一、太阳能是依靠什么变成电流的
太阳能是一种清洁的绿色能源,半导体发光二极管(LED)也是一种环保、节能、高效的固态电光源。太阳能作为地球上真正取之不尽的清洁能源,将是未来最理想的绿色新能源,目前其利用的有效途径便是利用光伏发电技术将太阳能转化为电能。LED是一种能将电能转化为可见光的半导体器件,凭借其节能无污染的特点已运用于很多行业的照明领域中,因此集成了太阳能光伏发电和LED固态照明优点的太阳能LED照明系统,实现了新一代能源和新型光源的完美结合。
1. 太阳能光伏发电的原理:
太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件,利用半导体材料的电子学特性,当太阳光照射在半导体PN结上,由于P-N结势垒区产生了较强的内建静电场,因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴或产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴,在内建静电场的作用下,各自向相反方向运动,离开势垒区,结果使P区电势升高,N区电势降低,从而在外电路中产生电压和电流,将光能转化成电能。
太阳能光伏发电系统大体上可以分为两类,一类是并网发电系统,即和公用电网通过标准接口相连接,像一个小型的发电厂;另一类是独立式发电系统,即在自己的闭路系统内部形成电路。并网发电系统通过光伏阵列将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电,经过逆变器逆变后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。而独立式发电系统光伏阵列首先会将接收来的太阳辐射能量直接转换成电能供给负载,并将多余能量经过充电控制器后以化学能的形式储存在蓄电池中。
二、世博会场馆有哪些最新的科技成就
世博网5月9日消息:在今天下午世博会新闻中心举行的新闻发布会上,上海市科委主任寿子琪说,本届世博会节能减排将有明显效果。
据介绍,为体现“绿色世博”和“低碳世博”理念,本届世博会实现了1017辆新能源汽车在园区内外的大规模商业化运营,是世界上规模最大、品种最多、负荷最大的新能源汽车的集中运用,预计将节约传统燃油约10000 吨,减少有害物质排放约118 吨,减少温室气体排放约28400 吨。
同时,本届世博会在园区对太阳能光伏发电技术的大规模应用,总装机容量达到约5兆瓦,系亚洲最大的光伏建筑一体化并网发电系统;园区LED照明用量达20万盏,也是目前情况下世界上绝无仅有的。
本届世博会还实施了江水源热泵系统,总装机容量为75000千瓦,与传统水冷式冷水机组加锅炉相比可以节省10%-30%的运行费用;与空气源热泵相比,夏季节省40%以上,冬季节省30%以上的运行费用。
园区内的世博中心大厦还率先获得中国绿色建筑最高认证,总能耗低于国家节能标准规定值的80%,节能率达到62.8%,预计每年可节约2160吨标煤。
寿子琪表示,通过上述项目的实施,将实现上海世博会园区的“低碳排放”。其中,园区内公共交通工具为“零排放”;而建筑和照明的二氧化碳排放,将预计减少30%。
寿子琪还透露,本届世博会还在安全饮用水保障、环境修复、垃圾无害化处理等方面开展了系列技术攻关和成果应用,从而实现园区内雨污水收集处理率达到100%、综合利用率达到30以上,工程废弃物和垃圾100%回收利用、资源化利用50%以上的目标。
寿子琪最后表示,本届世博会的举办,正逢国际金融危机之后,全世界经济企稳回升之时,各国都在思考并寻找新的经济增长动力。作为成果推广和应用的舞台,世博会为全球新兴产业的发展提供了发展契机。各国在世博会中展示的新能源、新材料、信息技术等大批新技术和新成果,通过后续的应用和产业化,无疑将对战略性新兴产业的发展起到重要推动作用。同时,世博会中所运用的许多创意、设计新理念和手段,也为知识服务业的发展提供了机遇和动力。
他表示深信,中国2010年上海世博会将为科技成果的转化应用提供新的机遇,并为新一轮科技创新提供思想引领和创意动力。
三、目前地球上有哪些新能源?
太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式
广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。
利用太阳能的方法主要有:太阳电能池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。
太阳能可分为2种:
1.太阳能光伏 光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分,故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源,较复杂的光伏系统可为房屋照明,并为电网供电。 光伏板组件可以制成不同形状,而组件又可连接,以产生更多电力。近年,天台及建筑物表面均会使用光伏板组件,甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分,这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。
2.太阳热能 现代的太阳热能科技将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热能,方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。
核能
核能是通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2;,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。核能的释放主要有三种形式:
A.核裂变能
所谓核裂变能是通过一些重原子核(如铀-235、铀-238、钚-239等)的裂变释放出的能量
B.核聚变能
由两个或两个以上氢原子核(如氢的同位素—氘和氚)结合成一个较重的原子核,同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应,其释放出的能量称为核聚变能。
C.核衰变
核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式,因其能量释放缓慢而难以加以利用
核能的利用存在的主要问题:
(1)资源利用率低
(2)反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素,其最终处理技术尚未完全解决
(3)反应堆的安全问题尚需不断监控及改进
(4)核不扩散要求的约束,即核电站反应堆中生成的钚-239受控制
(5)核电建设投资费用仍然比常规能源发电高,投资风险较大
海洋能
海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点,是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。
波浪发电,据科学家推算,地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。目前,海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。大型波浪发电机组也已问世。我国在也对波浪发电进行研究和试验,并制成了供航标灯使用的发电装置。
潮汐发电,据世界动力会议估计,到2020年,全世界潮汐发电量将达到1000-3000亿千瓦。世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站,发电能力24万千瓦,已经工作了30多年。我国在浙江省建造了江厦潮汐电站,总容量达到3000千瓦。
风能
风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比,具有明显的优势,它蕴藏量大,是水能的10倍,分布广泛,永不枯竭,对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。
风力发电,是当代人利用风能最常见的形式,自19世纪末,丹麦研制成风力发电机以来,人们认识到石油等能源会枯竭,才重视风能的发展。
1977年,联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。该风车高150米,每个浆叶长40米,重18吨,用玻璃钢制成。到1994年,全世界的风力发电机装机容量已达到300万千瓦左右,每年发电约50亿千瓦时。
生物质能
生物质能来源于生物质,也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式,它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富,而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨,其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍,但目前的利用率不到3%。
地热能
地球内部热源可来自重力分异、潮汐磨擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。我国地热资源丰富,分布广泛,已有5500处地热点,地热田45个,地热资源总量约320万兆瓦。
氢能
在众多新能源中,氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出,将成为21世纪的理想能源。氢能可以作飞机、汽车的燃料,可以用作推动火箭动力。
海洋渗透能
如果有两种盐溶液,一种溶液中盐的浓度高,一种溶液的浓度低,那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后,会产生渗透压,水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水,而海洋中存在的是咸水,两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口,淡水的水压比海水的水压高,如果在入海口放置一个涡轮发电机,淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。
海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源,它既不产生垃圾,也没有二氧化碳的排放,更不依赖天气的状况,可以说是取之不尽,用之不竭。而在盐分浓度更大的水域里,渗透发电厂的发电效能会更好,比如地中海、死海、我国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖。当然发电厂附近必须有淡水的供给。据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计,利用海洋渗透能发电,全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。