全球氣候變化深刻影響著人類的生存和發(fā)展,探索太陽能技術(shù)的開發(fā)與利用已成為一種主流趨勢,相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,世界能源短缺和全球變暖的問題一定可以解決。

1 塔式太陽能電站

塔式太陽能電站以集中太陽能發(fā)電(CSP)技術(shù)為基礎(chǔ),利用鏡面將陽光反射至中央塔,使塔內(nèi)水溫達(dá)到1000℃以上。集中太陽能發(fā)電技術(shù)一向以其簡便、廉價和高效的優(yōu)點而著稱,相比于光伏電板(PV)技術(shù),它能夠更有效地利用太陽能。不過,CSP技術(shù)只適用于天氣晴朗、光照豐富的地區(qū)。

歐洲最大的太陽能電站PS20(PS20SolarPower Tower)位于西班牙的安達(dá)盧西亞沙漠。這座塔式太陽能電站的功率達(dá)20MW,可保障超過11000戶家庭的日常用電。PS20是由1255塊反光鏡組成的陣列,每一塊反光鏡的面積為120m2,它接受太陽輻射并將其反射到162m高塔樓頂端的接收器上,接收器積聚能量并產(chǎn)生水蒸氣推動渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。

2 反光型太陽能發(fā)電裝置

最近,意大利國家科研委員會佛羅倫薩應(yīng)用光學(xué)研究院研制成功一個名為“旋轉(zhuǎn)鏡面集光電站”的太陽能發(fā)電裝置,并在佛羅倫薩附近的山丘上建成。

這種太陽能發(fā)電設(shè)施底部呈半圓形,擁有直徑25m的半圓形軌道,裝有很多反光鏡的小車可在軌道上移動,使鏡面在白天總對著陽光。這些反光鏡將陽光集中反射到一個有特殊鏡子的發(fā)電機(jī)上,將陽光中的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。這些反光鏡的總面積達(dá)2500m2,反射光集中點的最高溫度可達(dá)1500℃。其發(fā)電功率為200kW,可供60戶普通居民使用。

這種發(fā)電裝置占地面積小,對周圍景觀的影響也比較小,它的建造成本是光電轉(zhuǎn)換式太陽能發(fā)電裝置的1/3。

3 透明太陽能電池

美國馬薩諸塞州洛厄爾市太陽能電池制造商konarka公司研發(fā)成功了由有機(jī)聚合物薄層和透明電極組成的透明太陽能電池,它突破了傳統(tǒng)的硅電池遮擋住太多光線而無法將可見光線轉(zhuǎn)化成能量的缺陷,而且這種電池可以采用塑料薄膜印刷方式制造,因此,它們比硅電池更加廉價有效,其成本最終將會遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于硅電池。假如一個50層的辦公大樓自身耗電量的一半都由新型太陽能電池供應(yīng),則平均每年可減少2000t二氧化碳排放。

4 太陽能電池板

英國當(dāng)?shù)孛磕杲邮盏奶柲苋绻D(zhuǎn)換為電力,將是英國全年用電需求的700倍,因此,太陽能板的研發(fā)成了產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界非常重視的問題。英國多霧,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),如果以非結(jié)晶的矽取代傳統(tǒng)的結(jié)晶矽,轉(zhuǎn)換電力的能力可以提升10%。但矽是一種相當(dāng)昂貴的材料,因此,一些科學(xué)家正在研究以塑膠取代矽作為太陽能電池板的材料。

5 太陽能屋頂

早在20世紀(jì)90年代,美國就提出了“百萬太陽能屋頂計劃”,其目標(biāo)是到2010年將在100萬個屋頂或建筑物其他可能的部位安裝太陽能系統(tǒng)。

目前,我國上海、杭州、新疆等地也在積極落實國務(wù)院節(jié)能減排戰(zhàn)略部署——財政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部提出的“太陽能屋頂計劃”,以加快太陽能光電技術(shù)在城鄉(xiāng)建筑領(lǐng)域的應(yīng)用。我國“太陽能屋頂計劃”內(nèi)容包括:推進(jìn)光電建筑應(yīng)用示范,啟動國內(nèi)市場;在條件適宜的地區(qū),組織開展一批光電建筑應(yīng)用示范工程;突出重點領(lǐng)域,確保示范工程效果。同時,為支持實施“太陽能屋頂計劃”,國家財政對光電建筑應(yīng)用示范工程予以資金補(bǔ)助。

6 太空太陽能發(fā)電站

日本政府日前推出迄今為止最為大膽的空間太陽能系統(tǒng)計劃,即在地球大氣層外的對地靜止軌道上,建立一個由巨大光電盤組成的、面積達(dá)方圓數(shù)公里的裝置。預(yù)計到2030年,日本將在宇宙中收集太陽能,然后以微波或激光束的形式傳回地球。太空中的太陽能要比地球上至少強(qiáng)5倍,1座太空太陽能發(fā)電站的發(fā)電量相當(dāng)于1座中等級別的核電站,而它每提供1kW·h的電能僅需8日元(約合人民幣0.6元)。據(jù)估計,整個系統(tǒng)的建設(shè)將耗資數(shù)百億美元。該系統(tǒng)需要在地球大氣層以外的同步軌道上建設(shè)總面積數(shù)平方公里的太陽能光電池板。

但這項計劃也面臨很多挑戰(zhàn),包括如何將龐大的系統(tǒng)設(shè)施送入太空等。