大，即可作小型电源，又可组合成大型电站。目前其应用已从大，即可作小型电源，又可组合成大型电站。目前其应用已从航天领域走向各行各业，走向千家万户，太阳能汽车，太阳能航天领域走向各行各业，走向千家万户，太阳能汽车，太阳能游艇，太阳能自行车，太阳能飞机都相继问世，然而对人类最游艇，太阳能自行车，太阳能飞机都相继问世，然而对人类最有吸引力的是所谓太空太阳站。有吸引力
18、的是所谓太空太阳站。太空太阳电站的建立无疑将彻底改善世界的能源状况，人类都太空太阳电站的建立无疑将彻底改善世界的能源状况，人类都期待这一天的到来。期待这一天的到来。太阳能太阳能新产品太阳能新产品太阳能是目前发展最快的能源，世界能源专家认为，太阳能将是太阳能是目前发展最快的能源，世界能源专家认为，太阳能将是下个世纪的主要能源。太阳能具有蕴藏丰富、可再生、世界各地下个世纪的主要能源。太阳能具有蕴藏丰富、可再生、世界各地均可独立开采、不污染环境等优点，所以世界各国竞相开发利用，均可独立开采、不污染环境等优点，所以世界各国竞相开发利用，各种太阳能产品纷纷问世。各种太阳能产品纷纷问世。太阳能太阳能利用的
19、优点太阳能利用的优点 普遍性普遍性普遍性普遍性，太阳光照射的面积散布在地球大部分角落，仅差入射角，太阳光照射的面积散布在地球大部分角落，仅差入射角不同而造成的光能有异，但至少不会被少数国家或地区垄断，造不同而造成的光能有异，但至少不会被少数国家或地区垄断，造成无谓的能源危机。成无谓的能源危机。永久性永久性永久性永久性，太阳的能量极其庞大，科学家计算出至少有六百万年的，太阳的能量极其庞大，科学家计算出至少有六百万年的期限，对于人类而言，这样的时间可谓是无限。期限，对于人类而言，这样的时间可谓是无限。太阳能 无污染性无污染性无污染性无污染性，现今使用最多的矿物能源，其滋生的问题不外是废物，现今使用
20、最多的矿物能源，其滋生的问题不外是废物的处理，物体不灭，能源耗竭越多，产生污染也相对增加，太阳的处理，物体不灭，能源耗竭越多，产生污染也相对增加，太阳能则无危险性及污染性。能则无危险性及污染性。太阳能太阳能利用的缺点太阳能利用的缺点稳定性差，受日夜季候的影响，太阳能不断地生变化。稳定性差，受日夜季候的影响，太阳能不断地生变化。装置成本过高，吸收太阳能的受光面积须达一定规模方有效果，装置成本过高，吸收太阳能的受光面积须达一定规模方有效果，因此相对地成本提高。因此相对地成本提高。有人针对太阳能的污染问题提出有人针对太阳能的污染问题提出“目视污染目视污染”，意即庞大的太阳，意即庞大的太阳能收集器造成视觉上的污染。能收集器造成视觉上的污染。太阳能薄如纸片的太阳电池太阳能发电系统 太阳能电源是由太阳能电池发电，经蓄电池贮能，从而给负载供电的一种新型电源，广泛应用于微波通讯、基站、电台、野外活动、高速公路、也可为无电山区、村庄、海岛提供电力。一个由24块太阳能电池板组成的方阵，是一个2000瓦左右的小型太阳能光伏独立电站，它为这个社区的景观灯、草坪灯提供充足的电力保证。太阳能发电站太阳能汽车北京市大兴区50千瓦大型屋顶光伏并网示范电站 在近地轨道直接组装太阳能电站