1、太阳能利用技术太阳能利用技术一、一、 太阳能利用基础知识太阳能利用基础知识 二、二、 太阳能热水器太阳能热水器(系统系统)技术技术 三、三、 太阳灶技术太阳灶技术 四、四、 太阳房技术太阳房技术 五、五、 太阳能光伏发电技术太阳能光伏发电技术 一、太阳与地球一、太阳与地球 二、太阳能源特点二、太阳能源特点 三、我国的太阳能资源情况三、我国的太阳能资源情况 四、太阳能利用的主要方式四、太阳能利用的主要方式 （1 1） 太阳是银河系中太阳是银河系中1.51.5亿颗恒亿颗恒星之一星之一 太阳的直径太阳的直径1.3611.361106106 kmkm 太阳的质太阳的质1.9821.9821010272
2、7t t，是地球质量的是地球质量的3030多万倍多万倍 （2 2） 太阳内部一直进行核聚变，太阳内部一直进行核聚变，释放出巨大能量。释放出巨大能量。 太阳表面温度太阳表面温度 5762K5762K， 中心（中心（8 84040）10106 6 K K 按目前太阳热核反应的消耗按目前太阳热核反应的消耗速度，可足以维持速度，可足以维持6060亿年。亿年。 （1） 太阳以辐射方式传热，辐射功率约为3. .751026 W 地球获得的太阳能量约1. .71017 W，仅占亿分之一，但它却相当于人类现有各种能源总和的上千万倍。 太阳辐射由紫外光、可见光、红外光波组成，波长0.23m 紫外光的能量约占8.
3、3%，可见光占40.3%，红外光占51.4%。 从能量分布来看，绝大部分能量分布在可见光和红外波段。 太阳辐射的紫外光部分具有杀菌作用 可见光部分可使植物发生光合作用 红外光部分能提高植物的温度，并加速水分的蒸发 大气层外太阳辐射强度1367W/m2。 大气层可吸收、反射太阳光，地球表面的太阳辐射强度受大气透明度影响很大。 晴天地球表面的太阳辐射强度可达1kw/m2，云雾天时，显著下降。 地球的自传地球的自传 24h/周 地球绕太阳的公转地球绕太阳的公转 365天5时48分46秒/圈 偏转角偏转角 地球自转轴与黄道平面法线的夹角为2327 以地球为参照系 太阳运动的纬度范围太阳运动的纬度范围
4、南纬2327- 北纬2327 南、北回归线南、北回归线 南北纬2327两条纬线。 春夏秋冬四季变化春夏秋冬四季变化 太阳在南北回归线之间的运动形成地球的四季变化。 季节季节日期日期赤纬角赤纬角 日期日期季节季节夏至6月21日+2327 小满5月21日+20007月21日大署立夏5月6日+15008月8日立秋谷雨4月21日+11008月21日处暑春分3月21日+00009月22日秋分雨水2月21日-110010月21日霜降立春2月4日-150011月7日立冬大寒1月21日-200011月21日小雪-232712月22日冬至 (一一) 优点优点1 1、蕴藏量大，取之不尽，用之不竭。、蕴藏量大，取之
5、不尽，用之不竭。 太阳质量为1.9821027 吨。按目前太阳热核反应的消耗速度，可足以维持60亿年。2 2、年辐照量是目前世界上可以开发利、年辐照量是目前世界上可以开发利用的最大的能源资源。用的最大的能源资源。 地球接受的太阳辐照量为130万亿T标煤/年。而目前全球的能源消耗总量为100亿T标煤/年，不到太阳到达地球年辐照量的万分之一。3 3、分布广泛，几乎地球上任何地方，、分布广泛，几乎地球上任何地方，都可直接开发利用。都可直接开发利用。4 4、洁净环保无污染。、洁净环保无污染。5 5、可自由免费利用。、可自由免费利用。 （二）缺点（二）缺点 1、分散、能量密度低。地面接受的太阳辐射能在1
6、KW/M2左右。 2、不稳定，受季节、昼夜、天气阴晴云雨等因素影响。 3、太阳能利用设备的初投资相对较大。 1、随着环保治理力度的加大，常规能源的使用成本将明显提高，促使人们选择利用太阳能等可再生能源来降低运行能源费用。2、由于太阳能无污染，政府将鼓励充分利用太阳能资源。3、随着技术进步，太阳能利用设备的效率将逐步提高，设备成本将逐步降低，为太阳能源的广泛利用创造条件。 （一）资源丰富区（一）资源丰富区（年太阳辐照量大于（年太阳辐照量大于150万千卡万千卡/M2 ）新疆南部、西藏西部、青海西部。 （二）资源较丰富区（二）资源较丰富区（年太阳辐照量（年太阳辐照量120-150万千卡万千卡/M2）
7、新疆北部、青海东部、西藏东南部。 （三）资源一般区（三）资源一般区（年太阳辐照度（年太阳辐照度100-120万千卡万千卡/M2）湖南、安徽、浙江、江西、福建。 4资源贫乏区资源贫乏区（年太阳辐照度小于（年太阳辐照度小于100万千卡万千卡/M2） 四川大部、贵州大部、成都平原。 1、 太阳能光热利用技术太阳能光热利用技术 它是目前太阳能利用技术中效率最高、技术上最成熟、经济效益最好的一种太阳能利用技术。 2、 太阳能光伏发电技术太阳能光伏发电技术 将太阳的光能转换成电能，并加以利用。它是太阳能利用技术今后的发展趋势。目前太阳能光电转换的效率还比较低，成本仍然太高。在我国，目前主要用在远离电网的偏
8、远地区。 3、 太阳能制氢利用技术太阳能制氢利用技术 利用太阳能通过分解水或其它途径转换成氢能。如电解水制氢、光化学分解制氢。目前，太阳能制氢技术还处在研究阶段。 4、太阳能、太阳能生物质能转换利用技术生物质能转换利用技术 植物经过光合作用把二氧化碳和水合成成有机物（生物质能），并放出氧气。光合作用是地球上最大规模转换利用太阳能的途径。 光热利用光热利用 1、太阳热水器（系统） 2、太阳灶 3、太阳房 4、太阳能温室 5、太阳能干燥等 光伏利用光伏利用 1、户用太阳能电池电源 2、太阳能电围栏 3、太阳能路灯 4、太阳能光伏水泵 5、太阳能黑光灯 6、太阳能卫星电视接收系统 7、太阳能电器 8
9、、太阳能卫星电源等 9、太阳能汽车、游船 太阳能加热热水原理 -温室效应原理1、太阳光透过透明玻璃板照射到太阳集热板上，2、集热板吸收太阳光把光能转变成热能，并把热能传导给储热水箱内的水，3、由于太阳能热水器的保温系统有效地减少了热量损失，从而使储热水箱内的水温不断升高。 提高利用效率的关键点1、多吸收太阳光2、减少反射和发射3、减少散热损失 太阳集热器 储热水箱 太阳集热器和水箱支架 上下水及循环管路、水泵阀门 系统保温 辅助加热 控制器 平板集热器1、全铜板芯2、铜铝复合板芯3、全铝板芯4、钢板芯5、塑料板芯 真空管集热器1、全玻璃真空管集热器（管）2、热管真空管集热器 透光板 吸热板芯
10、吸热涂层 保温层 外框 铝板芯 铜铝复合板芯 全铜板芯 不锈钢板芯 铝和金一次挤压成型，热阻小，传热效率高 需采用氩弧焊接，焊接难度大 易电解腐蚀，对水质要求较严 铜管流道，耐腐蚀，水质清洁 铝片吸热，传热快，比铜片成本低 与上下联管须通过过渡接头焊接，易渗漏 损坏后修复困难 过渡接头一端为圆形，与极管铜焊，另一端为菱形，与板条锡焊 过渡接头与板条锡焊处强度低，易 导热性最好 抗腐蚀能力强 承压性高 47*1200 国标 47*1350 47*1500 国标 58*1500 58*1800 具有真空管的优点，且管内不走水，不炸管 可承压运行 热管本身质量直接影响产热效果 具有平板、真空管的优点
11、 保温好 热管质量 闷晒式 平板式 真空管式 成本低，重量轻，便于运输携带，安装简单 没有保温，水热的快，凉的也快 简易、方便，适合夏季使用 有单圆筒、双圆筒、三圆筒、多圆筒多种规格 加工工艺简单，成本低，适合工厂化生产 保温较好，热效率较高，水质清洁 适合春夏秋三季使用 储水箱为方箱或梯形 有效吸热面积大，热效率高 承压能力差，不便于工厂化生产 有效采光面积大，水箱和集热板保温较闷晒型好，效率高 工厂化生产程度更高 不抗冻，结冰将造成致命损坏 集热器是核心部件 保温水箱 支架 反光板 真空管特点 利用物质相变传递热量 热容小，启动快，并具有单向导热特性 管内不走水，抗冻性好，可在- 40下使
12、用 平板 热管 U形管 春夏秋三季使用的用户，可选择闷晒型、平板型或者真空管型太阳能热水器。全年使用的用户，可选择真空管型太阳能热水器；北方高寒地区，冬季气温低于零下25度的地区，全年使用，可选择热管型太阳能热水器。 洗澡人数多，选采光面积大一点的，反之，可选小一点的。 牢固可靠，防风雪、防雷雨 不破坏楼房防水层 防漏电 管路及保温规范 与建筑相协调 落水使用 顶水使用 太阳灶就是利用太阳能直接炊事的装置。目前推广使用的太阳灶主要有箱式太阳灶和聚光式太阳灶。 一、箱式太阳灶一、箱式太阳灶 箱式太阳灶是一个一面透光、其余四周用绝热保温材料保温的箱体。箱式太阳灶结构简单，成本低廉，使用方便，箱式太
13、阳灶的温度低于200，可以用来蒸馒头、做包子、焖米饭、炖肉、烤红薯等。 二、聚光式太阳灶二、聚光式太阳灶 聚光式太阳灶利用了抛物面聚光的特性，大大地提高了太阳灶的功率和聚光度，锅底温度可达500左右，可以用来煮炒食物、烧开水等。但聚光式太阳灶较箱式太阳灶结构复杂，成本也较高。一、箱式太阳灶一、箱式太阳灶二、聚光式太阳灶二、聚光式太阳灶 太阳房的概念 太阳房是一种能够集热、蓄热、分配所积存的热能的建筑。 太阳房的分类 主动式太阳房由太阳能集热系统、贮能系统、备用能源系统、房间供暖能量的输送系统等组成。 被动式太阳房 利用建筑本身作为集热装置，依靠建筑方位的合理布置，以自然热交换的方式（辐射、对流
14、、传导）使建筑物在冬季尽可能多地吸收和贮存热量，已达到供暖的目的。 主动式太阳房主动式太阳房 让阳光直接加热采暖房间，把房间作为太阳集热器、贮热器和配热装置的综合体。 白天有阳光时，墙和地板吸热，夜晚向外释放热量，使室温维持在一定的水平。只要有一定的房檐，夏天就能避免阳光直射，同时由于墙体得隔热性能较好，因此，夏季可得到比较凉爽的效果。 它是被动式太阳房中最简单的一种。 阳光首先照射到带玻璃外罩的集热墙上，然后通过墙体传热和空气流动两种方式向室内供热 夏季时，打开夏季用风口，室外空气经位于房屋北面的风口进入室内，使室内保持较凉爽的感觉。 集热蓄热墙式和直接收益式太阳房的混合变形。 它是将玻璃和
15、墙体之间的空气增值层加宽，形成一个可以使用的空间附加温室。 它是在屋顶金属顶棚台板之上放置装满水的密封塑料袋作为贮热体，可冬夏两季使用。 冬季采暖：冬季采暖：白天敞开保温板，使贮热体暴露在阳光下吸收太阳辐射能；夜晚将保温板盖上，贮热体从天棚辐射到下面的房间，也有一部分通过空气热对流传到室内。 夏季降温：夏季降温：夜里敞开保温板，水袋向外散热降温；白天盖上保温板，防止太阳照射，同时贮热体中的冷水吸收下面房间的热量，使室温下降。 以花格墙作为集热蓄热白天：白天：打开保温板5，太阳能将花格墙内的空气加热，由于被加热的空气不进入室内，而围绕集热墙循环加热集热墙本身夜晚：夜晚：关闭保温板5，开启室内上下
16、风口，花格墙与室内空气对流换热。 集热器安装在低于建筑地面标高以下，贮水箱安装在高于集热器的位置，形成自然循环（热虹吸） 白天通过集热器加热贮水箱内的水，夜晚贮水箱向室内散热。 南立面采用“热镜”玻璃窗。向外的热损失减少50%以上。 “热镜”后面安装特制百叶窗，冬天可使阳光反射到天花板上，减少阳光直射产生的炫光，同时增加房间后半部的光照；夏季可以将阳光反射到室外，所以夏季室内比较凉快。 在天棚和南窗下装有一种相变材料，其相变温度为23。白天相变材料吸收热量而变为液体；夜晚，室内温度降低时，相变材料放出潜热。 一、太阳电池的种类一、太阳电池的种类 太阳能电池电源系统的组成太阳能电池电源系统的组成
17、 三、太阳能电池的应用领域三、太阳能电池的应用领域 四、户用太阳能电源四、户用太阳能电源 硅太阳电池硅太阳电池1 1、单晶硅太阳电池、单晶硅太阳电池 光电转换效率 1216%。 最新实验室效率可达到21%。2 2、多晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池 光电转换效率 1113%。 最实验室效率可达到16.9%。3 3、非晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池 光电转换效率6%。 最实验室效率可达到15%。 非晶硅电池存在衰减效应。 其它太阳电池其它太阳电池1 1、化合物薄膜太阳电池 2、 砷化镓太阳电池 3、 聚光太阳电池 4、光电化学太阳电池 单晶硅组件 效率:1314% 多晶硅组件 效率:12-13% 非晶
18、硅组件 效率:56%品质判断: 功率 效率 外观: 硅片颜色基本一致 焊带与焊点是否均匀 功率: 对比法1、相同功率太阳电池向同一蓄电池充电2、串联电流表，同仰角与方位角3、好的太阳电池电流大，效率高，功率足 有过充过放保护 有反接保护 有温度补偿 有PWM模式设计 自耗电少 有防雷保护 过充保护 过放保护 自耗电检测:1、直流电源接入控制器蓄电池端2、路灯控制器DC12V10A，超过10mA 为自耗电大。一般为5-7mA 普通铅酸蓄电池 密封蓄电池 胶体蓄电池 镍氢电池 锂电池品质判断: 容量 充放电性能 容量测试 1、控制器接蓄电池，接灯具 2、安培小时= 放电容量 充放电实验 1、放电80%后再充满 2、5次循环放电容量不变，基本合格 低压钠灯 高压钠灯 金属卤化物灯 节能灯 LED灯航天航空领域航天航空领域 人造卫星、空间太阳能电站、宇宙飞船等。机场灯标、太阳能飞机等通讯设备通讯设备军用通讯台站、步话机、微波中继站、小型通讯机、无线电话等。航运航运 航标灯、浮标等、灯塔、浮子障碍灯等。气象气象无人气象台、积雪测量计、水文雨量测量仪等。农业农业 电围栏、黑光灯、森林火灾红外探测仪等 日常生活日常生活 电视机、收音机、计算器、电子手表、充电器、太阳能游艇等 直流电源直流电源 交流电源交流电源 交流电源交流电源
