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    開發應用

    • 太陽能
    • 風能
    • 海洋能

    太陽能(solar energy)是由太陽內部氫原子發生氫氦聚變釋放出巨大核能而產生的,來自太陽的輻射能量,主要表現為常說的太陽光線。

    太陽能在現代一般用作發電或者為熱水器提供能源。其利用方式包括光熱轉換和光電轉換,太陽能發電是一種可再生能源,具有可再生、能量大、普遍的特點。

    光伏

    光伏板組件

    光伏板組件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(例如硅)制成的固體光伏電池組成。簡單的光伏電池可為手表以及計算機提供能源,較復雜的光伏系統可為房屋提供照明以及交通信號燈和監控系統,并入電網供電。光伏板組件可以制成不同形狀,而組件又可連接,以產生更多電能。天臺及建筑物表面均可使用光伏板組件,甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分,這些光伏設施通常被稱為附設于建筑物的光伏系統。

    據調研顯示由于產能過剩導致全球5大制造商利潤縮水,2012年光伏組件安裝量將有所減少,這是10余年來首次出現下降。據彭博6位分析師的平均預測全球家庭與商業機構將安裝24.8GW的光伏組件。這相當于約20座核反應堆的發電量,但與新增27.7GW的光伏裝機量相比下降10%。據彭博新能源財經估計,自1999年以來年均安裝量已增長61%。

    光熱

    現代的太陽熱能科技將陽光聚合,并運用其能量產生熱水、蒸氣和電力。除了運用適當的科技來收集太陽能外,建筑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筑材料。

    優點

    太陽能優點

    (1)普遍:太陽光普照大地,沒有地域的限制,無論陸地或海洋, 太陽能(6)無論高山或島嶼,都處處皆有,可直接開發和利用,便于采集,且無須開采和運輸。

    (2)無害:開發利用太陽能不會污染環境,它是最清潔能源之一,在環境污染越來越嚴重的今天,這一點是極其寶貴的。

    (3)巨大:每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當于130萬億噸煤,其總量屬現今世界上可以開發的最大能源。

    (4)長久:根據太陽產生的核能速率估算,氫的貯量足夠維持上百億年,而地球的壽命也約為幾十億年,從這個意義上講,可以說太陽的能量是用之不竭的。[3]

    缺點

    (1)分散性:到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大,但是能流密度很低。平均說來,北回歸線附近,夏季在天氣較為晴朗的情況下,正午時太陽輻射的輻照度最大,在垂直于太陽光方向1平方米面積上接收到的太陽能平均有1,000W左右;若按全年日夜平均,則只有200W左右。而在冬季大致只有一半,陰天一般只有1/5左右,這樣的能流密度是很低的。因此,在利用太陽能時,想要得到一定的轉換功率,往往需要面積相當大的一套收集和轉換設備,造價較高。

    (2)不穩定性:由于受到晝夜、季節、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響,所以,到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的,又是極不穩定的,這給太陽能的大規模應用增加了難度。為了使太陽能成為連續、穩定的能源,從而最終成為能夠與常規能源相競爭的替代能源,就必須很好地解決蓄能問題,即把晴朗白天的太陽輻射能盡量貯存起來,以供夜間或陰雨天使用,但蓄能也是太陽能利用中較為薄弱的環節之一。

    (3)效率低和成本高:太陽能利用的發展水平,有些方面在理論上是可行的,技術上也是成熟的。但有的太陽能利用裝置,因為效率偏低,成本較高,現在的實驗室利用效率也不超過30%,總的來說,經濟性還不能與常規能源相競爭。在今后相當一段時期內,太陽能利用的進一步發展,主要受到經濟性的制約。

    (4)太陽能板污染:現階段,太陽能板是有一定壽命的,一般最多3-5年就需要換一次太陽能板,而換下來的太陽能板則非常難被大自然分解,從而造成相當大的污染。

    風能簡介

    風能(wind energy) 空氣流動所產生的動能。太陽能的一種轉化形式。由于太陽輻射造成地球表面各部分受熱不均勻,引起大氣層中壓力分布不平衡,在水平氣壓梯度的作用下,空氣沿水平方向運動形成風。風能資源的總儲量非常巨大,一年中技術可開發的能量約5.3X10^13千瓦時。風能是可再生的清潔能源,儲量大、分布廣,但它的能量密度低(只有水能的1/800),并且不穩定。在一定的技術條件下,風能可作為一種重要的能源得到開發利用。風能利用是綜合性的工程技術,通過風力機將風的動能轉化成機械能、電能和熱能等。

    優點

    風能為潔凈的能量來源。 風能設施日趨進步,大量生產降低成本,在適當地點,風力發電成本已低于其它 發電機。

    風能設施多為不立體化設施,可保護陸地和生態。

    風力發電是可再生能源,很環保,很潔凈。

    風力發電節能環保。

    缺點

    風力發電在生態上的問題是可能干擾鳥類,如美國 堪薩斯州的松雞在風車出現之后已漸漸消失。目前的解決方案是離岸發電,離岸發電價格較高但效率也高。

    在一些地區、風力發電的經濟性不足:許多地區的風力有間歇性,更糟糕的情況是如臺灣等地在電力需求較高的夏季及白日、是風力較少的時間;必須等待 壓縮空氣等 儲能技術發展。

    風力發電需要大量土地興建風力發 電場,才可以生產比較多的能源。

    進行風力發電時,風力發電機會發出龐大的 噪音,所以要找一些空曠的地方來興建。

    現在的風力發電還未成熟,還有相當發展空間。

    新能源海洋能

    海洋能是一種蘊藏在海洋中的可再生能源,包括潮汐能、波浪引起的機械能和熱能。海洋能同時也涉及一個更廣的范疇,包括海面上空的風能、海水表面的太陽能和海里的生物質能。中國擁有18,000公里的海岸線和總面積達6,700平方公里的6,960座島嶼。這些島嶼大多遠離陸地,因而缺少能源供應。因此要實現我國海岸和海島經濟的可持續發展,必須大力發展我國的海洋能資源。

    潮汐能

    潮汐能指在漲潮和落潮過程中產生的勢能。潮汐能的強度和潮頭數量和落差有關。通常潮頭落差大于3m的潮汐就具有產能利用價值。潮汐能主要用于發電。

    浪能

    浪能指蘊藏在海面波浪中的動能和勢能。浪能主要用于發電,同時也可用于輸送和抽運水、供暖、海水脫鹽和制造氫氣。

    海洋熱能

    海洋熱能指由于海洋表層水體和深層水體溫度差引起的熱能。除了發電,海洋熱能還可以用于海水脫鹽、空調、和深海礦藏開發。

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