太阳能及应用

吕依婷

摘 要：人类的繁衍生息就是一个不断利用消耗能源的过程，如果失去了能源的供给，人类社会必然会消亡。太阳能是一种清洁、无污染的新型能源，无论从环保角度亦或者经济角度来说，都有着巨大的应用空间。现阶段对太阳能的应用主要分为光热、光电、光化学以及光生物等几种途径，综合相关因素分析，最具经济效益、技术最成熟的是太阳能的光热利用。本文中笔者从高中生的立场出发，对太阳能光热利用的相关问题进行了总结，希望能够对相关工作的落实有所帮助。

关键词：太阳能；应用；光热

从概念上来说，太阳能的光热利用即利用集热器收集太阳能辐射中所携带的热量，并且将其转化为机械能、电能等其他能源的过程。此种应用方式有着广阔的应用领域，总体来说可以分为太阳能热发电以及建筑用能两大类。太阳能热发电可以在无电网覆盖的地区满足用户的基本电力需求，而包括热水、空调以及采暖在内的建筑终端用能则能够提高人们的生活质量。因此进行太阳能应用方面的研究有着非常重要的意义。

一、太阳能热水器

要想利用太阳能获得足够的能量或者温度，必须配合相应的能量收集装置（集热器）。太阳能热水器中集热器便是收集太阳能的“前沿阵地”。

现阶段太阳能热利用技术中太阳能热水器是应用最为普遍的技术，随着产品的不断更新，其商业化程度位于同类型产品的最高点。对居民来说，它是最为熟悉的太阳能产品，在很多家庭中它已经取代了传统的燃气热水器以及电热水器。[1]具体来说，它的优势主要体现在以下几个方面：安全性高，不用担心漏气，也不用担心漏电；干净清洁，无污染，也不会产生额外的排放物；使用方便，无人控制的状态下亦可以借助太阳能来完成加热。

二、太阳能建筑供热系统

太阳能热水器大都由用户单独购买，在建筑完工之后进行安装。很多建筑在设计施工阶段并未给热水器留出足够的安装空间，加之各个厂家产品之间也存在一定的差异，所以安装之后的太阳能热水器已经严重破坏了原有的建筑风格，也在一定程度了给建筑物的使用埋下了安全隐患。

基于以上现状，当前部分太阳能热水器生产厂家已经投身于太阳能与建筑物有机结合的研究，该类研究的主要内容是将太阳能集热器纳入建筑物构件体系之中，综合考虑屋面以及给排水设计，使集热器成为建筑物的固有组成部分。[2]由此而搭建成的太阳能建筑供热系统，既不会影响建筑物的美观度，也给建筑设计师营造了更多的发挥空间，更能够提高建筑物的安全性。

目前市面上的太阳能建筑供热系统主要有分户式、单元式以及整栋式三种类型，其优缺点主要体现在以下几个方面：首先分户式，每户都会配备一套系统以及储水罐，水电属于自用，不需要专人管理就可以完成上下水，但系统维护工作需要用户独立完成，运行成本较高，更会造成集热面积的浪费。其次单元式，每单元的住户共用一套系统以及储水罐，水电属于公用。用热水管入户的方式能够有效节约集热面积，总体建设成本较低，而且物业也可以给用户配备专门的热水表，安排专人收费管理。最后整栋式，每栋楼的住户共用一套系统以及储水罐，水电同样属于公用。此种模式之下，热水管入户之后同样能够节约集热面积，其造价更低。因热水管线较长，所以为了管理方便必须在特定的位置安装储水罐，物业可以安排专人进行收费管理。

三、太阳能热发电技术

太阳能热发电技术在国内仍属于新生事物，但在国内发展太阳能热发电技术有着得天独厚的优势。首先国内三分之二以上地区的年平均日照时数均已超过了2000小时，太阳能资源要优于日本和欧洲，与美国相近。以此为基础，太阳能热发电技术能够在低成本的前提下得到推广。其次国内太阳能电池的生产能力远超于日本、美国与欧洲，位居世界第一。此外，在各方的不懈努力之下，针对太阳能发电核心技术的研究我们也取得了长足的进步。未来太阳能热发电将会向着低成本、低能耗、高效率的方向发展。[3]

在高速发展的背景之下，仍有许多问题需要我们去解决。其中最主要的应该是降低太阳能发电的成本，缩小与居民电网用电成本的差距。目前3元以上每千瓦小时的成本根本不利于太阳能发电的发展。而想要降低其发电成本，必须要提高其光电转换效率，太阳能发电与风力发电组合组网的方式也能够降低发电成本。

四、太阳能热能应用的前景

（一）太陽能建筑

我国广大的农村地区是落实太阳能应用工程最好的场所。随着城镇化的步伐逐渐加快，农民的生活方式以及能源结构正在发展变革，农村地区对商品能源的需求正在不断增加，但现有的能源供应模式却暴露出了很多问题。实践证明，太阳能建筑技术完全能够满足住户冬季供暖以及夏季空调用电的需求。如果5000万农户使用太阳能建筑技术，那么一年就可以节省900亿开支。

（二）光伏发电

随着光伏发电的不断发展，各类新型电池技术将会被广泛应用到太阳能发电技术之中。当前市面上新型的薄膜太阳能电池以及新硅太阳能电池的材料成本较低，实践环节中的总体成本投入得到了有效的控制。[4]未来，相信光电池的市场局面会出现较为明显的突破，由此太阳能发电技术的应用范围也会更加广阔。

（三）机遇与挑战并存

近些年人们的环保意识得到了显著提高，可持续发展战略在世界范围内也得到了广泛的实施。各国都把太阳能的开发与应用推向了新高度，有关专家预计，本世纪中叶世界范围内的能源问题以及环境问题都能够得到有效解决，主要依赖的就是以太阳能为代表的、可再生清洁能源的开发与利用。在各方的不懈努力之下，太阳能利用技术将会在未来获得大发展。

国内相关产品的生产厂家、科研人员也在不断完善这方面的研究，未来相关人员应该解决好现有工作中存在的问题，进而不断推进太阳能的应用，切实解决民众的生活问题，提高老百姓的生活质量。

五、总结

其实太阳能也不是永恒不变的，但人类的消亡则应该在太阳熄灭之前，因此对于人类来说太阳能是取之不尽，用之不竭的能源。当前世界范围内的能源供给日益紧张，研究太阳能的应用有着非常重要的意义，只有这样才能够实现人类的可持续发展。本文中笔者对这类问题进行了总结，希望能够对推进太阳能的应用有所帮助。

参考文献：

[1]雷伟利.太阳能光伏发电与LED路灯应用及技术[J/OL].机电工程技术，2017，（S1）：298-3015.