太阳能的简介及利用教材

清洁能源——太阳能
内容概要ຫໍສະໝຸດ Baidu
1.太阳与太阳能简介 2.太阳能开发途径
（1）光发电与热发电 （2）光发电国内外发展趋势 （3）光化利用 人工光合作用
3.太阳能应用项目举例 （1）太阳房 （2）空间太阳能发电站 （3）太阳能建筑
能量之源——太阳
能量之源——太阳
太阳能是由内部氢原子 发生氢氦聚变释放出巨 大核能而产生的能，来 自太阳的辐射能量。
太阳能光发电
光伏发电系统
光伏发电站
光伏发电现状和发展趋势
国外
国内
➢ 2006年底世界太阳能光伏发 ➢ 20世纪90年代以来我国光伏
电装机总容量达到4961.69Mw。 发电快速发展
➢ 光伏电池的光电转化效率不 断提高
➢ 我国光伏组件生产能力逐年 增强。成本不断降低，市场不 断扩大
➢ 光伏发电主要集中在日本、 欧盟和美国，其光伏发电量约
太阳能光发电
太阳能光发电：利用光生伏特效应将太阳辐射能直接
转换为电能 。
光生伏特效应：
简称“光伏效应”，指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不 同部位之间产生电位差的现象。 它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程； 其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间 连通，就会形成电流的回路。
几十年来，研究人员一直在尝试复制绿色植物分解水的方 式。
利用化学方式，科学家早已能够完成水的分解反应，但这 些化学反应条件非常苛刻，而且催化剂需要用到铂等稀有 而昂贵的化合物。
光化利用与光生物利用
光解反应对催化剂的要求也极为苛刻。
在经过无数次实验后，加州大学劳伦斯伯克利国家实验室 的研究人员找到了高效的催化剂——氧化钴纳米颗粒，实 现了高转化率的光解反应。
基本形式：植物的光合作用和利用物质化学变化贮存太阳能的 光化反应，包括光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应。
光化利用与光生物利用
太阳能利用最成功的是植物的光合作用。 有人估计，地球上每 年通过光合作用储藏的太阳能相当于全球能源年耗量的10倍左 右。
光化利用与光生物利用
模拟光合作用储存太阳能的技术早在上世纪70年代初就进 入了科学家的视线。
➢ 2006年累计装机容量达 35Mw ，约占世界份额的3％
占世界光伏发电量的80％
➢ 10多年来，我国光伏产业长
➢ 今后光伏发电系统主要围绕高 效率、低成本、长寿命、美观
期平均维持了全球市场1％左右 的份额
实用等方向发展
光化利用与光生物利用
光化转换
定义：因吸收光辐射导致化学反应而转换为化学能的过程。
太阳能应用项目
太阳房
利用太阳能采暖和降温的房子。 是一种既可取暖发电，又可去湿降温、通风换气的节能环
保住宅
太阳能应用项目
空间太阳能发电站
太阳能应用项目
太阳能建筑
芝加哥太阳能大厦 垂太直阳村能落大巨厦蛋办公楼
弗莱堡太阳能城市
展示结束 谢谢观看
太阳能光发电
太阳能光发电：利用光生伏特效应将太阳辐射能直接
转换为电能 。
➢ 太阳能光伏发电系统就是利用太阳电池半导体材料的光伏效应， 将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。
➢ 光伏系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变 器，交流配电柜、自动太阳能跟踪系统、自动太阳能组件除尘系 统等设备组成。
清洁 低碳 减排
太阳能的开发途径
1.太阳能热利用
低温利用 中温利用 高温利用
2.太阳能发电
太阳能热水器
太阳能温室 太阳灶 太阳能热发电聚光集热装置 高温太阳灶
高温集热装置
太阳能热发电
太阳能热发电:利用太阳辐射所产生的热能发电 。 （1）太阳能槽式发电
槽式系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上， 并将管内的传热工质加热产生蒸汽，推动常规汽轮机发电
能量之源——太阳
在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能 源的重要组成部分，并不断得到发展。
太阳能的利用：
1.光热转换 2.光电转换
太阳能的开发途径
太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤，每 秒照射到地球的能量则为499,400,00,000焦。
太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既 可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。
太阳能热发电
（2）太阳能塔式热发电
塔式系统是利用众多的定日镜，将太阳热辐射反射到置于 高塔顶部的高温集热器(太阳锅炉)上
加热工质产生过热蒸汽，或直接加热集热器中的水产生过 热蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电
太阳能热发电
（3）太阳能碟式热发电
碟式系统利用曲面聚光反射镜，将入射阳光聚集在焦点处，在焦点处 直接放置斯特林发动机发电
广义上的太阳能也包括 地球上的风能、化学能、 水能等。
能量之源——太阳
人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳： 1.植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能
转变成化学能在植物体内贮存下来。 2.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演变形成的一次能源。
氧化钴纳米晶体既高效又快速，反应持久，也容易得到，
正好能满足要求。
人工光合作用纳米催化剂
叶绿体
光化利用与光生物利用
人造光合作用-前景
太阳能是未来可替代化石能源最有竞争力、取之不尽而一 劳永逸的资源。
尽管光解水法，中心色素模拟等人工模拟光合作用的方法 还在实验室阶段或尚未大面积推广，但众多科学家的努力 已经把人工光合作用的研究大大向前推进了一步