儀器視角看太陽能與環(huán)境保護

[2018/10/10]

近日，有媒體報道稱，天津大學封偉教授團隊在國際上首次系統(tǒng)闡釋厘清偶氮苯對太陽能光熱燃料的重要作用，這一研究有助于顛覆傳統(tǒng)太陽能技術(shù)存在的效率低下、輻射分散、蓄能不穩(wěn)定等諸多問題，為太陽能高效利用打開新篇章。

  近年來，如何運用好太陽能是眾多科研機構(gòu)研究的重要課題之一。狹義上來講，太陽能的利用涉及了光熱轉(zhuǎn)化和光電轉(zhuǎn)化兩方面的知識；而廣義上來說，風能、化學能、水能等與太陽有密切聯(lián)系的新型可再生能源都可以稱之為太陽能。作為一種可再生、能量大的清潔能源，太陽能和環(huán)境的關(guān)系可以說是相輔相成，今天小編就站在儀器的角度來聊一聊太陽能。

  光熱發(fā)電和光伏發(fā)電

  先來簡單的介紹一下太陽能發(fā)電的方式，一般來說，太陽能發(fā)電形式有光熱和光伏兩種。光熱發(fā)電實際上運用的是太陽輻射產(chǎn)生的熱能，通過光-熱-電的裝換方式，先通過太陽能集熱器，將光能轉(zhuǎn)化為熱能。接著，通過水蒸汽驅(qū)動汽輪機的原理，將熱能轉(zhuǎn)化為動能并進行發(fā)電，實現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化為電能的過程。這種方法從原理上來說，只是將傳統(tǒng)火力發(fā)電中，生物能轉(zhuǎn)化為熱能的過程進行了替換，缺點較為明顯——熱能產(chǎn)生效率遠低于火力發(fā)電，成本又十分昂貴。

  而光伏發(fā)電則是一種更為直接的太陽能發(fā)電方式。原理上來說，光伏發(fā)電直接運用光伏效應，借助半導體光電二極管，直接將光能轉(zhuǎn)化為電能。是目前公認的一種具有相對永久性、環(huán)保性、靈活性的技術(shù)。

  太陽能與環(huán)境保護之間的關(guān)系

  太陽能與環(huán)境之間其實是一個因果循環(huán)、相互影響的關(guān)系。首先，太陽能近年來得到全球范圍的重視，離不開傳統(tǒng)火力發(fā)電存在的兩個問題。

  其一，火力發(fā)電需要大量地燃燒煤炭、石油等不可再生資源，隨著時間的推移，可供人類開采使用的不可再生能源逐漸減少，并且存在枯竭的可能。同時，開采石油等能源，本身會對環(huán)境產(chǎn)生一定的破壞，無論從能源利用，還是環(huán)境保護來說，都違背社會倡導的可持續(xù)發(fā)展方向。

  另一方面，就是火力發(fā)電的排放問題。大量地燃燒煤炭、石油勢必會產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮等污染氣體，以及造成PM2.5超標的情況，引起霧霾等大氣污染問題，直接破壞環(huán)境。

  事實上，無論是土壤沙漠化還是霧霾，污染一旦產(chǎn)生，除了會讓人們陷入治理難的問題外，還會影響太陽能發(fā)電的工作環(huán)境和效率。太陽能發(fā)電雖然擁有許多優(yōu)點，但不可否認的是，其具有一定的局限性。換言之，想要有效的運用太陽能，確保光照很重要。霧霾會引起光線受阻自然不必多說，而土壤沙化，會讓原本適宜太陽能集中發(fā)電的空曠地勢受到影響，破壞太陽能發(fā)電的有利環(huán)境。

  總而言之，對于環(huán)境來說，太陽能發(fā)電是一種有效避免煤炭、石油等開采、使用引起環(huán)境污染的有效途徑；對于太陽能發(fā)電來說，良好的環(huán)境時增加發(fā)電效率的基本條件。

  環(huán)境檢測與太陽能采集

  前文提到過，廣義上來說，風能、化學能、水能都屬于太陽能，其原因在于風能、化學能、水能的產(chǎn)生，都離不開太陽的作用。所以，無論是通過太陽能電池直接轉(zhuǎn)化太陽能還是通過潮汐發(fā)電、風力發(fā)電收集能源，環(huán)境對于新能源運用都有著不容小噓的意義。目前，針對太陽能發(fā)電站、風車發(fā)電、潮汐發(fā)電站的建立，除了需要運用大量的儀器進行事先評估外，在發(fā)電站建立后，還需要建立嚴苛的自然環(huán)境檢測系統(tǒng)，確保發(fā)電站設(shè)備安全及發(fā)電效率。可以說，環(huán)境檢測儀器對于太陽能運用是不可或缺的幫手之一。

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