太阳能

太阳能

太阳能（solar energy），是一种可再生能源。是指太阳的热辐射能（参见热能传播的三种方式：辐射），主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。

自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。

技术原理

太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的一次能源。地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。

与原子核反应有关的能源正是核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量，称为原子核能，简称核能，俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源，以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外，还可以用作其它类型的动力源、热源等。

太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1,369w/㎡。地球赤道周长为40,076千米，从而可计算出，地球获得的能量可达173,000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡，相当于有102,000TW的能量。

尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤，每秒照射到地球的能量则为1.465×10^14焦。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。

基本特点

（1）普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制，无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，便于采集，且无须开采和运输。

（2）无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。

（3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。

（4）长久：根据太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。

缺点

（1）分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1,000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。

（2）不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用，但蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。

（3）效率低和成本高：太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，现在的实验室利用效率也不超过30%，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。

（4）太阳能板污染：现阶段，太阳能板是有一定寿命的，一般最多3-5年就需要换一次太阳能板，而换下来的太阳能板则非常难被大自然分解，从而造成相当大的污染。

相关谣言与真相

随着2015年联合国气候变化大会的召开，环境问题势必将成为热门话题。会议上讨论的重点话题之一就是可替代能源。太阳能专家雷娜·拉索，她在推特上创建了关于太阳能的智囊团，还成立了“Women for Solar”组织帮助人们安装买来的太阳能电池板 。

拉索表示，她在以色列长大，从小被教导要环保，节约能源。这也是她为什么那么热衷于太阳能事业的原因。

谣言一：极端天气是太阳能电池板的天敌

真相：它们看起来精巧脆弱，但是实际上却很有弹力。说出来你可能不敢相信……但有的时候飓风把部分屋顶都掀翻了，太阳能板却丝毫未损。

有丙烯酸包裹的太阳能电池板能禁得住速度每小时80英里、直径5英寸的模拟冰雹（想想就很疼）。亚利桑那州立大学进行了这项模拟实验，他们有世界上最大的太阳能板试验装置之一。

“说实在的，遇到暴风雨、飓风之类的，太阳能电池板其实还能保护你家的屋顶。”拉索说。

谣言二：太阳能电池板根本产生不了多少能量 

真相：太阳能以前确实不是一种高效能源，但是时代在变化，科技也在飞速进步呀。拉索表示，在像夏威夷那样阳光充足的地方，太阳能的效率比化石燃料的高多了。

根据太阳能公司“太阳城”所述，一块标准的太阳能电池板能产生大约200瓦特的能量。当然，这也取决于①电池板的品质；②电池板的大小；③直接照射到电池板上的阳光量啦。

谣言三：太阳能很贵

真相：太阳能技术在不断提高，它的花销自然就降低了。在2012年的夏威夷，一套标准的太阳能装置只用四年就回本了，并在使用寿命期间创造了四倍于成本的利润。

拉索说，实际上太阳能每个月可以为一个家庭省下数百美元。很多公司甚至免费给住户安装太阳能电池板，以此收获能源，然后转卖给当地的发电厂。利润由住户和公司分享。这样一来，住户省了电费，公司赚到了钱，双赢。

美国的sunrun公司和英国的伊西斯公司（伊西斯是古埃及太阳女神）都提供这样的交易。另外，以色列的一家公司还打算在美国拓展市场呢。

谣言四：太阳能面板很难维护

真相：拉索表示，太阳能基本一点都不用维护。

“根本就没有能动的部件嘛。”

不过呢，一年清理几次灰尘和碎屑还是有必要的。但基本上用院子里的橡胶水管就可以解决：在早晨或晚上用水冲冲就好（最好在它们不热的时候冲，防止电池板破裂）。自动洒水装置也可以。

谣言五：太阳能只是个备胎选项

真相：在一些人的想象里，太阳能被储存在某个发电机里，遇到紧急情况才拿出来用。然而现实中，太阳能与输电网是相关联的。太阳能用户既可以从电池板用电，又可以从电网用电。多余的太阳能被输送到电网中，过程中经常还能给用户赚点钱。