四、太阳能让生活更美好

太阳能热水系统

早期广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数千万台太阳能热水装置。太阳能热水器是用太阳的能量将水从低温度加热到高温度的装置，是一种热能产品。按照循环方式，太阳能热水系统可分为两种：

1.自然循环式

储水箱置于收集器上方。水在收集器中接受太阳辐射加热，温度上升，致使收集器及储水箱中水温不同而产生密度差，因此引起浮力。热虹吸现象促使水在储水箱及收集器中自然流动。由于密度差的关系，水流量与收集器的太阳能吸收量成正比。此种型式不需循环水，维护甚为简单，已被广泛采用。

2.强制循环式

热水系统用水泵使水在收集器与储水箱之间循环。当收集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时，控制装置启动水泵使水流动。水入口处设有止回阀，以防止逆流，引起热损失。大型热水系统或需要较高水温，选择强制循环式。

太阳能热水器

世界各国对太阳能利用十分重视。30年前，德国制订安装太阳能热水器的“千顶计划”，日本有“朝日计划”，美国有“百万屋项计划”。以色列的屋顶80%安装热水器，规定新建房屋必须安装太阳能热水器。

中国虽然起步较晚，但发展极快。到2007年，中国太阳能热水器产销量已占世界第一。

太阳能暖房(www.daowen.com)

太阳能暖房在寒冷地区使用多年。寒带冬季气温甚低，室内必须有暖气设备，欲节省化石能源，需应用太阳辐射热。常用的暖房系统为太阳能热水装置，将热水通至储热装置中，然后利用风扇将室内或室外空气驱至储热装置中吸热，再把热空气传送至室内；或利用另一种液体，输送到储热装置中吸热后，流经室内，再用风扇强制加热空气，达到暖房效果。实际上是一种热风空调。

太阳能取暖示意图

太阳能发电

1.光热电间接转换——太阳能锅炉发电

太阳能聚热发电系统实际上是用太阳能锅炉代替燃煤锅炉产生蒸汽发电。它通常由两部分组成：收集太阳能并转变成热能，转换热能成电能。利用大规模列阵抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。这种形式的太阳能利用还有一个优势，即太阳能所烧热的水可以储存在容器中，在太阳落山后几个小时内仍然能够带动汽轮机发电。

太阳能发电的缺点是效率低而成本高，投资至少比普通火电站贵5倍。一座1000兆瓦的太阳能热电站需要投资20亿～25亿美元，平均每千瓦2000～2500美元，目前只能小规模地应用于特殊场合，大规模利用很不合算，还不能与火电站或核电站竞争。

20世纪70年代的石油危机，促使美国能源部在80年代中期组织太阳能热电站研究，并由桑地亚国立实验室和国立可再生能源实验室联合组成SUNTN实验室，负责商业化示范太阳能电站设计。在加州沙漠中，首批成功建设9座抛物镜太阳能聚热发电站，总装机354兆瓦。后来，太阳能发电站在美国西南部各州，以及西班牙、以色列、瑞士等国家迅速得到应用。不足之处是抛物镜占地面积太大，在土地资源紧张的地方建设有一定困难。对于老天爷馈赠的干净能源，世界各国专家仍在不断研究经济可行的方法，希望尽快扩大应用，造福人类。

2.光电直接转换技术——太阳能电池

太阳能电池发电原理 光——电直接转换方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能。光——电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种P—N结半导体光电二极管，利用光生伏特效应将太阳能直接转化为电能。当太阳光照到半导体光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。将许多个电池串联或并联起来，就可以成为有较大输出功率的太阳能电池方阵。

太阳能电池是一种大有前途的新型电源，它具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其他电源无法比拟的。