太阳能
| 可再生能源 |
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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,如制鹽和曬咸魚等。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。
而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。
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[编辑] 利用方法
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[1]
- 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
- 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。
[编辑] 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。
[编辑] 光熱轉換
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。[2]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。
[编辑] 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。
[编辑] 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。[來源請求]
[编辑] 世界各國、地区對太陽能的政策
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澳大利亚
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中国(大陸地區)
- 2005年9月,上海市人民政府公佈「上海開發利用太陽能行動計劃」。
- 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》,拟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,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》
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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(Seville)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。
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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。
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中華民國
- 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」。
[编辑] 相關條目
[编辑] 參考文獻
- ^ 藝術與建築索引典—被動式太陽能加熱 於2010年7月14日查閱
- ^ Martin LaMonica. Big solar: Utility-scale power plants arise. cnet news. May 26, 2008.
[编辑] 外部链接
[编辑] 相關期刊論文
- Progress in Photovoltaics: Research and Applications
- Solar Energy
- Solar Energy Materials and Solar Cells
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