《太阳能工程》PPT课件.ppt

《《太阳能工程》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《太阳能工程》PPT课件.ppt（77页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、鳥取環境大学,長野県上田市,株式会社資生堂工場,太阳能加油站,Solar Electric Buildings,太阳能大楼,太阳能飞机,太阳能飞机,“太阳神”号耗资约1500万美元，用碳纤维合成物制造，部分起落架材料为越野自行车车轮，整架飞机仅重590公斤，较小型汽车还要轻；“太阳神”号的机身长2.4米，活动机翼全面伸展时达75米，连波音747飞机也望尘莫及。“太阳神”号由地面人员通过电脑遥控飞行，它的机身上装有14个螺旋桨，动力来源于机翼上的太阳能电池板。65000片太阳能板,广阔的用途,作为新型飞机中的先锋，太阳神号经过试飞改进一旦获得全面成功，将有广阔的发展前途和应用前景。其一，它可成为

2、局部地区的低成本的电信中转平台。因它能在同一位置以缓慢的速度盘恒数月，且可随时降落加以维修和变更有效载荷，故可向信号覆盖地区提供电信和电视服务。作为该地区的通信卫星使用。其二，它可用作局部地区的观测卫星。它既可观测视线及地区的气象变化和自然灾害，又能监视相应地区的渔业、森林等资源的开发情况，甚至能估计农作物的产量和预报其收割时间，是局部地区的理想的空中观测台。其三，它可用作军事侦察工具。它的14个螺旋桨转动起来响声很小，每个消耗的能量同1个标准的吹风机差不多，加之飞行高度很高，是喷气飞机飞行高度的23倍，雷达不易发现，又可长时间地盘旋于军事要害地区上空，故能作为无人侦察飞机使用。,太阳能草坪灯

3、,太阳能草坪灯,太阳能灯,太阳能水泵,微波中继站独立太阳能系统,太阳能石英钟,收音机,太阳能驱鼠器,风光互补系统,太阳能热发电,太阳能热发电是太阳能利用中的重要项目。太阳热发电是利用集热器把太阳辐射能转变成热能，然后通过汽轮机、发电机来发电。根据集热的温度不同，太阳热发电可分为高温热发电和低温热发电两大类。按太阳能采集方式划分，太阳能热发电站主要有塔式、槽式和盘式三类,太阳能热发电,太阳能热发电系统,槽式线聚焦系统,塔式系统,碟式系统,1、槽式线聚焦系统,该系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内传热工质加热，在换热器内产生蒸汽，推动常规汽轮机发电。,柱面集热式发电站,

4、分散式发电站,2、塔式太阳能热发电系统,塔式太阳能发电是将集能器置于塔顶，它的部件主要有反射镜阵列、高塔、集能器、蓄热器、发电机组等。反射镜阵列由许多面反射镜（亦称定日镜）按一定规律排列而成这些反射镜自动跟踪太阳，反射光能够精确地投射到集能器的窗口里。高塔可以建在镜阵中央或南侧。集能器按需要设计成单侧受光或四周受光。当阳光投射到集能器被吸收转变成热能后，便加热盘管内流动着的介质（水或其它介质）产生蒸汽。一部分热量用来带动汽轮发电机组发电，另一部分热量则被贮存在蓄热器里，以备没有阳光时发电用。,太阳能发电装置,2、塔式太阳能热发电系统,3、碟式系统,抛物面反射镜斯特林系统是由许多镜子组成的抛物面

5、反射镜组成，接收器在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到750左右，驱动发动机进行发电,三种系统性能比较,三种系统目前只有槽式线聚焦系统实现了商业化，其他两种处在示范阶段，有实现商业化的可能和前景。三种系统均可单独使用太阳能运行，也可安装成燃料混合系统,太阳热力机,太阳热力机是一种以太阳辐射热作动力的机械。它的种类很多，用途也可以各不相同，有的直接提供动力，有的用作太阳泵，也有的作小型发电设备。但是，它们的基本原理不外乎朗肯循环和斯特林发动机。不过，近年来也还出现了直接的太阳气压泵、太阳隔膜泵和太阳氢气发动机等,斯特林发动机,斯特林发动机是一种用外部加热使活塞往复运动的外燃机，1916年

6、由苏格兰人罗伯特斯特林发明而命名。这种发动机可以利用各种能源，特别是因为它是外燃式，使用聚光太阳能更为方便。其特点是体积小，效率高,太阳能水泵,最原始的太阳能水泵是利用聚光的太阳能把水烧开，使产生的蒸汽带动蒸汽机和水泵。新型的太阳能水泵有：太阳气压泵、液体活塞太阳泵太阳隔膜泵,太阳能光伏技术发展现状,国际光伏工业在过去15年平均年增长率为15。90年代后期，世界市场出现了供不应求的局面，发展更加迅速。1997年世界太阳电池光伏组件生产达122兆峰瓦，比1996年增长了38，是4年前的2倍，是7年前3倍，超过集成电路工业发展速度，超出光伏界专家最乐观的估计。1998年光伏组件生产达到157.4兆

7、峰瓦（表2-11），市场份额为晶硅电池87，非晶硅电池12，CdTe电池l。光伏发电累计总装机容量达到800兆峰瓦,太阳能光伏技术发展现状,19911998年世界光伏组件的销售量（兆峰瓦）,我国研制的地面太阳电池效率水平,太阳能光电转换,太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子通过半导体物质转变为电能的过程，通常叫做“光生伏打效应”，太阳电池就是利用这种效应制成的。制造太阳电池的半导体材料已知的有十几种，因此太阳电池的种类也很多。目前，技术最成熟，并具有商业价值的太阳电池要算硅太阳电池。,太阳能电池分类,硅太阳电池,多元化合物太阳电池,新型太阳电池,单晶硅太阳电池,多晶硅太阳电池,非晶硅太阳电池,

8、硫化镉太阳电池,砷化镓太阳电池,聚光太阳电池,液结太阳电池,单结晶硅太阳电池 SINGLECRYSTAL,多结晶硅太阳电池 POLYCRYSTAL,非结晶硅太阳电池 AMORPHOUS,太阳能电池种类,太空里建太阳能发电站,由美国国家航空和航天局与国家能源部建造的世界上第一座太阳能发电站，最近将在太空组装，不久将开始向地面供电。太阳能发电受到许多国家的重视，大家正在竞相开发各种新技术、新设备，而其中一个很重要的项目，就是发射太阳能卫星，到宇宙空间去发电。,太阳能发电的优越性,地球所接受到的太阳能，只占太阳表面发出的全部能量的二十亿分之一左右，这些能量相当于全球所需总能量的34万倍，可谓取之不尽

9、，用之不竭.其次，宇宙空间没有昼夜和四季之分，也没有乌云和阴影，辐射能量十分稳定。因而发电系统相对说来比地面简单，而且在无重量、高真空的宇宙环境中，对设备构件的强度要求也不太高。再者，太阳能和石油、煤炭等矿物燃料不同，不会导致“温室效应”和全球性气候变化，也不会造成环境污染。,太空里建太阳能发电站,效益可观,一个标准接收站，相当于5个大型核电厂太阳能发电卫星系统，主要由收集太阳能的光电板、微波发射器和接收器、太阳能卫星及其发射装置等构成。其中最关键的，是要把一组同步卫星发射到距地面36000公里的地球同步轨道上。这些卫星上的光电板先收集足够的太阳能，并使电子从汞原子或氩原子中脱落出来，获得的带

10、电粒子或离子，会变成高速微波，发射到地面接收站。地面接收站通过特制的金属板，把接受到的微波转变成电流，再经整流器把交流电变成直流电，就可以利用了。据测算，一个标准接收站的发电功率可达50亿瓦，相当于5个大型核电厂的发电量。,技术难点,一是如何把庞大的卫星系统发射到太空去。用太阳能电池来获得50亿瓦的电力，必须并排装上两块长5公里、宽6公里的巨大电池翼片，加上卫星自重，总重量将有4000多吨。现在发射的卫星，最大重量也仅10余吨，即使用美国的航天飞机，也只能把20多吨载荷送入地球低轨道。4000多吨的卫星，无论如何是无法一次送上太空的，只能分开发射，然后在空间组装。另一个难题是如何保证安全。有人

11、担心这么强大的微波传送到地面，万一失控，会使微波束所到之处化为一片焦土。对此，科学家们采取的解决办法是：通过地面发出的信号，控制卫星上的微波发射装置，使微波束始终对准地面的接收天线；同时使微波的泄漏量保持在国际上规定的安全标准之内，即每平方厘米不超过10毫瓦，不让它影响人类的健康和自然界的生态平衡。美国还设计了一种失效,方案,建太空电站，有两个方案：一是建立太空卫星，在卫星上利用太阳能发电，一是将月球作为基地，在月球上建立太阳能电站。,它们必须具备三个基本条件，即，太阳能发电装置，空间微波转模和发射装置，地面接收和转换传输装置。整个过程经历了太阳能电能微波电能的能量转换过程。,太阳能电力系统的

12、种类,1.独立蓄电系统:于白天将太阳光产生的电力经由控制电路,储存到联结蓄电池组内,再视 需要经由逆转变流器,将蓄电池内的直流电转变为交流电,供电器使用.2.返馈式电力系统:当用电负载较大时,太阳能电力不足就向电力公司(市电)购买电力,而负 载较小或不使用电器时,就可以将多余的电力卖回给市电.3.市电并联系统:直接将太阳能电力经由市电并联转换器(与inverter不尽相同)转为交流电,供一般电器使用.一旦太阳能电力不足时,瞬间即跳接到市电,不影响一般电器的正常使用,而达到节约用市电的目的.(本系统为不使用多数蓄电池的二次电源),太阳能光电公司(工厂)的分级,1.初开发公司(工厂):实务经验不足

13、,常从事市场调查,频频接触潜在客户,业绩不多.这样的公司,多半说的比做的多,常对外号称有良好关系.有少许厂商为抢商机,会放话攻击其它同业,积极争取国际代理权,优点:服务较为热忱.2.开发中公司(工厂):开业510年,已有许多实务经验,但仍然因经验不够专精,会出少许差错,市场信任尚不完全建立.努力改善产品,或加强客户服务,积极争取广大客户的信赖中,常与同业竞争.优点:服务态度大致上热忱.(有些厂商会挑选客户),太阳能光电公司(工厂)的分级,3.已开发公司(工厂):10多年以上的知名公司(工厂),市场上有一定的口碑与信任感,产品成熟有固定往来老客户.常举办回馈性质的光电活动,较不愿与同业竞争,与同

14、业关系关大致良好.缺点:服务较不热忱有挑选客户的心态.较少开发新客户.4.鱼目混珠型:原为太阳能热水器老厂商,却号称太阳能光电前辈,实际入行光电不久.缺点:服务较不专业.,日本政府机构将安装太阳能发电装置,日本政府计划在2002年4月1日开始的新财政年度里，在日本政府13个部门的建筑物顶部安装太阳能发电装置。为此，日本政府预计将耗资8.6亿日元（123.88日元约合1美元）。据外电援引日本政府官员的话报道说，这13个政府机构，其中包括外务省等内阁部门，年均用电3亿度。当太阳能发电装置安装完毕并投入使用后，将可供应其年均用电量的0.15%。太阳能发电装置可望每年供电43万度，大约相当于120个家

15、庭一年的用电量。,澳大利亚建造世界第一艘太阳能渡轮,2001年6月29日澳大利亚发明家罗伯特.戴恩设计并建造了世界上第一艘以太阳作动力的渡轮“太阳水手”号，并在澳大利亚设计大赛上获得了第一名。这艘船既可以用风力也可以用太阳作动力。太阳能渡轮可以靠太阳、风、储存太阳能的蓄电池和一个备用的燃油发电机这四种能源进行运转。在只用太阳能和风力运转船时，这艘船的时速可达每小时7.5海里。当船在海上航行的时候，船上的一对玻璃纤维太阳能板就吸收阳光，将太阳能储存到电池中，以运转发电机。人们可以通过调节太阳能板向阳的角度，将太阳能吸收的总量增加40%。戴恩发明太阳能渡轮的灵感来自于一本关于昆虫进化的书，书中介绍

16、昆虫在飞行之前都会用它们的翅膀收集太阳能，以便在飞翔前使自己暖和起来。戴恩被这一现象深深吸引了，决定将这一发现使用在船上。他认为未来不论是在城市运输还是在商业运输上，太阳能这种技术都将得到广泛运用。,国产太阳能手机电池问世,手机没电怎么办？摆在太阳下面晒。新近在上海投入批量生产的第一款国产太阳能手机电池缓解了普通电池给手机族带来的后顾之忧。这种太阳能手机电池是普通锂电池和太阳能电池合二为一的产物，科技人员将一层薄薄的单晶硅光电转换芯片贴在锂电池的背面，使单晶硅被光照后产生的电流经过保护电路向锂电池充电。由于单晶硅对光线十分敏感，因此不仅是阳光，只要有光线照射，太阳能手机电池都能自动充电，此外，

17、因为有了保护电路，曝光时间再长也不会充过量。据生产方上海昊鑫科技发展有限公司蔡旗壮总经理介绍，这种电池在阳光下晒上5分钟，产生的电能就可通话一分钟，而把它在台灯下照一晚上，也能用上两天。而且这种电池仍然具备普通手机电池的功能，如果光线太微弱，就可以改用手机充电器进行充电,日本研制出太阳能农用拖拉机,日本福泽拖拉机公司研制出太阳能农用拖拉机。它有三大优点：节省能源和人力、没有污染以及操作简便。这种拖拉机很像加长的手扶拖拉机，共有5只轮胎，其中一只小车轮在司机座下。上面架着一面方向可以调整的太阳能发电蓄电板，因此也很像大篷车。太阳能发电蓄电板长3.6米，宽2.4米，如果接受太阳光充电6个小时，就可

18、供拖拉机行驶9至10个小时。包括司机在内，共可有5名乘客。这种太阳能拖拉机可用于田间管理，譬如给农田除草、间苗以及收获等。制造公司老板福泽和彦说，这种拖拉机操作简便，老年人也可以使用，他的公司还将进一步改进其结构，计划于明年春天投入市场。,柔性太阳能电池板,利用太阳能发电在技术上早已成熟。但迄今为止所有硅太阳能电池存在的最大问题是：它必须加工成坚硬的板块状电池板。这就限制了它的许多日常用途。日本东京佳能公司的科研人员去年发明了一种由新材料制成的柔性太阳能电池板。其特点是：由树脂包封的无定形硅作为主要光电元件层平铺在柔性材料制成的底板上。这种新型太阳能电池能任意弯曲成为曲面状或任何不规则形状。它

19、能安置在流线型汽车的顶部、帆船、赛艇、摩托艇的船舱表面以及房屋等建筑物的楼顶与外墙面上以便充分利用丰富的太阳能并将其转化成电流。这种电流可贮存在蓄电池中以便产生动力或作为能源。柔性太阳能电池板的问世将为太阳能汽车、太阳能帆船（赛艇）以及太阳能取暖（或制冷）的节能型住宅的普及铺平道路。,太阳能热水器,太阳电池黑白电视机供电系统,1、系统原理框图,太阳电池黑白电视机供电系统,太阳能电池做成透光型窗玻璃也能发电,在日本群马县太田市，市政府的一幢12层高的大楼南面和西面的部分玻璃窗是茶褐色的，这便是“会发电的窗户”，共有450块，发电量为15千瓦。去年，该大楼消耗的电能有0.3是它提供的。虽然微不足道

20、，但在环境保护上的意义却并不小。它的构造是将两块非结晶质太阳能电池的薄膜夹贴在窗玻璃上，薄膜上分布着密密麻麻的直径仅1毫米的“针孔”，从而达到透光的效果。所有“针孔”的面积加起来约占整个电池板的30，其透光性确实稍逊于一般的窗玻璃，但在室内稍远离窗户远眺的话，并没有视界受影响的感觉,太阳能电池组件,性能参数：1KW/m 典型测试值,太阳能电池组件,ND502308,ND975400(TDB10036片串联),太阳能电池套灯,小型户用系统是一体化便携木箱式家用太阳能电源系统。主要适用于无电地区及偏远地区，为照明器具、直流小电视、家用收录机等小型用电设备提供电源。配置有两块折叠式太阳能电池板、充、

21、放电控制及镉镍蓄电池组。输入端配置有太阳能电池板充电端；输出端配置有组直流输出端；具有充电指示及过放保护。是一种经济、实用的家用小功率电源系统。,太阳能电池套灯,技术参数,太阳能光伏水泵投产,目前，中国西部地区由于缺水，大面积可用地面临沙化威胁。但专家介绍，那些地表无水的地方其地下水却很丰富，新疆的地下水资源近1000亿立方米，相当于两条黄河的蓄量。如果把这些地下水提升到地面，可使大片戈壁、沙漠改变面貌。新型太阳能光伏水泵利用太阳能电池板构成阵列后，把太阳能源转变为直流电，驱动高效节能水泵从地深提取水资源；同时利用太阳能电池板在保证供水的前提下，对蓄电池组进行充电，当需要用电时，蓄电池组放电，

22、可满足照明、电视机、空调、冰箱等家用电器的用电需要。系统可实现无人值守、免维护、全自动的可靠供水，寿命长达20年。,太阳能光伏水泵投产,据悉，这种水泵的推广应用不仅对解决土地沙化、植被减少等生态环境的恶化有较好的改善作用，并且可对边防、哨所、海岛站点、自然保护区等高度分散点人员的用水、生活工作用电提供有效的保证。生产这一系统的安徽朝阳微电机厂还设计开发了从小型用户到大型并网系统。去年在阿联酋举办的首届中国轻工电机产品展销会上，该光伏水泵系统引起了中东地区和非洲国家的广泛兴趣，不少厂商当即与该厂签定购买协议。人民日报海外版(2000年06月24日第三版),太阳能新品,太阳能冰箱:印度研制成功一种

23、太阳能冰箱，在平底的太阳能收集器里，盛有氨和水的溶液，太阳光把氨从液体中蒸馏出来，并在另一个容器里冷藏下来。晚间把液态氨送到冰箱管道里，氨吸收热量使冰箱内部冷却下来。太阳能空调器:日本夏普电器公司制造的太阳能空调器，当天气晴朗时，全部动力都由太阳能电池供应；多云或阴天时使用一般电源。,太阳能新品,太阳能电视机 芬兰生产的太阳能电视机，只要白天把半导体硅电池放在阳光下，晚上不需要用电便可观看电视，可连续使用34小时。太阳能换气扇 日本新近推出一种太阳能楼房专用换气扇，安装在有太阳能电池板的窗框上，太阳能电池产生的电流能驱动换气扇旋转，换气能力达每分钟1立方米。,太阳能新品,太阳能收音机 德国开发

24、研制成功一种太阳能收音机，它能把太阳能转变成直流电，作收音机的能源。太阳能电话机 在法国的图尔市，新建了世界上第一批太阳能电话机。设有这种电话机的电话亭的顶端装设了太阳能电池，电话机完全依靠太阳能作无线通讯的能源。这种电话机话音清晰，无通话障碍。它将在法国各公路沿线普遍设立。英国一家无线电公司，也研制成功了类似的电话机。,太阳能新品,太阳能照像机 日本研制成功世界上第一架太阳能照像机，重最仅475克，机内装有高效太阳能电池板和蓄电池，蓄足电力可连续使用4年。美国一家公司也生产出了一种新型的135照像机，其动力由太阳能电池板供应，只要有光线就能提供能源。太阳能汽车 日本东京电机大学最近设计出一种

25、轻型太阳能轿车，其车顶上安装了两组蓄电池，利用太阳光充电后交替使用。一组蓄电池充电后可行驶110公里，夏季日照最长季节可达150公里，最适宜于日照时间长的地区使用。不用燃油，不污染环境。,太阳能新品,太阳能自行车 美国科学家最近设计出了一种太阳能自行车。它在普通自行车上装一块由44个光电池组成的电池板，还装置一个铝蓄电池和功率为05马力的小型电动机。这种两用车在平地上行走时可用脚蹬，在上坡或身体疲乏时，则可开启电动机驱动自行车加速行驶。太阳能牙刷 日本科学家最近开发研制出一种太阳能牙刷。在这种牙刷的柄腔内放置一定数量的二氧化钛，经太阳光照射后钛的氧化物会放出电子束，这种电子束使牙齿及其周围形成

26、微小电场，并使牙刷的刷丝硬化。由于电磁效应和机械作用，可迅速清除粘贴在牙齿上的污垢。,TDK公司展示色素增感型太阳能电池,太阳能电池构造如下：首先在涂有ITO薄膜的玻璃基板上喷涂TiO2，然后通过烧制形成多孔的TiO2薄膜。再在该表面上吸附色素。同时准备设置有Pt层和ITO电极的玻璃基板，将具有TiO2薄膜的玻璃基板与其粘合。在玻璃基板之间封入了电解液，从而形成太阳能电池的一个单元。玻璃基板的厚度为1mm、单元的厚度为30m。太阳能电池受光照射，色素就会被光能激起，飞出电子。这个电子被注入到TiO2薄膜的传导带上，到达阴极。然后电子再通过负载到达阳极，被吸收在电解液的氧化还原对中。失去了电子的

27、色素通过从电解液中获取电子而恢复原状。这样便产生了电能。,Development of Photovoltaics,Often called solar electricity,photovoltaic is the direct conversion of sunlight to electricity.It is an attractive alternative to conventional sources of electricity for many reasons:it is silent,non-polluting,and renewable;It requires no sp

28、ecial training to operate;It is modular and versatile;With no moving parts,it is extremely reliable and virtually maintenance free;And,it can be installed almost anywhere.As you will see in this brochure,you can power virtually anything that requires electricity with photovoltaics-there are few limi

29、ts to this technology.,The photoelectric effect was first observed by French scientist Edmond Becquerel in 1839.More than one hundred years went by before researchers at Bell Labs perfected the first modern photovoltaic(PV)cell in 1954.Four years later,PV was used to power a satellite and has provid

30、ed extremely reliable electric power for space exploration ever since.,Development of Photovoltaics,The 1960s brought the first terrestrial applications for PV.At that time,the technology was extremely expensive,with PV collectors(called modules)costing upwards of$1,000 a peak watt(Wp).Yet,PV was st

31、ill desirable in places where no other form of power production was feasible.Over the last three decades,steady advances in technology and manufacturing have brought the price of modules down nearly 200 fold,to$5-$6 per peak watt.,Development of Photovoltaics,As a result of this price drop,PV applic

32、ations are multiplying rapidly.Today,in fact,PV is cost-effective even when other forms of electricity are available.Experts predict that,within the next 5-10 years,PV should become competitive with utility-grid power for widespread distributed applications.,Development of Photovoltaics,Typical Appl

33、ications for Photovoltaics Today,Lighting and security Water pumping and irrigation Communications Remote monitoring equipment Aids to navigation,Typical Applications for Photovoltaics Today,Remote refrigeration Village power Electricity for individual buildings or entire communities Supplementing the utility grid for distribution support,