試論太陽所蘊(yùn)含的能量以及利用方法

金修玉 鄭偉

摘 要：太陽是人類生存必不可少的基本物質(zhì)條件，其產(chǎn)生的光照亮人們的生存環(huán)境，產(chǎn)生的熱能幫助人們保暖驅(qū)寒。進(jìn)入科技發(fā)展時(shí)代之后，人類對(duì)于太陽的認(rèn)知達(dá)到了一個(gè)新的高度，開始主動(dòng)去了解太陽的構(gòu)成以及太陽所蘊(yùn)含的恐怖能量以及如何利用太陽的能量，于是出現(xiàn)了太陽能熱水器，太陽能電池，太陽能汽車，但是人們對(duì)于太陽能量的探索仍然處于初期階段，太陽中蘊(yùn)含的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止目前發(fā)現(xiàn)的光能和熱能，對(duì)于太陽仍然需要進(jìn)一步的探索，發(fā)現(xiàn)更多有關(guān)太陽能的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：太陽光能 太陽熱能 能量應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TK512 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）12（a）-0128-02

1 太陽及所蘊(yùn)含的能量概述

在眾多新能源當(dāng)中，太陽能是其中最穩(wěn)定，使用壽命最長，受其他因素影響較小的新型能源，而且，由于其無污染和取之不盡的特點(diǎn)已經(jīng)受到越來越多國家的重視，對(duì)于太陽能源的開采和利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)正在各國大肆開展。太陽所蘊(yùn)含的能量主要以熱能和光能為主，這也是目前全球科技水平能夠直接利用的太陽能源，太陽熱能一般是指太陽光輻射產(chǎn)生的能量，具體的產(chǎn)生途徑是通過太陽內(nèi)部不斷進(jìn)行的原子核反應(yīng)從而釋放出的大量能量。另外，太陽光能是由于太陽中發(fā)生的熱核聚變反應(yīng)而產(chǎn)生的光，向太陽的四周擴(kuò)散，照射到地球上的光都是由大氣層進(jìn)行過濾之后的光能，經(jīng)過可見光譜均勻分布，通常我們可見的只是太陽光中的白光，而太陽光能的實(shí)質(zhì)是一段電磁波。

2 目前太陽能的基本應(yīng)用方法

2.1 太陽光能以及光能的應(yīng)用

光能是太陽中的重要能源，也是我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚哪茉粗唬壳坝嘘P(guān)于太陽光能的應(yīng)用主要集中在以下兩個(gè)方面。

2.1.1 太陽能光伏發(fā)電

光伏發(fā)電最先是由法國科學(xué)家貝克雷爾在1839年的一次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體材料在光照的條件下不同部位間會(huì)產(chǎn)生電位差并將這種現(xiàn)象命名為“光伏效應(yīng)”。光伏發(fā)電就是利用太陽的光能直接轉(zhuǎn)換成電能的一種應(yīng)用。基本原理是通紅金屬接受太陽光，當(dāng)金屬內(nèi)部的某個(gè)電子吸收足夠多的光子之后，該電子內(nèi)部所蘊(yùn)含的能量會(huì)使得電子擺脫原來的金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)引力，形成新的光電子，從而從金屬表面逃離出來。和常規(guī)的火力發(fā)電相比，光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)更加突出，首先光伏發(fā)電是一種較為環(huán)保的發(fā)電方式，沒有污染物排放，能源質(zhì)量相比較傳統(tǒng)的火力發(fā)電更高，沒有資源分布不均勻的限制，甚至有陽光的地方就可以建立光伏發(fā)電系統(tǒng)，而且發(fā)電過程安全可靠。但是，另一方面，光伏發(fā)電過程中使用的太陽能電池板的生產(chǎn)具有高能耗和高污染的缺點(diǎn)，這也是當(dāng)下光伏發(fā)電中必須面對(duì)和解決的問題。

2.1.2 太陽能一體燈的應(yīng)用

太陽能一體燈也是太陽中光能的具體應(yīng)用表現(xiàn)，是現(xiàn)代光學(xué)領(lǐng)域的一大能源應(yīng)用創(chuàng)新。太陽能一體燈也叫做一體化太陽能路燈，其中主要的電器元件有鋰電池，智能傳感器，太陽能電池板，高光效的LED以及人體感應(yīng)模組。其工作原理就是通過將太陽中的光能轉(zhuǎn)換為太陽能電池板上的電能，通過轉(zhuǎn)換的電能再給太陽能一體燈充電，在充電的同時(shí)，太陽能板也會(huì)收集維持夜間照明的能量，保證太陽能一體燈在沒有陽光的情況下也能實(shí)現(xiàn)其照明功能。另外，在夜間，太陽能一體燈中的人體感應(yīng)系統(tǒng)會(huì)感應(yīng)附近是否有人通過，在沒人通過的情況下，太陽能一體燈的光照強(qiáng)度會(huì)變?yōu)樵瓉淼娜种唬鸬焦?jié)約能源的作用。

2.2 太陽熱能的應(yīng)用

太陽熱能也是太陽能源中的重要部分，對(duì)太陽熱能進(jìn)行應(yīng)用也是當(dāng)下新能源應(yīng)用的重點(diǎn)課題。

2.2.1 熱泵技術(shù)

熱泵技術(shù)是目前全世界范圍內(nèi)備受關(guān)注的新能源技術(shù)之一。而利用太陽能輔助驅(qū)動(dòng)熱泵也形成了多種多樣的形式，熱泵是鏈接兩個(gè)熱源的重要組件，以蓄熱器存儲(chǔ)的熱水作為低位熱源，利用集熱器收集太陽熱能，作為熱泵系統(tǒng)的基本熱源。熱泵技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ钪袕V泛應(yīng)用，主要應(yīng)用于日常熱水的提供，同時(shí)在工業(yè)用熱，建筑采暖等方面也有一定的應(yīng)用。而由于太能熱能經(jīng)常會(huì)受到天氣因素的干擾，如何保證太陽能熱泵系統(tǒng)在穩(wěn)定可靠的環(huán)境中運(yùn)行是目前急需解決的問題。

2.2.2 太陽能制冷技術(shù)

太陽能制冷過程主要是太陽能吸附式制冷，另一種是太陽能吸收式制冷。前者的制冷原理是通過固體吸附劑來對(duì)光能進(jìn)行周期性吸附以及解讀的過程，而后者是通過集熱器來收集太陽熱能并用收集的太陽熱能對(duì)吸收式制冷機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完成制冷的過程，在陽光不充足的情況下，可以適當(dāng)采用燃煤鍋爐和煤油進(jìn)行輔助性加熱。目前太陽能制冷成套裝備已經(jīng)研發(fā)成功，隨著其在生活中的不斷推廣和應(yīng)用，將會(huì)進(jìn)一步緩解我國的能源緊張問題。

3 太陽能創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用

在不可再生能源日益消耗的情況下，國內(nèi)外專家學(xué)者極為重視對(duì)于太陽能源的開發(fā)和利用，不斷探索新的技術(shù)，希望能夠進(jìn)一步提高太陽能源的利用效率，緩解地球能源的壓力。

3.1 太陽能農(nóng)業(yè)生態(tài)大棚的應(yīng)用

太陽能農(nóng)業(yè)生態(tài)大棚就是目前一項(xiàng)極具前景的太陽能源創(chuàng)新應(yīng)用，主要的應(yīng)用原理是溫室效應(yīng)，通過太陽熱能建立太陽能溫室，主要的目的是為了提高玻璃房內(nèi)的溫度和塑料大棚的溫度，通過陽光的持續(xù)照射，來保持大棚內(nèi)的溫度達(dá)到恒定的要求，滿足植物生長對(duì)于溫度的基本要求。目前的太陽能生態(tài)大棚在發(fā)展中已經(jīng)不僅僅滿足對(duì)太陽能的收集，也開始在生態(tài)大棚建設(shè)過程中添加蓄熱裝備，同時(shí)借用有關(guān)的除濕器和加濕器穩(wěn)定生態(tài)大棚中的濕度，采用太陽能設(shè)備實(shí)現(xiàn)大棚內(nèi)蒸汽傳輸和溫度調(diào)節(jié)等目的，同時(shí)配備有自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。太陽能生態(tài)大棚的建設(shè)很大程度上改變了植物的生長周期，使得原來只有在特定時(shí)期才能吃上的蔬菜，能夠一年四季都出現(xiàn)在菜市場，太陽能生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)于人們的日常飲食和人類健康都具有極其重要的作用。

3.2 污水處理系統(tǒng)的建設(shè)

在太陽能污水處理系統(tǒng)出現(xiàn)之前，對(duì)于污水的處理普遍采取化學(xué)處理的方式，通過化學(xué)反應(yīng)達(dá)到去除污水中的離子或者元素的目的。常規(guī)的污水處理技術(shù)需要在廢水池中接入電學(xué)裝置，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電學(xué)故障維修的情況，而引用太陽能微動(dòng)力技術(shù)可以在很大程度上改善這種情況，不需要進(jìn)行日常的維修檢測，全程綠色低消耗處理，污水處理的效果要比一般的處理方式提高20%，具有其他處理工藝不可比擬的效果。太陽能微動(dòng)力處理主要的原理是通過對(duì)太陽能的收集，在污水池中完成太陽能的好氧反應(yīng)，生成大量的微生物，使得污水中的各種有機(jī)物被微生物降解，最后引導(dǎo)混合物進(jìn)入沉淀池，實(shí)現(xiàn)最后的沉淀處理。太陽能微動(dòng)力污水處理系統(tǒng)主要采用的是太陽能源，屬于綠色能源；另外，整個(gè)過程主要采用的是光電一體技術(shù)，能夠保障整個(gè)污水處理系統(tǒng)長期有效地運(yùn)行，也極大地減少了污水處理系統(tǒng)的成本，具有十分廣泛的市場發(fā)展前景。

3.3 太陽能作為新型星際飛行的能源

在太陽能的光子風(fēng)暴應(yīng)用上人類也有了初步認(rèn)識(shí)，因?yàn)樘柟庾邮翘栂蛱諊娚淠芰康闹饕问街?。所以在真空太空中太陽風(fēng)暴（太陽光子）推動(dòng)飛行器不斷加速，就會(huì)達(dá)到飛行器所需要的宇宙飛行速度，從而實(shí)現(xiàn)人類星際旅行源源不絕的動(dòng)力來源。

4 結(jié)語

太陽能在我們的日常生活中占據(jù)重要的地位。對(duì)太陽能的開發(fā)，一方面有利于豐富我國的能源形式與種類，為人們的生活提供更多的便利；另一方面，開發(fā)太陽能新型能源有利于緩解我國資源稀缺的問題。目前的科技水平還僅僅局限在對(duì)太陽光能和熱能的基本應(yīng)用開發(fā)的程度，如何發(fā)現(xiàn)太陽當(dāng)中蘊(yùn)含的其他能量并且通過科技手段，應(yīng)用到我們的生活當(dāng)中，仍然需要更多的科學(xué)工作者付出更多的努力去探索。

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