太阳能

人们认真地考虑利用太阳能的问题，严格说只是最近二三十年的事。一般认为，人类进一步（或者说，真正大规模地）利用太阳能，是以法国比利牛斯山巅的巨大的太阳炉为象征的。1973 年，法国国家科研中心在南部比利牛斯山上的奥德约山村，修建了世界上第一个最大的太阳炉。即使到今天， 它依然是世界上最大的太阳炉。它的由 9000 块反射镜组成的、总面积达 2500

平方米、有 9 层楼那么高的聚光器，把安装在对面山上的 63 块巨型平面镜反射过来阳光，聚集到前面高塔上的炉子里，能够产生 3000℃的高温，可以在30 秒钟内把钢轨烧个洞。除了用它进行高温科学研究外，这座太阳炉每天还能生产两三吨氧化锆和氧化钍等耐火材料。从此以后，世界上许多国家都把研究太阳能的开发和利用作为重要的能源战略和政策。例如，1978 年美国总统卡特宣布，每年的 5 月 3 日为“太阳日”。这一天，美国的 450 个城市，

乃至世界上 30 个国家一百几十个地区，成千上万的人聚集在庭院里、广场上和公园里，举办新奇的太阳日活动。美国的总统、比利时的国王、英国的议员、著名的科学家、演员、老人和儿童都一起来“参拜太阳”。画有太阳日

徽记的气球和风筝冉冉升空，随风起舞。人们坐在草地上，用太阳能煮咖啡、烤饼干。演员和孩子们表演着有关太阳能的节目。此外，美国国会还在太阳能研究所建立了太阳能情报资料中心；又成立了一家资金为 4 亿 5 千万美元的太阳能开发银行，专门资助各种机构开发太阳能。

日本政府 1974 年制订了名为“阳光计划”的太阳能应用开发计划。其中， 把太阳能发电、太阳光发电、太阳能取暖与致冷系统、太阳能热水系统、民用和工业用太阳能系统等作为开发重点。该计划的执行，使日本跃入世界上开发利用太阳能的先进国家。目前，日本的太阳热发电站和太阳能电池等都已达到世界一流水平，特别是在研制单晶硅体材料的太阳光电池方面，居世界领先地位，并在 1989 年研制出了当时世界上转换效率最高的单晶硅太阳光电池。这种电池的转换效高达 18.1％，而一般的在 15％左右。1988 年初， 日本的一位研究人员还提出了一个联合利用太阳能发电和超导输电技术的庞大计划。他设想，在全球布置好一些太阳能发电站，采用超导电缆把日本、美国、前苏联、西欧和中国等连接起来，再利用地球自转产生的时差，来满足全球对电力的大量需求。

除美国和日本等国家外，法国、澳大利亚、德国、荷兰、瑞典和希腊等国对开发利用太阳能也都比较积极，并取得了很好的成绩。国际标准化组织已在澳大利亚的悉尼市成立了一个着手制订太阳能工业国际标准的组织—— 太阳能技术委员会。澳大利亚科学院正在积极推行一项研究计划，以保证到2000 年全国所需能源的 1/4 来自太阳能。瑞典也发表了雄心勃勃的“太阳瑞典”计划。

我国太阳能资源十分丰富，占世界第二位。太阳能年辐射总量超过 140 千卡/平方米（全年日照 2000 小时以上）的地区约占全国面积的 2/3。特别是华北、西北和青藏高原，干旱少雨，全年日照超过 2500 小时；西藏的日喀则和拉萨更是得“日”独厚，号称“日光城”。总之，我国利用太阳能的潜力很大，开发研究与实际应用近期业已起步，有许多工作等待我们，特别是少年儿童——新世纪的主人们去做。

利用太阳能有两种途径：光利用和热利用。

太阳辐射的光子能引起物质的物理和化学变化，光利用有三种主要形式：（1）光合技术。即生物转换，植物通过光合作用产生出有机物质，这些有机质作为燃料时，可以直接燃烧，也可以加工成沼气或乙醇等，我们将在下一部分“柴草木禾的重新开发——生物质能”中详述；（2）光化学技术， 即把化合物分解，如把水分解成氢和氧，然后把氢作为燃料，这种方法目前的效率还很低；（3）光电技术，即用太阳能电池直接把太阳能转换成直流电能。光电技术为没有电网的边远地区提供电力开辟了道路。光电技术发展很快，硅太阳电池板的转换效率从 5％提高到将近 20％，太阳能电池从单晶硅发展到多晶硅和非晶硅，后两种虽然转换效率稍低，但成本大大下降，每峰瓦（在太阳能密度 1000W/平方米的情况下）的成本从 50 美元降到 5 美元以下。

太阳能的热利用也可以分为三种。（1）高温系统。用旋转抛物面反射镜组成盘状集热器，持续追踪太阳光，将热量集中起来，驱动热机发电。单机发电功率可达 25 千瓦。现已制成 3—5 万千瓦的太阳能汽轮发电机系统。（2） 中温系统。用柱状抛物面反射镜把阳光集中在管状吸收器上，用来生产工业用蒸汽。（3）低温系统。在 100 度以下温度运行，主要用于建筑物采暖和制

冷以及供应热水。