哪種太陽能發電效率較高？ - 手錶
By Kristin
at 2005-09-22T00:00
我知道有兩種發電方式
一種是使用太陽能電池：主要是利用光子推動電子，產生電流。
另一種是使用太陽光的熱能：利用凹面鏡聚焦使水變成蒸氣推動渦輪機。
哪一種的效率較高呢？
來自太陽的輻射，能夠產生熱，引起化學反應，或直接發電。太陽是一個極為強大的能源，而太陽輻射更是地球接受的最大能源，但地球表面太陽能的強度十分低。部分是由於地球的大氣和雲吸收和散射了54％的入射陽光。儘管如此，由於太陽能的無償和無窮盡地供應以及它的無污染特性，在20世紀，它作為能源的吸引力不斷增強，這是礦物燃料如石油和煤所不可比擬的。 到達大地的陽光中，包含約50％的可見光，45％的紅外輻射和小部分殘餘的紫外輻射。這些輻射既可轉換為熱能(熱量)，也可轉換為電能，不過前者較易完成。用於收集太陽能並將其轉換為熱能的設備主要有兩類︰平板集能器和聚焦集能器。由於地球表面的太陽輻射強度很低，兩種集能器的面積必須很大。甚至在世界溫帶的陽光充足區域，聚集足夠一個人一天使用的能量，集能器必須要有約40平方公尺(430平方呎)的表面積。 應用最廣的平板集能器由一塊覆蓋著一或兩片玻璃的塗黑的金屬板組成，靠照射到集能器上的陽光加熱。這熱量轉移到流經板背面的水或空氣等傳熱流體中。這熱量可直接利用，或者轉移到另一介質中儲藏起來。平板集能器通常用來熱水或取暖。用絕熱容器儲存晴天時加熱的水，供夜間或多雲時使用。這類系統能從儲存容器中取出熱水供家用，也可使熱水流經地板或天花板中的管道以取暖。平板集能器一般將傳熱流體加熱到66∼93℃(150∼200℉)。這類集能器的效率(即轉換為可用的能量與所接受的能量之比)範圍為20∼80％，視集能器的設計而定。 需要較高溫度時，得使用聚焦集能器。這類設備將陽光從廣大表面上反射並焦聚到一個塗黑的小接收器上，光的強度大大增強，產生高溫。稱為太陽爐的經仔細校直的反光鏡陣列能聚焦足夠多的陽光使接收靶加熱到2,000℃(3,600℉)或更高些。這些熱量能用來研究高溫下的物質性質，或用於循環產生蒸汽的鍋爐，為蒸汽渦輪發電廠提供蒸汽。太陽爐已成為高溫研究的重要工具。為了產生蒸汽，可將活動反光鏡排列得能使大量太陽輻射集中到塗黑的管子上，水循環地流過這些管子並獲得熱量。 用光電池可將太陽輻射直接轉換成電能。在這類電池中，當光照射到金屬和半導體(例如矽)間或兩個不同半導體間的結上時，就能產生很小的電壓(參閱光電效應〔photovoltaic effect〕條)。單個光電池產生的電壓不到1伏特。像現代的太陽電池組那樣，把大量的單個電池聯結起來，可以產生超過1瓩的功率。最新式光電池的能量效率只有約7∼11％，即只有這樣大的分值的輻射能轉換為電能。因為太陽輻射強度低，所以要用龐大和昂貴的這類光電池組以產生中等數量的動力。因此，由太陽光操作的光電池組至今只用於低動力的場合——例如計算機和手錶的動力源。較大的電池組已用來為氣象和通信衛星提供動力。 此外，太陽能還有為其他目的的小規模應用。在一些國家中，特殊設計的太陽灶可用於烹飪，並利用太陽能將海水蒸發而製鹽。太陽能的潛力是巨大的，因為地球每天接受的太陽能約是全世界發電量的20萬倍。雖然太陽能本身是無償的，但其收集、轉換和儲存費用高，因而限制了它的開發。
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