通过哪些途径利用太阳能和生物质能的

太阳能是一种辐射能，具有即时性，必须即时转换成其它形式能量才能利用和贮存。

太阳能-热能转换

选择性吸收面具有高的太阳吸收比和低的发射比，吸收太阳辐射的性能好，且辐射热损失小，是比较理想的太阳能吸收面。简称为选择性涂层。它是在本世纪40年代提出的，1955年达到实用要求，70年代以后研制成许多新型选择性涂层并进行批量生产和推广应用，目前已研制成上百种选择性涂层。我国自70年代开始研制选择性涂层，取得了许多成果，并在太阳集热器上广泛使用，效果十分显著。

太阳能-电能转换

这里重点介绍光电直接转换器件--太阳电池。世界上，1941年出现有关硅太阳电池报道，1954年研制成效率达6％的单晶硅太阳电池，1958年太阳电池应用于卫星供电。在70年代以前，由于太阳电池效率低，售价昂贵，主要应用在空间。70年代以后，对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究，在提高效率和降低成本方面取得较大进展，地面应用规模逐渐扩大，但从大规模利用太阳能而言，与常规发电相比，成本仍然大高。

目前，世界上太阳电他的实验室效率最高水平为：单晶硅电池24％（4cm2)，多晶硅电池18.6％（4cm2），InGaP／GaAs双结电池30．28％（AM1），非晶硅电池14．5％（初始）、12．8（稳定），碲化镉电池15．8％，硅带电池14．6％，二氧化钛有机纳米电池10．96％。

我国于1958年开始太阳电池的研究，40多年来取得不少成果。目前，我国太阳电他的实验室效率最高水平为：单晶硅电池20．4％（2cm×2cm），多晶硅电池14．5％（2cm×2cm）、12％（10cm×10cm），GaAs电池20．1％（lcm×cm），GaAs／Ge电池19．5％（AM0），CulnSe电池9％（lcm×1cm），多晶硅薄膜电池13．6％（lcm×1cm，非活性硅衬底），非晶硅电池8．6％（10cm×10cm）、7．9％（20cm×20cm）、6．2％（30cm×30cm），二氧化钛纳米有机电池10％（1cm×1cm）。

太阳能-氢能转换

氢能是一种高品位能源。太阳能可以通过分解水或其它途径转换成氢能，即太阳能制氢，其主要方法如下：

1、太阳能电解水制氢。电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法，效率较高（75％-85％），但耗电大，用常规电制氢，从能量利用而言得不偿失。所以，只有当太阳能发电的成本大幅度下降后，才能实现大规模电解水制氢。

2、太阳能热分解水制氢。将水或水蒸汽加热到3000K以上，水中的氢和氧便能分解。这种方法制氢效率高，但需要高倍聚光器才能获得如此高的温度，一般不采用这种方法制氢。

3、太阳能热化学循环制氢。为了降低太阳能直接热分解水制氢要求的高温，发展了一种热化学循环制氢方法，即在水中加入一种或几种中间物，然后加热到较低温度，经历不同的反应阶段，最终将水分解成氢和氧，而中间物不消耗，可循环使用。热化学循环分解的温度大致为900-1200K，这是普通旋转抛物面镜聚光器比较容易达到的温度，其分解水的效率在17．5％-75．5％。存在的主要问题是中间物的还原，即使按99．9％-99．99％还原，也还要作0.1％-0.01％的补充，这将影响氢的价格，并造成环境污染。

4、太阳能光化学分解水制氢。这一制氢过程与上述热化学循环制氢有相似之处，在水中添加某种光敏物质作催化剂，增加对阳光中长波光能的吸收，利用光化学反应制氢。日本有人利用碘对光的敏感性，设计了一套包括光化学、热电反应的综合制氢流程，每小时可产氢97升，效率达10％左右。

5、太阳能光电化学电池分解水制氢。1972年，日本本多健一等人利用n型二氧化钛半导体电极作阳极，而以铂黑作阴极，制成太阳能光电化学电池，在太阳光照射下，阴极产生氢气，阳极产生氧气，两电极用导线连接便有电流通过，即光电化学电池在太阳光的照射下同时实现了分解水制氢、制氧和获得电能。这一实验结果引起世界各国科学家高度重视，认为是太阳能技术上的一次突破。但是，光电化学电池制氢效率很低，仅0．4％，只能吸收太阳光中的紫外光和近紫外光，且电极易受腐蚀，性能不稳定，所以至今尚未达到实用要求。

6、太阳光络合催化分解水制氢。从1972年以来，科学家发现三联毗啶钉络合物的激发态具有电子转移能力，并从络合催化电荷转移反应，提出利用这一过程进行光解水制氢。这种络合物是一种催化剂，它的作用是吸收光能、产生电荷分离、电荷转移和集结，并通过一系列偶联过程，最终使水分解为氢和氧。络合催化分解水制氢尚不成熟，研究工作正在继续进行。

7、生物光合作用制氢。40多年前发现绿藻在无氧条件下，经太阳光照射可以放出氢气；十多年前又发现，兰绿藻等许多藻类在无氧环境中适应一段时间，在一定条件下都有光合放氢作用。目前，由于对光合作用和藻类放氢机理了解还不够，藻类放氢的效率很低，要实现工程化产氢还有相当大的距离。据估计，如藻类光合作用产氢效率提高到10％，则每天每平方米藻类可产氢9克分子，用5万平方公里接受的太阳能，通过光合放氢工程即可满足美国的全部燃料需要。

太阳能-生物质能转换

通过植物的光合作用，太阳能把二氧化碳和水合成有机物（生物质能）并放出氧气。光合作用是地球上最大规模转换太阳能的过程，现代人类所用燃料是远古和当今光合作用固定的太阳能，目前，光合作用机理尚不完全清楚，能量转换效率一般只有百分之几，今后对其机理的研究具有重大的理论意义和实际意义。

太阳能-机械能转换

20世纪初，俄国物理学家实验证明光具有压力。20年代，前苏联物理学家提出，利用在宇宙空间中巨大的太阳帆，在阳光的压力作用下可推动宇宙飞船前进，将太阳能直接转换成机械能。科学家估计，在未来10～20年内，太阳帆设想可以实现。通常，太阳能转换为机械能，需要通过中间过程进行间接转换

太阳能-热能转换

黑色吸收面吸收太阳辐射，可以将太阳能转换成热能，其吸收性能好，但辐射热损失大，所以黑色吸收面不是理想的太阳能吸收面。选择性吸收面具有高的太阳吸收比和低的发射比，吸收太阳辐射的性能好，且辐射热损失小，是比较理想的太阳能吸收面。这种吸收面由选择性吸收材料制成，简称为选择性涂层。它是在本世纪40年代提出的，1955年达到实用要求，70年代以后研制成许多新型选择性涂层并进行批量生产和推广应用，目前已研制成上百种选择性涂层。我国自70年代开始研制选择性涂层，取得了许多成果，并在太阳集热器上广泛使用，效果十分显著。

太阳能-电能转换

电能是一种高品位能量，利用、传输和分配都比较方便。将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重要技术基础，世界各国都十分重视，其转换途径很多，有光电直接转换，有光热电间接转换等。这里重点介绍光电直接转换器件--太阳电池。世界上，1941年出现有关硅太阳电池报道，1954年研制成效率达6％的单晶硅

太阳电池，1958年太阳电池应用于卫星供电。在70年代以前，由于太阳电池效率低，售价昂贵，主要应用在空间。70年代以后，对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究，在提高效率和降低成本方面取得较大进展，地面应用规模逐渐扩大，但从大规模利用太阳能而言，与常规发电相比，成本仍然大高。

目前，世界上太阳电他的实验室效率最高水平为：单晶硅电池24％（4cm2），多晶硅电池18.6％（4cm2）， InGaP／GaAs双结电池30．28％（AM1），非晶硅电池14．5％（初始）、12．8（稳定），碲化镉电池15．8％，硅带电池14．6％，二氧化钛有机纳米电池10．96％。

我国于1958年开始太阳电池的研究，40多年来取得不少成果。目前，我国太阳电他的实验室效率最高水平为：单晶硅电池20．4％（2cm×2cm），多晶硅电池14．5％（2cm×2cm）、12％（10cm×10cm），GaAs电池 20．1％（lcm×cm），GaAs／Ge电池19．5％（AM0），CulnSe电池9％（lcm×1cm），多晶硅薄膜电池13．6％ （lcm×1cm，非活性硅衬底），非晶硅电池8．6％（10cm×10cm）、7．9％（20cm×20cm）、6．2％（30cm×30cm）， 二氧化钛纳米有机电池10％（1cm×1cm）。

　太阳能-氢能转换

氢能是一种高品位能源。太阳能可以通过分解水或其它途径转换成氢能，即太阳能制氢，其主要方法如下：

1、太阳能电解水制氢。电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法，效率较高（75％-85％），但耗电大，用常规电制氢，从能量利用而言得不偿失。所以，只有当太阳能发电的成本大幅度下降后，才能实现大规模电解水制氢。

2、太阳能热分解水制氢。将水或水蒸汽加热到3000K以上，水中的氢和氧便能分解。这种方法制氢效率高，但需要高倍聚光器才能获得如此高的温度，一般不采用这种方法制氢。

　太阳能-生物质能转换

通过植物的光合作用，太阳能把二氧化碳和水合成有机物（生物质能）并放出氧气。光合作用是地球上最大规模转换太阳能的过程，现代人类所用燃料是远古和当今光合作用固定的太阳能，目前，光合作用机理尚不完全清楚，能量转换效率一般只有百分之几，今后对其机理的研究具有重大的理论意义和实际意义。

　太阳能-机械能转换

20世纪初，俄国物理学家实验证明光具有压力。20年代，前苏联物理学家提出，利用在宇宙空间中巨大的太阳帆，在阳光的压力作用下可推动宇宙飞船前进，将太阳能直接转换成机械能。科学家估计，在未来10～20年内，太阳帆设想可以实现。通常，太阳能转换为机械能，需要通过中间过程进行间接转换。

太阳能是一种把太阳光转换成电能的绿色可再生能源。与其它常规能源相比，具有以下几个特点：

一、太阳能取之不尽，用之不竭。据估算，一年之中投射到地球的太阳能，其能量相当于137万亿吨标准煤所产生的热量，大约为目前全球一年内利用各种能源所产生能量的两万倍。

二、太阳能在转换过程中不会产生危及环境的污染。

三、太阳能资源遍及全球，可以分散地、区域性地开采。我国约有2/3的地区可以较好利用太阳能资源。

四、光伏发电是间歇性的，有阳光时才发电，且发电量与阳光的强弱成正比关系。

五、光伏发电是静态运行，没有运动部件，寿命长，无需或极少需要维护。

六、光伏系统模块化，可以安装在靠近电力消耗的地方，在远离电网的地区，可以降低输电和配电成本，增加供电设施的可靠性。

,地表上的气体温度随之上升,热气流上升,冷气流下降,产生了我们的风。

生物能：太阳能供绿色植物光合作用,绿色植物生长,被食草动物所吸收,食草动物又被食肉动物所吸收,然后各个阶级又死亡,腐烂,供微生物分解,分解的养分又被绿色植物所吸收~如此循环~所以说太阳能是总能。

能源将是东南大力发展的一个学科方向。

江苏高校优势学科建设工程一期（2010－－2013），新能源与环境保护项目，东南大学(主页)将重点建设“动力工程”和“电气工程一级学科，

总项目经费预算（一期）：7200万元。

本学科通过江苏省优势学科工程的建设，到2013年将取得显著进展，主要体现在以下几个方面：

一，基地建设：

1，“火电机组振动国家工程研究中心”拓展为“火电机组振动与监控国家工程研究中心”，

2，新增部省级重点实验室或工程研究中心1～2个（申报成功”教育部能源低碳利用重点实验室”）

3，将江苏省电力工程实验中心建设成国家级实验教学示范中心。

二、“科研创新”预期目标与标志性成果：

主要领域方向：

1、煤的低碳洁净转化技术

本学科在承担增压流化床联合循环（PFBC-CC）中试电站工程试验研究和国家 “973”项目以及国家“863”项目的基础上，开展更先进的煤的低碳洁净转化方面的研究工作，取得技术突破，在该洁净煤发电领域继续保持国内领先水平。拟开展如下研究：

①燃煤CO2捕集储存技术

②新型煤气化技术

③稠密多相流动及与化学反应耦合的试验及数值模拟技术

2、新型高效制冷空调技术

制冷空调主要基于逆向循环，是最终能源消耗主要场所之一，《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中有多处重要表述。近年来本学科紧密围绕基于逆向循环高效节能开展了一系列创新性研究工作，先后主持了国家科技支计划、863项目和国家自然科学基金项目研究，在国内外形成了一定的影响。未来将重点在：太阳能溶液除湿制冷空调、太阳能热泵与建筑一体化应用、新型低温与气体分离、IAQ和建筑节能综合示范等。

3、太阳能和生物质能联合热发电技术

东南大学(主页)在多年太阳能利用技术研究、生物质流化床燃烧发电研究和工程实践的基础上，创造性提出了“太阳能和生物质能联合热发电技术”，将太阳能与生物质能发电系统优化集成为综合互补的热发电系统。该技术研究成功后，东南大学在太阳能/生物质能联合发电方面达到国际领先水平，可望获得国家级大奖。

4、间歇性能源电力电子控制

本方向围绕大规模可再生能源发电系统的并网运行，拟以提高大规模可再生能源安全、可靠、高效接入电网为目标，

5、智能电网分析、保护与控制

通过以上研究工作，东南大学在智能电网分析、保护与控制技术方面将继续保持国内领先水平，并有望申请国家级科技奖励。

6、可再生能源发电系统

研究以风力发电为主，兼顾海洋能发电、太阳能光伏发电等。确定的主攻方向为：

①变速恒频风力发电系统及其控制技术：

②风力发电机组的故障诊断及保护控制：

③风力发电系统变桨伺服控制技术：

④形成具有自主知识产权的风力发电系统运行优化和控制技术，实现产业化。

生物质能是根据植物光合作用造成的各种各样有机体，包含全部的动物与植物和微生物菌种。在其中的生物质能，就是指太阳能发电以化学能方式存储在生物质中的能量方式，就是以生物质为媒介的能量。本产品立即或间接性来自绿植的植物光合作用，可转换为基本的固态、液态、化石燃料，不因一切方式耗费，是一种可再生资源，也是唯一一种能再生的氮源。

生物质能源的初始能量来自于太阳光，因此理论上说，生物能是太阳能发电的一种表达形式。世界各地已经积极主动科学研究开发设计利用生物能源。生物能源包括在绿色植物、小动物、微生物菌种等可生长发育的有机化学化学物质中，根据太阳能发电转换而成。除开不可再生资源以外，有机化学化学物质中的全部电力能源全是微生物能量，一般包含木料、山林废料、农牧业废料、水生花卉、粮食作物、大城市和工业生产有机化学废弃物、小动物排泄物这些。全世界生物质能资源非常丰富，是一种没害的电力能源。全世界每一年根据植物光合作用造成1730亿多吨的化学物质，在其中蕴含的能量是世界能源消费总产量的10-20倍，利用率还不上3%。

可再生性

生物质能属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用；

生物质能低污染性

生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应

生物质能广泛分布性

缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能；

生物质能总量十分丰富

生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。  

生物质能广泛应用性

生物质能源可以以沼气、压缩成型的固体燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、热裂解生产柴油等形式存在，应用在国民经济的各个领域。

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