太阳能

Gemasolar集热式的太阳能发电厂，每天能有15小时热存储和能提供24小时供电。发电容量19.9兆瓦(MW)，位于西班牙。

可再生能源
太陽能 風能 水力發電 地熱能 海水溫差發電 潮汐能 波浪能 生物燃料 生物能

太阳能(英文：Solar Energy)一般是指太阳光的辐射能量，在現代一般用作發電。

自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光曬乾物件，並作為保存食物的方法，如製鹽和曬鹹魚等。但在化石燃料減少下，才有意把太陽能進一步發展。

太阳能技術分為有源(主動式)及無源(被動式)兩種。有源的例子有太陽能光伏及光热转换，使用電力或機械設備作太陽能收集，而這些設備是依靠外部能源運作的，因此稱為有源。無源的例子有在建築物引入太陽光作照明等，當中是利用建築物的設計、選擇所使用物料等達至利用太陽能的目的，由於當中的運作無需由外部提供能源，因此稱為無源。

太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能，化石燃料可以稱為遠古的太陽能。太阳能资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。太阳能为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。

来自太阳的能量

大约有一半来自太阳的能量可以到达地球的表面。

每年太阳能通量与人类能源消费
太阳能	3,850,000 EJ
风能	2,250 EJ
生物质能	3,000 EJ
主要能源消费 (2005)	487 EJ
电力 (2005)	56.7 EJ

地球在上层大气的传入太阳辐射(日照)接收 174 petawatts(PW)。大约 30%被反射回空间，而其余太阳能则被云层、 海洋和陆地吸收。在地球表面的太阳能光谱大多分布在一小部分近紫外线，全部可见光和近红外线的范围。

地球的大气，海洋和陆地吸收的太阳能每年大约是 3,850,000 exajoules（EJ）。在2002年，一小时内的太阳能比全世界在一年内使用的能量还要更多。光合作用获得的生物质能每年约 3000 EJ。太阳的能量到达这个地球表面的数量是如此巨大，以至於在一年中的太阳能是自从人类取得和开采的所有在地球上不可再生资源的煤、石油、天然气、和铀都相结合的总能源的两倍。

在世界各地，主要根据距离赤道的的不同距離来利用太阳能。

利用方法

美國加州陽光充沛，適合利用太陽能發電。圖中乃美國加州一座於樓頂安裝了太陽能電池板用作供電的洗衣房。

太陽能污水廠

太阳能是指主要利用太阳辐射用于实际目的。然而，除了地热能和潮汐能以外，所有其他的可再生能源都是来源自太阳的能量。

太阳能技术被广泛定性为被动的或主动的方式来捕获，转换和分配太阳光。主动式太阳能技术，利用太阳能光伏板，泵，风机将阳光转换为有用的输出。被动式太阳能技术，包括选择材料具有良好的热性能，设计，自然空气流通的空间，并按照太阳来安排的建筑物的位置。主动式太阳能技术，增加能源供应，被认为是供应端的技术; 而被动式太阳能技术，减少替代资源的需要，通常被认为是需求端的技术。

利用太陽能的方法主要有：

• 使用太陽能電池，通過光電轉換把太陽光中包含的能量轉化為電能
• 利用便宜的鏡子將陽光反射至昂貴高效能太陽能電池（但需要注意散熱），可以減低發電成本
• 使用太陽能熱水器，利用太陽光的熱量把水加熱
• 利用太陽光的熱量加熱水，並利用熱水發電
• 透過機械及硬體設備來收集及傳送太陽能的熱量，以供應暖氣設備。可分為主動式太陽能加熱系統及被動式太陽能加熱系統
• 利用太陽能的熱量來驅動斯特林發動機
• 利用太陽能加熱鹽類，再用鹽類儲存的熱量發電（在夜間仍會繼續發電）
• 集中太陽能於定點製造龍捲風，利用龍捲風來做高效能的風力發電
• 利用太陽能進行海水淡化
• 能源作物也是一種太陽能
• 太空太陽能轉換電能儲存，輸送到地面電能接收站，訊號接收站
• 根據環境與環境太陽日照的長短強弱，可移動式和固定式太陽能利用網
• 太陽能運輸（汽車、船、飛機...等）、太陽能公共設施（路燈、紅綠燈、招牌...等）、建築整合太陽能（房屋、廠房、電廠、水廠...等）
• 太陽能裝置，例如：太陽能熱水器、太陽能計算機、太陽能背包、太陽能檯燈、太陽能手電筒...等各式太陽能應用與裝置

現在，太陽能的利用還不很普及，利用太陽能發電還存在成本高、轉換效率低的問題，但是太陽電池在為人造衛星提供能源方面得到了很好的應用。

目前，全球最大的屋頂太陽能面板系統位於德國南部比茲塔特（Bürstadt），面積為四萬平方公尺，每年的發電量為450萬千瓦時。

日本為了達成京都議定書的二氧化碳減量要求，全日本都普設太陽能光電板，位於日本中部的長野縣飯田市，居民在屋頂設置太陽能光電板的比率甚至達2%，堪稱日本第一。

建筑和城市规划

德国达姆施塔特工业大学设计的位于华盛顿特区的被动式节能屋，这是专门为了潮湿和炎热的亚热带气候而设计的。该设计赢得了2007年的国际太阳能十项全能竞赛(Solar Decathlon)

阳光影响了建筑设计建筑史的开始。 先进的太阳建筑和城市规划的方法，是最早被希腊人和中国人所采用，他们的建筑面向南方给人们提供光明和温暖。

农业和园艺业

农业和园艺业，为了优化植物生产力而致力于优化太阳能的捕获。采用的技术，如定时种植周期，量身定制的行方向，交错行和混合的植物品种之间的高度可以提高农作物的产量。

光電轉換

光電轉換又稱太陽能光伏。太陽能板是一種暴露在陽光下便會產生直流電的發電裝置，由幾乎全部以半導體物料（例如矽）製成的薄身固體太陽能電池組成。由於沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導致任何損耗。簡單的光伏電池可為手錶及計算機提供能源，較大的光伏系統可為房屋照明，並為電網供電。

太陽能板可以製成不同形狀，而又可連接，以產生更多電力。近年，天台及建築物表面開始使用光伏板組件，被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設施通常被稱為附設於建築物的光伏系統。

光熱轉換

美國油式太陽能集熱陣列，由於不使用高價太陽能光伏而純粹採用鏡面集熱反成為最先達到經濟規模的太陽電廠，量產後成本還能再降低

太空設立太陽能太空站的想像圖

現代的太陽能科技可以將陽光聚合，並運用其能量產生熱水、蒸汽和電力。集熱式太陽能（Solar Thermal）。原理是將鏡子反射的太陽光，聚焦在一條叫接收器的玻璃管上，而該中空的玻璃管可以讓油流過。從鏡子反映的太陽光會令管子內的油升溫，產生蒸氣，再由蒸氣推動渦輪機發電。除了運用適當的科技來收集太陽能外，建築物亦可利用太陽的光和熱能，方法是在設計時加入合適的裝備，例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建築材料。在適當地點，太陽能的長期使用成本已經接近甚至低於傳統的化石燃料。

太陽能熱水器

太阳能热水系统利用太阳光来加热水。在较低的地理纬度（低于40度）从60％到70％的生活热水可以使用太阳能加热系统提供温度高达60°C的热水。最常见的类型的太阳能热水器真空管集热器（44％）和玻璃平板集热器（34％），一般用于生活热水;还有无釉的塑料收集器（21％），主要用于加热游泳池。

截至2007年，太阳能热水系统的总装机容量约为154吉瓦(GW)。中国是世界的领先者，在截至2006年他们已经安装了70吉瓦(GW)，并且部署了在2020年安裝210吉瓦(GW)的长远目标。以色列和塞浦路斯是在人均使用量上面的领先者，超过90％的家庭使用太阳能热水系统。在美国，加拿大和澳大利亚占主导地位的应用是加热游泳池，在2005年太阳能热水应用的装机容量为18吉瓦(GW)。

加热，冷却和通风

在美国，暖通空調(英语：Heating, Ventilation and Air Conditioning，簡稱:HVAC）系统占用商业楼宇使用的的能量30％（4.65 EJ）, 和在住宅建筑近使用的能源的50％（10.1 EJ）。 太阳能加热，冷却和通风技术可用于抵销了这些能量的一部分。

水处理

太阳能可用于蒸馏处理盐水或半咸水的成可饮用水。这种应用的首次记录是在16世纪的阿拉伯炼金术士。首先构建一个大型的太阳能蒸馏项目于1872年在智利的矿业城市拉斯维加斯萨利纳斯(Las Salinas)。该工厂有4700平方米的太阳能集热面积，每天可产生高达22,700升淡水，并经营了40年。

烹饪

太阳灶利用太阳光蒸煮，干燥和杀菌。它们可分为三大类：箱灶，面板灶和反射灶。

太陽化学

太阳能的化学过程利用太阳能来驱动化学反应。

太陽能車

在澳大利亚举办的World Solar Challenge, 太陽能車例如Nuna3横跨3,021 km (1,877英里) 从达尔文市到阿德莱德市的比赛路程。

自1980年代以来，一个太阳能汽车的发展一直是工程目标。世界太阳能车挑战赛(World Solar Challenge)是每半年以太阳能为动力的汽车比赛中，来自高校和企业的团队竞争横跨澳洲中部的3,021 km (1,877英里), 从达尔文市到阿德莱德市的比赛路程。

優點

在光照充足的地區(例如：太空向陽區、海洋、海岸、空曠岩地...)，太陽能的供應源源不斷，生產過程不會產生環境污染，又不會消耗其他地球資源或導致地球溫室效應。太陽能能源取自於太陽，來源源源不絕，太陽能為良好能源如同水力或風力，各處皆積極發展太陽能。

太陽能設施可採取立體式設施，如同風能設施，可保護許多陸地和生態。

太阳能电池组件还可以安装在建筑物上，称为光电一体化建筑，这样太阳能电池板不仅可以在有阳光的时候产生电力，还能達到隔热的作用，可以有效降低建物内部的温度，降低建筑能耗；而且分散式發電的大規模停電風險較低。

太陽能雖然具有間歇性，但是太陽能發電量與用電尖峰需求呈現正相關，許多電力公司需要興建只在尖峰時間發電的電廠，這種電廠的成本本來就很高，用太陽能電池取代這類發電廠，成本不會高多少、在一些情況下甚至比較低。

缺點

目前利用太陽能的各種技術都具有成本很高的缺點，因此首期資本投資不菲。

另外，在許多陰雨綿綿或是日照短的的地區，很難完全靠太陽能供應，投資報酬率較低。另外，除非有大量的太陽能板或更成熟的太陽能技術，不然目前仍然難以產生大量電源供給使用是其缺點。

除此之外，太陽能板壽命有限。大約是10-30年。而製作時所需使用的大量矽、鍺、硼可能會造成其他方面的污染，得先做好事先的管控處理。

世界各國、地区對太陽能的政策

中華民國（臺灣）

中華民國國家體育場 — 場館屋頂採用多達8844片的太陽能光電板，是全球第一座具有1 MWp（百萬瓦特）太陽能發電容量的運動場

• 2000年1月26日，經濟部能源局頒佈實施「太陽能熱水系統推廣獎勵辦法」，於2004年1月22日廢止。
• 2000年5月31日，經濟部發佈「太陽光電發電示範系統設置補助辦法」。
• 2005年12月26日立法院經濟委員會初審通過「再生能源發展條例草案」。
• 2009年6月12日立法院三讀通過「再生能源發展條例」。

澳大利亚

• 2005年發表「陽光電城計劃」（Solar Cities initiative），目前已有聖地愛麗絲泉、阿得雷德、佩斯、湯士維爾與布萊克頓五個城市獲取政府補助打造太陽能發電系統城市。

中国（大陆地区）

• 2006年6月，中國成立風能太陽能資源評估中心。
• 2009年3月23日，中华人民共和国财政部印发《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》，对太阳能光电建筑等大型太阳能工程进行补贴。
• 2011年7月24日，中国国家发展和改革委员会发布《国家发展改革委关于完善太阳能光伏发电上网电价政策的通知》
• 2012年9月13日，中国国家能源局发布《太阳能发电发展“十二五”规划》 。《规划》提出，到2015年底，中国太阳能发电装机容量达到21吉瓦(GW)以上，这意味着未来3年中国光伏发电装机容量有望扩大6倍以上。这个规划提出加快推动太阳能技术产业创新发展。

德国

美軍在阿富汗基地的太陽能板

• 德国《可再生能源法》于2000年4月出台，其前身是1991年生效的《强制输电法案》。《可再生能源法》是开发和利用可再生能源，加强节能环保的纲领性法规，后随时间推移和形势变化多次修改补充。
• 2009年新《可再生能源法》设定，2020年德国的可再生能源在电力消费中的占比目标为30%。德国《可再生能源法》的基本政策方针是可再生能源优先以固定费率入网(feed-in tariffs)，即依法強制电网运营商必须以法律规定的固定费率，收购可再生能源供应商的电力。同时，供电商再根据全部入電网的可再生能源、传统能源成本状况，厘定电价。这样，尽管可再生能源目前的成本还高于传统能源的，但《可再生能源法》为可再生能源提供了和传统能源同样的机会；再加上可再生能源还有其他方面优惠，使其发展风险得以大大降低。
• 德国是世界顶极的太阳能光伏（PV）安装国家之一，在2011年的用光伏发电的容量達到25 GW。在2012-10-31，有31.62 GW光伏发电连接电网。
• 德国联邦政府已制定到2030年安装的太阳能光伏发电容量66 GW的目标，年均增长将达到2.5-3.5 GW，和到2050年80％的电力来自可再生能源的目标。

西班牙

• 2007年3月30日，歐洲第一座商業太陽能發電廠（PS10太陽能發電塔）啟用，這座電廠自2001年7月於西班牙南部的塞維亞西方25公里的桑路卡拉馬尤（Sanlucar la Mayor）開始興建，直到2005年12月31日完工，費時4年多建造完成。
• 2011年10月，Gemasolar Thermosolar Plant太阳能热電廠啟用，這座電廠位於西班牙南部的塞維亞丰特斯德亚恩达卢西亚。发电容量19.9 MW。

美国

• 2006年8月，美國加州參院以36票對4票獲得壓倒性的勝利，通過「百萬太陽能屋頂法案」，法案計畫在未來10年，在加州百萬個屋頂上裝設太陽能發電系統，將太陽能發電的上限由0.5％提升為2.5％，整個計畫總發電規模將達300萬千瓦。

相關條目

• 斯特林发动机
• 太阳能发电卫星
• 各个国家的太阳能发电 （英文）

外部链接

维基文库中相关的原始文献：

太陽光電發電示範系統設置補助辦法

维基文库中相关的原始文献：

太陽能熱水系統推廣獎勵辦法

• 綠色和平：太陽能

相關期刊論文

• Progress in Photovoltaics: Research and Applications
• Solar Energy
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