仪器视角看太阳能与环境保护

[2018/10/10]

近日，有媒体报道称，天津大学封伟教授团队在国际上首次系统阐释厘清偶氮苯对太阳能光热燃料的重要作用，这一研究有助于颠覆传统太阳能技术存在的效率低下、辐射分散、蓄能不稳定等诸多问题，为太阳能高效利用打开新篇章。

  近年来，如何运用好太阳能是众多科研机构研究的重要课题之一。狭义上来讲，太阳能的利用涉及了光热转化和光电转化两方面的知识；而广义上来说，风能、化学能、水能等与太阳有密切联系的新型可再生能源都可以称之为太阳能。作为一种可再生、能量大的清洁能源，太阳能和环境的关系可以说是相辅相成，今天小编就站在仪器的角度来聊一聊太阳能。

  光热发电和光伏发电

  先来简单的介绍一下太阳能发电的方式，一般来说，太阳能发电形式有光热和光伏两种。光热发电实际上运用的是太阳辐射产生的热能，通过光-热-电的装换方式，先通过太阳能集热器，将光能转化为热能。接着，通过水蒸汽驱动汽轮机的原理，将热能转化为动能并进行发电，实现热能转化为电能的过程。这种方法从原理上来说，只是将传统火力发电中，生物能转化为热能的过程进行了替换，缺点较为明显——热能产生效率远低于火力发电，成本又十分昂贵。

  而光伏发电则是一种更为直接的太阳能发电方式。原理上来说，光伏发电直接运用光伏效应，借助半导体光电二极管，直接将光能转化为电能。是目前公认的一种具有相对永久性、环保性、灵活性的技术。

  太阳能与环境保护之间的关系

  太阳能与环境之间其实是一个因果循环、相互影响的关系。首先，太阳能近年来得到全球范围的重视，离不开传统火力发电存在的两个问题。

  其一，火力发电需要大量地燃烧煤炭、石油等不可再生资源，随着时间的推移，可供人类开采使用的不可再生能源逐渐减少，并且存在枯竭的可能。同时，开采石油等能源，本身会对环境产生一定的破坏，无论从能源利用，还是环境保护来说，都违背社会倡导的可持续发展方向。

  另一方面，就是火力发电的排放问题。大量地燃烧煤炭、石油势必会产生二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮等污染气体，以及造成PM2.5超标的情况，引起雾霾等大气污染问题，直接破坏环境。

  事实上，无论是土壤沙漠化还是雾霾，污染一旦产生，除了会让人们陷入治理难的问题外，还会影响太阳能发电的工作环境和效率。太阳能发电虽然拥有许多优点，但不可否认的是，其具有一定的局限性。换言之，想要有效的运用太阳能，确保光照很重要。雾霾会引起光线受阻自然不必多说，而土壤沙化，会让原本适宜太阳能集中发电的空旷地势受到影响，破坏太阳能发电的有利环境。

  总而言之，对于环境来说，太阳能发电是一种有效避免煤炭、石油等开采、使用引起环境污染的有效途径；对于太阳能发电来说，良好的环境时增加发电效率的基本条件。

  环境检测与太阳能采集

  前文提到过，广义上来说，风能、化学能、水能都属于太阳能，其原因在于风能、化学能、水能的产生，都离不开太阳的作用。所以，无论是通过太阳能电池直接转化太阳能还是通过潮汐发电、风力发电收集能源，环境对于新能源运用都有着不容小嘘的意义。目前，针对太阳能发电站、风车发电、潮汐发电站的建立，除了需要运用大量的仪器进行事先评估外，在发电站建立后，还需要建立严苛的自然环境检测系统，确保发电站设备安全及发电效率。可以说，环境检测仪器对于太阳能运用是不可或缺的帮手之一。

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