如何高效利用太阳能

时间:2023-11-16 15:29:03

有一种想法很吸引人,就是用太阳能来加热发动机的锅炉。人们已经精确地计算出在太阳的照射下,与日光垂直的大气外层每平方厘米每分钟获得的能量了。这个数值是固定的,被称为“太阳常数”。

“太阳常数”的数值为每分钟每平方厘米2卡。

不过太阳的热量并不能全部到达地球,大约每2卡的热量中有半卡会被大气吸收。所以,在太阳直射下的地球表面,每分钟每平方厘米地球表面获得的热量约为1.4卡,也就是每分钟每平方米获得14000卡(14千卡)的热量,而每秒钟每平方米可以获得0.25千卡的热量。由于1千卡大约相当于4.18焦,所以日光每秒垂直照到1平方米的地面上可以提供大约1焦耳的能。

只有当阳光垂直照射,而且100%转化为功的时候,太阳辐射才能做这么多的功。不过,太阳能的实际利用率根本达不到,效率还不到5%。20世纪早期,最有效能的阿博特太阳能发动机的利用率最高能达到15%。

将太阳的热能转化为机械能的利用率不高,但用来加热却比较容易。比如,太阳能热水器就是一种非常普遍且利用率很高的太阳能装置,它能为家庭、浴室、旅馆、工厂等,提供热水。在夏季,太阳能作用下的水温可以达到50℃。而且太阳能热水器的构造简单,制作成本低廉。在北纬45°至南纬45°间的城乡地区非常适合推广( 图 )。因为这一区域的日照时间长,每年超过2000个小时。目前,全世界至少有几百万台太阳能热水器在工作。

如何高效利用太阳能

图 在屋顶上安装的太阳能热水器。

此外,还有可以用来蒸煮食物的太阳能太阳灶、可以用来干燥农副产品的太阳能干燥器。在广大农村,特别是燃料匮乏的地方,太阳能源的应用潜力很大。

在一些干旱的沿海、海岛地区,以及内陆咸水地区,人们可以使用太阳能蒸馏器转化制造淡水。另外,在一些现代化建筑的设计中,工程师们正努力研制太阳能取暖装置。