太阳能如何发电?
寻找新能源时,人们当然会想到不断地给大地以光和热的太阳。太阳表面温度高达6000℃,内部不断进行核聚变反应,据推算足以继续利用太阳能的技术已经越来越引起科学家们的关注进行热核反应达数千亿年。太阳以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量。照射在地球上的太阳能非常巨大,大约40分钟照射在地球上的太阳能,便足以提供全球人类消费一年的能量。据估计,太阳每3天向地球辐射的能量就相当于地球所有矿物燃料能量的总和。而且它绝对干净,没有污染。所以太阳能堪称是最为理想的清洁能源。壳牌石油公司经过长期研究后得出结论:“21世纪的主要能源将是太阳能”。
由于现在所用的矿物能源储量有限,而且燃烧时产生大量的二氧化碳,造成地球气温升高,生态环境恶化。因此各国加强了对太阳能发电研究开发,并有了明显的进步。由于太阳能发电是无污染、无噪音、无能耗、运行维护简单、使用寿命长、规模灵活,既能一家一户的分散供电,也可大规模集中供电,故始终受到人们的青睐。
人类利用太阳能有3个途径:
光热转换,光热转换即靠各种集热器把太阳能收集起来,用收集到的热能为人类服务。
光化转换,光化转换即先将太阳能转换成化学能,再转换为电能等其他能量。植物靠叶绿素把光能转化成化学能,实现自身的生长与繁衍,若能揭示光化转换的奥秘,便可实现人造叶绿素发电。
光电转换,光电转换即将太阳能转换成电能。主要分为太阳热发电和太阳光发电两大类。太阳热发电利用太阳辐射产生的热能生产蒸汽来推动汽轮发电机发电。太阳光发电是利用光电池效应原理,将太阳光直接转换成电能,又称光电池发电,也称光伏发电。
在工业发达国家,在光伏发电方面发展很快,仅荷兰、德国、美国和印度4国,光伏电容量已达21.3万千瓦以上,约占全球光伏电容量的39%。荷兰目前太阳能电池板总面积达8万平方米。德国已安装的太阳能电池的容量超过1.5万千瓦。印度目前的光伏发电容量达到了10万千瓦。
我国国土广阔,太阳能资源非常丰富,全国太阳能辐射总量达930~2330千瓦·时/(平方米·年)的地区占全国总面积的2/3以上。尤其是我国青藏高原大部分地区辐射量超过2000千瓦·时/(平方米·年),年日照时数超过3000小时,在世界上属高值区之一,具有很高的开发利用价值。
我国在光伏发电方面,经过多年的研究、开发,已有相当的水平、理论和应用基础。我国的单晶硅太阳能电池及组件,性能稳定,能量转换效率达12%左右。已在秦皇岛、昆明、宁波、哈尔滨、开封等地分别建成太阳能电池的专业生产厂,总设计能力为4500千瓦。太阳光电技术已在交通、通讯、电视、气象、石油、国防等领域广泛应用,也在解决边远地区和无电地区群众生活用电方面发挥一定作用。光伏电池的发展很快。目前的主要问题是光电池的成本高。我国太阳能电池累计用量已超过6000千瓦,我国的光伏电的使用量约1200千瓦,还在不断增加,目前光伏电的总容量达7万千瓦。
德国研制成功了一种新型太阳能存储器,为充分利用太阳能发电和供暖创造了条件。其工作原理是先用聚光镜将太阳光聚集起来,利用太阳光的热量使镁氢化合物分解,产生作为反应媒介的氢气,然后将氢气输回到镁床。在这样连续不断地化学反应过程中产生热量。然后根据需要随时释放出热量,用以发电或供暖。
德国巴符州太阳和氢气研究中心研制的太阳热发电装置,由一面钢质抛光凹面反射镜和一部发电机组成。反射镜直径7.5米,发电机安装在镜的焦点上。焦点的聚光温度达600~800℃。该装置的发电能力为9千瓦。
以色列发明一种太阳能转换成化学能的发电和取暖装置。它由太阳能采集器和化学反应器构成。当集热器将太阳光聚集成束状并照射在金属钠蒸发器上时,因受热而产生的蒸发物被送入凝结器内凝结。在凝结过程中,释放出来的热量又促使反应器内的甲烷同一氧化碳发生反应,生成氢气和二氧化碳,并通过管道送入采暖器,转换成高温液体,便可作室内发电或取暖用。
日本开发出一种太阳能发电装置,将太阳光照射到密封在玻璃罩中的二氧化氮时,太阳光与二氧化氮发生反应,产生光化学烟雾,使二氧化氮的吸光能力增强,大量吸收紫外线,而自身又分解成一氧化氮和原子态氧,结果玻璃罩内气体越来越高,压力就越来越大,藉此推动装置工作。
日本三洋机电公司推出一种家庭用太阳光发电系统,置于屋顶或阳台,由光电池产生的直流电,经逆变器转换成交流电,分成两路。其中一路与家用电器相接;另一路经卖电电表和买电电表与电力公司的供电线路相联。当白天光电池所产生的电力,除家用电器消耗外,如有多余,则经卖电电表输入供电电网。如遇夜晚或阴雨天,则由供电电网经买电电表输入电力。
罗马尼亚一疗养区正在建造一幢装有太阳能取暖、供冷装置的旅馆。在这幢多层楼房的所有可面向太阳的屋顶部位,安装有外形如轻便遮阳棚的太阳能收集器。收集器里晒热了的水能对蓄热器加热,而蓄热器又使空气变热,热空气则循环于各房间的夹墙之间。在夏天,这套装置能供应冷气。夜里,新鲜空气通过蓄热器使其冷却。白天,外部空气在输送到房间之前,流经这个逐渐冷却的热交换器。这样,房间里将能享受到类似夏日海滨的清新空气。
芬兰发明一种手提式“家用太阳能电站”,在其蓄电器里装有半导体硅光电网路,藉以吸收太阳光并转换成电能,足够电剃须刀、电脑和电视机等使用3~4小时,同时还能为收音机的干电池充电。
美国加州公用局正在同德克萨斯仪器公司联合开发一种太阳光发电装置,拟在加州的阳光地带推广。每个住户在自家的屋顶上安装一台0.9平方米的太阳光发电装置,每年可发电2000度,相当于每个住房用户平均用电量的1/3,而装置的价格还不足3000美元。
以色列一个经济发达国家,他的国内经济是呈多元化的,其经济的主要来源有,信息产业、国防工业、旅游业、奶品业、教育业、农业,对外投资、美国提供经济援助等多种方式获取经济来源,因为其收入来源众多,此处重点只介绍信息产业、国防工业、农业收入这三种收入方式。
1、信息产业是以色列国民经济的支柱产业:
以色列是世界上除了美国硅谷外高科技最为集中,创业密度最高的地区,新兴公司数量仅次于美国位居世界第二,高新技术出口占全部出口收入的百分之七十,电子产品出口占全部工业品出口的百分之四十,其软件产业已成为国际软件业的一支主要力量。
2、国防工业:
国土面积狭小的以色列长年战争不断,因此以色列政府高度重视军事企业的发展,在军事工业领域,以色列的武器装备多处于国际先进水平,因此如今的以色列已成全球军火出口巨头,将其制造的导弹系统与枪支经常出口到有需要的发展中国家,世界军火最大购买商之一的印度是其主要客户。
3、农业收入:
以色列在中东地区是已完全实现科学灌溉的国家,以色列地处沙漠地带边缘水资源严重匮乏。严重缺水使以色列在农业方面形成了特有的滴灌节水技术,充分利用现有水资源,以色列人利用自已高超的智慧,他们将自已国土大片沙漠变成了绿洲,让仅占全国总人口不到百分之五的农民不仅养活了自已的国民,还大量出口优质水果、蔬菜、花卉等农副产品,为自已国家增加外汇收入来源。
除上述着重介绍的收入来源之外,以色列在旅游业、奶品业、教育业、对外投资等方面形成了自己独特的发展模式,这些行业都为以色列带来了可观的收入。
1980年9月以色列贝京政府正式批准了一项在地中海和死海之间开凿运河的计划。这项计划打算引地中海水流入死海,利用巨大落差发电。引水运河将经过加沙地带。这是以色列政府企图继续占领加沙地带并损害约旦利益的发电工程计划。倘若引水工程完成,死海水面将上升,约旦在死海南端的大型化工工厂将被水淹没。
死海湖面比海平面低392米。以色列计划由加沙的卡梯夫以南到死海沿岸的埃因•博刻克开挖一条1100千米的水道,将地中海水引入死海。其发电量将等于以色列全部能源需要的15%。这项工程计划8年完工,投资将达7亿美元。
联合国大会特别政治委员会12月7日以114票赞成、两票反对通过一项决议,要求以色列取消在地中海和死海之间开凿运河的计划。美国和以色列投了反对票。
决议呼吁安理会采取措施制止这项工程,并且要求联合国秘书长对这条运河在约旦和被占领的巴勒斯坦土地上将产生的影响进行调查,并且提出报告。决议还呼吁所有国家不要参加这项工程。
一、强大的民族凝聚力和自强不息的精神,是以色列国家发展永不枯竭的原动力。犹太民族是一个苦难深重的民族。历史上数次大迁徙、大流散,犹太人惨遭奴役、驱逐和杀戮。尤其是第二次世界大战期间,有600万犹太人被德国纳粹杀害。“逆境生人”,这些历史遭遇没有使犹太人灭绝,也没有使之屈服,相反却锤炼了犹太民族高度的爱国主义和不屈不挠的抗争精神。世界上犹太人大约有1200万人,其中一半生活在以色列,一半散居国外。犹太人无论在哪里,都时时刻刻牵挂着自己的祖国,尽一切可能帮助和支持自己的国家。凡犹太人居住地都有犹太社团,他们千方百计地设法影响驻在国对以色列的政策,其中以美国的犹太集团为最大,对美国对以色列政策的影响也最大。散居国外的富有犹太人不但回国投资,也大笔大笔地捐款给学校、研究机构和慈善事业。犹太民族自强不息、奋斗不止、勇于创新的精神,一直为人们所称道。正是靠着这种精神,犹太民族哺育出众多杰出的历史人物。被称为改变世界历史的伟人马克思就是犹太人,著名科学家爱因斯坦也是犹太人。据统计,诺贝尔奖金获得者中,30%以上是犹太人。正是靠着这种精神,犹太民族变荒漠为良田,变贫穷为富裕,变积弱为强盛。这种精神,有改天换地的力量。
二、重视教育,把知识教育和传统教育结合起来,提高民族的综合素质。以色列重视教育,把教育看作是开创未来的关键。其主要做法,一是对教育的投入一直很高,始终保持在占GDP的9—12%。政府为每个小学生每年花费3938美元,为每个大学生花费11036美元,均高于其他发达国家。以色列犹太人中受过高等教育的占38%,受过中等教育的占70%,这在世界上也是名列前茅的。二是将教育置于法律的基础上,成为教育法制化国家。“义务教育法”规定5—17岁孩子必须接受免费义务教育,18岁未学完国家规定课程的成年人要学完高中课程。此外,还有“国家教育法”、“高等教育委员会法”、“学校督导法”、“特殊教育法”,从教学内容到具体管理,从一般培养到特殊教育,甚至对学生的课时都做了规定。三是注重启发式教育。无论是中学还是大学,教学都比较宽松。但对中小学课时做了规定,学校教育每周4天,每天不得少于8小时,周末学习一天不得少于5小时,星期五不得少于4小时。这些规定是要学生把课程主要消化在学校里和课堂上,减轻学生负担,没有繁杂的家庭作业。四是注重课外教育。参观展示二战期间犹太人悲惨遭遇的“大屠杀博物馆”是每个学生的必修课。学校还组织学生参观众多的博物馆、展览馆、农产品展览、花卉展览等,使学生接受爱国主义教育和广博的课外知识。五是部队教育作为青年人成长教育的重要一环。凡满18—26岁的犹太人,男子服兵役三年,女子一年半。这实际是学校教育的继续。在军队青年人接触一些先进的武器装备,培养了必备的各种技能,同时培养团队精神,团结协作,互相支持。这都为今后工作奠定了良好的基础。
三、科技立国,科技兴国,使以色列在当今世界综合国力的竞争中出奇制胜。以色列前副总理兼外长西蒙·佩雷斯曾说过,在以色列这样的国家,不靠天、不靠地、就是靠科技。以色列年均降雨量200毫米,水资源严重缺乏,荒漠化土地占土地总面积的60%。多年来以色列在农业科技的研发、治理荒漠化土地、节水农业、工厂化农业、作物品种的改良和推广、生态农业、植物保护等方面取得的成就举世瞩目。农业人口由当初占全国人口的70%减少到现在的3%,小麦、花卉、水果、棉花等农产品不但自给有余,还大量出口。以色列高科技产业异军突起,信息产业已成为国民经济的支柱产业。新兴公司数量仅次于美国,居世界第二,高新技术出口占全部出口收入的70%。电子产品出口占全部工业品出口的40%。软件产业成为国际软件业的一支主要力量,是国际认可的软件设计中心。近年来,以色列在卫星图像、纳米技术、反导系统、农业新技术开发、太阳能发电、生物技术等领域都取得显著的成果。 以色列在发展高科技方面有以下值得注意的特点:一是以高质量的人力资源为后盾。以色列从事高技术研发的科学家和工程师的比例是世界上最高的。据1999年统计,每1万人中有145人,而美国是85人,日本是70多人,德国不到60人。以色列25%的劳动力在技术行业工作,这个比例也是世界上最高的。按人口平均,以色列科学技术出版物数量也是世界第一。二是有关法律及配套的政策规定,为高科技的发展创造了良好条件。科技方面的立法主要有“工业研发鼓励法”和“投资鼓励法”。前者规定政府向企业的研发项目提供一定比例的无息贷款,政府和企业共担风险,鼓励企业向高技术研发投资,推动高技术产业的发展。后者规定政府向具有一定条件的工业、旅游业及农业领域的投资项目提供一定比例的投资补贴以及减免税等优惠条件,吸引投资。以色列一向重视科技研发投入。2000年,研发投入占GDP的3.5%,在世界上属第三位。以色列还鼓励国防技术转移到民用,把整个高技术产业提高到一个新台阶。三是重视国际交流与合作。以色列把研发出来的科技成果作为资源,生产和出售知识产品,扩大在国际市场的占有份额,并通过科技合作,进一步提高自己的科技水平。以色列科技合作重点是美、欧和远东地区。最大合作伙伴是美国,其次是德国、法国等西欧国家;俄罗斯、乌克兰等国都有双边合作协议。以色列同我国也签有政府间科技合作协定。以色列和一些国家及地区设立了工业开发合作基金,和美国合作的基金达1亿多美元。以色列科学家发表在国外杂志的科学论文有1/3是同外国科学家合作的。绝大多数大学毕业生在国内开始研究工作之前,都要到国外一流科研机构工作1—2年。以色列大学的知名教授大多在美国及西欧的著名大学兼作客座教授,美国和西欧的知名教授也常到以色列大学授课。这都有利于以色列学者同国外的沟通,以便掌握世界最新的科技动态。四是发展科技有超前意识。“小荷才露尖尖角,早有蜻蜓在上头”。20世纪90年代初,以色列便开始以高新技术为核心的产业结构调整,大力发展信息产业,使其成为国民经济的新的增长点。在信息产业居领先地位之后,又把更多的注意力投到生物技术的开发,以争得21世纪科技竞争的有利地位。为适应全球化,以色列开始酝酿新的科技政策,重点是减轻高科技公司的税收负担,减少高科技公司外流,培育高科技跨国公司。以色列千方百计捕捉未来高科技发展新动向,力图着鞭在先,夺取科技领域制高点。 四、以色列不断探索适合自己国情的发展道路。以色列要保障其国家存在和民族生存,必须着力发展国防工业。军事技术的发展并转化为民用产品,也带动了民用工业的发展。在这块狭小而贫瘠的土地上,只有发展高科技产业和生化农业,才能走出以色列富强之路。从国家发展战略决策机制看,以色列国家机构极力保障决策科学化,把国家的经营管理置于法律基础之上。在关系国民经济的重要部门,都有参与制定政策的首席科学家。每项法律提案都必须在议会三读通过,这虽然有些弊病,但可避免重大失误。 以色列最大、最头痛的问题是同巴勒斯坦的关系。领土问题、耶路撒冷问题和难民问题几乎成了“哥德巴赫猜想”式的难题。以巴冲突“剪不断,理还乱”,困扰着以色列,也阻滞着它的发展。以色列将在长期的困扰和忧患中不断探索自己的发展之路。
按国土面积、政治势力来说,以色列在国际上并不算是强国,但它的经济实力委实强大。以色列成为经济大国背后有什么原因,它的经济来源是什么,这的确是一件值得探究的事情。
生于忧患,死于安乐。我想以色列恶劣的地源环境是促使它时刻保持强大的动力之一。要知道以色列周围的国家与以色列并不和谐,正是这种恶劣的环境,使得以色列始终保持自己的清醒和对周边国家、乃至世界上其他国家的高警惕。毕竟随时都有可能灭国啊,在这种紧迫感和高警惕下,以色列人内心不断变得强大。
内心的强大还不足以提升经济实力,但是科技创新及教育的高重视度让以色列很快跻身教育和科技强国之列。以色列人民不靠天、不靠地,靠的是高科技,近年来,以色列的高科技产业在世界上遥遥领先,其高新技术出口占全部出口的一大半,甚至超过了中国、韩国、日本的总和,牛不牛!再有就是以色列的农业。其实以色列的土地资源并不肥沃,且水资源比较匮乏,土地沙漠化严重。但即使面对这么贫瘠的土地,以色列人都能开发成丰硕的绿洲。他们运用高科技运作农业,粮食瓜果不仅实现了自给自足,还远销海内外。
科学技术是第一生产力,强大的内心是经济发展的精神保障,这一真理在以色列这个国家完美地实践了。它是毋庸置疑的经济强国。我们应该向它学习!
这个具有开创性的系统工作方式与已经用于伦敦夜总会的可发电舞池类似。当在公路上行驶时,汽车会挤压微型压电晶体,使其产生少量电量。如果数千个压电晶体被植入公路表面,便可产生巨大电量。产生的电流可以被传回国家供电网或者用于照明和供热。参与此项研究的以色列公司Innowattech将在几周之后揭开世界上第一条发电公路的神秘面纱。除了锁定公路外,这家公司也正在研发用于铁路以及机场自动人行道的类似系统。
据专家们估计,如果将这种方式引入英国并在全国普及,足可以解决近3.5万辆小型汽车的用电问题。过去十年来,全世界科学家都致力于类似计划。2007年,美国科学家在都灵火车站进行了一项实验,以验证人类能量可以用于发电。他们制造了一个发电机原型,利用人的脚步移动发电。他们表示,相当数量的人的脚步移动足可以产生带动一辆火车的电量。如果将类似系统用于夜总会,在那里跳舞的人便可为供暖、照明和音响设备供电。
发电公路项目由以色列工程师和海法理工学院参与,科学家海姆·阿布拉莫维奇(Haim Abramovich)担任项目领导人。目前,他们正准备在一条长100米的路段示范这一发电系统如何工作。
这家总部位于以色列海法的因诺瓦科技公司正在研发一项具有革命性的新技术,将让汽车在耗能的同时也能产生新能量。在最近进行的一项实验中,研究人员让一辆货车驶过道路,路面下的发电设备便开始工作,产生的电流成功把灯泡点亮了。这一技术的奥秘就在于在路面下铺设了一种特殊的材料,这种材料在受压变形时会产生电能,也就是说,汽车行驶时对路面的压力通过它转变成电能。研究人员表示,其具体发电量取决于路面上通行车辆的数量、重量和行驶速度,理想情况下每公里路段发电量可达500度,足以供应800户人家的用电需求。并且公路发电本身并不产生任何额外污染,其成本也仅相当于传统发电方式的一半,预计设备投资在6到10年内就可收回。因诺瓦科技公司正在对其进行完善,希望今后将其应用在公路、铁路和飞机场等各种场所。
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