随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有能源主要有3种，即火电、水电和核电。

火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出CO2和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。

水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。

核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使900万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。

这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能，二是燃料电池。另外，风力发电也可算是辅助性的新能源。其中，最理想的新能源是大阳能。

太阳能发电是最理想的新能源

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，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。

从太阳能获得电力，需通过大阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：

①无枯竭危险；

②绝对干净（无公害）；

③不受资源分布地域的限制；

④可在用电处就近发电；

⑤能源质量高；

⑥使用者从感情上容易接受；

⑦获取能源花费的时间短。

不足之处是：

①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；

②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。

但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。

要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。

目前，太阳电地主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。单晶硅太阳电池变换效率最高，已达20％以上，但价格也最贵。非晶态硅太阳电池变换效率最低，但价格最便宜，今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。一旦它的大面积组件光电变换效率达到10％，每瓦发电设备价格降到1－2美元时，便足以同现在的发电方式竟争。估计本世纪末便可达到这一水平。

当然，特殊用途和实验室中用的太阳电池效率要高得多，如美国波音公司开发的由砷化镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳电地，光电变换效率可达36％，快赶上了燃煤发电的效率。但由于它太贵，目前只能限于在卫星上使用。

太阳能发电的应用

太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散地进行，所以它适于各家各户分激进行发电，而且要联接到供电网络上，使得各个家庭在电力富裕时可将其卖给电力公司，不足时又可从电力公司买入。实现这一点的技术不难解决，关键在于要有相应的法律保障。现在美国、日本等发达国家都已制定了相应法律，保证进行太阳能发电的家庭利益，鼓励家庭进行太阳能发电。

日本已于1992年4月实现了太阳能发电系统同电力公司电网的联网，已有一些家庭开始安装太阳能发电设备。日本通产省从1994年开始以个人住宅为对象，实行对购买太阳能发电设备的费用补助三分之二的制度。要求第一年有1000户家庭、2000年时有7万户家庭装上太阳能发电设备。

据日本有关部门估计日本2100万户个人住宅中如果有80％装上太阳能发电设备，便可满足全国总电力需要的14％，如果工厂及办公楼等单位用房也进行太阳能发电，则太阳能发电将占全国电力的30％－40％。当前阻碍太阳能发电普及的最主要因素是费用昂贵。为了满足一般家庭电力需要的3千瓦发电系统，需600万至700万日元，还未包括安装的工钱。有关专家认为，至少要降到100万到200万日元时，太阳能发电才能够真正普及。降低费用的关键在于太阳电池提高变换效率和降低成本。

不久前，美国德州仪器公司和SCE公司宣布，它们开发出一种新的太阳电池，每一单元是直径不到1毫米的小珠，它们密密麻麻规则地分布在柔软的铝箔上，就像许多蚕卵紧贴在纸上一样。在大约50平方厘米的面积上便分布有1，700个这样的单元。这种新电池的特点是，虽然变换效率只有8％—10%，但价格便宜。而且铝箔底衬柔软结实，可以像布帛一样随意折叠且经久耐用，挂在向阳处便可发电，非常方便。据称，使用这种新太阳电池，每瓦发电能力的设备只要15至2美元，而且每发一度电的费用也可降到14美分左右，完全可以同普通电厂产生的电力相竞争。每个家庭将这种电池挂在向阳的屋顶、墙壁上，每年就可获得一二千度的电力。

太阳能发电的前景

太阳能发电有更加激动人心的计划。一是日本提出的创世纪计划。准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电，并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。据测算，到2000年、2050年、2100年，即使全用太阳能发电供给全球能源，占地也不过为65.11万平方公里、186.79万平方公里、829.19万平方公里。829.19万平方公里才占全部海洋面积2.3％或全部沙漠的51.4％，甚至才是撒哈拉沙漠的91.5％。因此这一方案是有可能实现的。

另一是天上发电方案。早在1980年美国宇航局和能源部就提出在空间建设太阳能发电站设想，准备在同步轨道上放一个长10公里、宽5公里的大平板，上面布满太阳电池，这样便可提供500万千瓦电力。但这需要解决向地面无线输电问题。现已提出用微波束、激光束等各种方案。目前虽已用模型飞机实现了短距离、短时间、小功率的微波无线输电，但离真正实用还有漫长的路程。

（Avec le développement de l'économie et le progrès de la société, les gens ont de plus en plus besoin d'énergie. La recherche de nouvelles sources d'énergie est devenue un problème urgent auquel l'humanité est confrontée. Il existe trois sources d'énergie principales, à savoir l'énergie thermique, l'énergie hydroélectrique et l'énergie nucléaire.




L'énergie thermique nécessite la combustion de combustibles fossiles tels que le charbon et le pétrole. D'une part, les réserves limitées de combustibles fossiles, moins elles sont brûlées, sont menacées d'épuisement. On estime que les ressources pétrolières mondiales seront épuisées dans 30 ans. D'autre part, la combustion de combustibles dégagerait des oxydes de CO2 et de soufre, ce qui entraînerait un effet de serre et des pluies acides et aggraverait l'environnement terrestre.




L'eau et l'électricité inondent une grande partie du sol, ce qui peut causer des dommages à l'environnement écologique, et une fois que le grand réservoir s'effondre, les conséquences seront inimaginables. En outre, les ressources en eau d'un pays sont limitées et dépendent des saisons.




L'énergie nucléaire est propre dans des circonstances normales, mais en cas de fuite nucléaire, les conséquences sont tout aussi terribles. L & apos; accident survenu à la centrale nucléaire de Tchernobyl dans l & apos; ex - Union soviétique, qui a causé des dégâts à des degrés divers à 9 millions de personnes, n & apos; a pas cessé.




Tout cela oblige les gens à chercher de nouvelles sources d'énergie. Les nouvelles sources d'énergie doivent satisfaire à deux conditions en même temps: l'une est riche en réserves et non épuisée; Deuxièmement, la sécurité et la propreté ne menacent pas les êtres humains et ne détruisent pas l'environnement. Deux nouvelles sources d'énergie ont été trouvées: l'énergie solaire et les piles à combustible. En outre, l'énergie éolienne peut également être considérée comme une nouvelle source d'énergie auxiliaire. Parmi eux, la nouvelle énergie la plus idéale est l'énergie solaire.




L'énergie solaire est la nouvelle énergie idéale




L'énergie solaire qui brille sur la terre est si énorme qu'environ 40 minutes d'exposition à l'énergie solaire de la terre suffisent à la consommation d'énergie de l'humanité mondiale pour une année. On peut dire que l'énergie solaire est vraiment inépuisable et inépuisable. En outre, l'énergie solaire est absolument propre et exempte de pollution. L'énergie solaire est donc considérée comme l'énergie idéale.




Pour obtenir de l'énergie à partir de l'énergie solaire, il est nécessaire d'effectuer une transformation photoélectrique par cellule solaire. Il est complètement différent des autres principes de production d'énergie précédents et présente les caractéristiques suivantes:




Pas de risque d'épuisement;




Absolument propre (sans pollution);




Ne pas être limité par la répartition géographique des ressources;




Il peut produire de l'électricité à proximité du point d'utilisation de l'électricité;




Haute qualité énergétique;




L'utilisateur est réceptif émotionnellement;




Il faut peu de temps pour obtenir de l'énergie.




Les lacunes sont les suivantes:




La densité de distribution d'énergie de l'irradiation est faible, c'est - à - dire qu'elle occupe une grande surface;




L'énergie obtenue est liée aux conditions météorologiques saisonnières, diurnes, nuageuses et ensoleillées.




Dans l'ensemble, cependant, en tant que nouvelle source d'énergie, l'énergie solaire présente de grands avantages, de sorte qu'elle a attiré l'attention du monde entier.




Pour que la production d'énergie solaire atteigne un niveau pratique, il est nécessaire d'améliorer l'efficacité de la conversion photoélectrique de l'énergie solaire et de réduire son coût, et il est également nécessaire de réaliser la mise en réseau de la production d'énergie solaire avec le réseau électrique actuel.




À l'heure actuelle, le silicium monocristallin, le silicium polycristallin et le silicium amorphe sont les principaux éléments de la terre solaire. Les cellules solaires au silicium monocristallin ont la plus grande efficacité de conversion, atteignant plus de 20%, mais le prix est également le plus élevé. Les cellules solaires au silicium amorphe ont la plus faible efficacité de conversion, mais le prix est le moins élevé. Ce type de cellules sera le plus prometteur pour la production d'électricité générale à l'avenir. Une fois que son efficacité de conversion photoélectrique à grande échelle atteindra 10% et que le prix de l'équipement de production d'électricité par watt tombera à 1 - 2 $, il sera suffisant pour concurrencer la méthode actuelle de production d'électricité. Ce niveau devrait être atteint à la fin du siècle.




Bien entendu, l'efficacité des cellules solaires utilisées à des fins spéciales et en laboratoire est beaucoup plus élevée. Par exemple, la terre solaire développée par Boeing, qui est composée de semi - conducteurs GaAs superposés à des semi - conducteurs GaAs, a une efficacité de conversion photoélectrique de 36%, ce qui rattrape rapidement l'efficacité de La production d'électricité au charbon. Mais comme il est trop cher, il ne peut actuellement être utilisé que par satellite.




Applications de l'énergie solaire




Bien que la production d'énergie solaire soit influencée par le jour et la nuit, la pluie et la saison, elle peut être réalisée de façon dispersée, de sorte qu'elle convient à chaque ménage pour produire de l'électricité par excitation fractionnée. En outre, elle doit être connectée au réseau d'alimentation électrique, de sorte que chaque ménage peut vendre de l'électricité à la compagnie d'électricité lorsqu'il est riche et peut acheter de l'électricité à la compagnie d'électricité lorsqu'il n'est pas suffisant. La technologie pour y parvenir n'est pas difficile à résoudre, la clé réside dans la garantie juridique correspondante. Aujourd'hui, les États - Unis, le Japon et d'autres pays développés ont adopté des lois pour protéger les intérêts des ménages qui produisent de l'énergie solaire et encourager les ménages à produire de l'énergie solaire.




En avril 1992, le Japon a mis en réseau son système d'énergie solaire avec le réseau électrique de la compagnie d'électricité, et certains ménages ont commencé à installer du matériel d'énergie solaire. Depuis 1994, le Ministère japonais de l'industrie et de la production a mis en place un système de subventions des deux tiers pour l'achat de matériel d'énergie solaire destiné aux particuliers. Il est demandé à 1 000 ménages la première année et à 70 000 ménages en 2000 d'être équipés d'installations solaires.




Selon les estimations des autorités japonaises, si 80% des 21 millions de maisons individuelles du Japon sont équipées d'équipements solaires, 14% de la demande totale d'électricité du pays peut être satisfaite. Si les usines, les bâtiments à bureaux et d'autres unités utilisent également l'énergie solaire, l'énergie solaire représentera 30 à 40% de l'électricité du pays. À l'heure actuelle, le principal obstacle à la popularisation de l'énergie solaire est son coût élevé. Le système de production d'électricité de 3 kW nécessaire pour répondre aux besoins généraux en électricité des ménages coûte de 6 à 7 millions de yens, sans compter les coûts d'installation. Selon les experts, l'énergie solaire ne sera pas vraiment disponible tant qu'elle ne sera pas tombée à au moins 1 à 2 millions de yens. La clé de la réduction des coûts réside dans l'amélioration de l'efficacité de conversion et la réduction des coûts des cellules solaires.




Il n'y a pas si longtemps, Texas Instruments et sce ont annoncé qu'ils avaient mis au point une nouvelle cellule solaire, chaque cellule étant constituée de petites billes de moins d'un millimètre de diamètre, réparties de façon dense et régulière sur une feuille d'aluminium souple, tout comme de nombreux oeufs de vers à soie s'accrochent au papier. Il y en a 1 700 sur une surface d'environ 50 centimètres carrés. La caractéristique de cette nouvelle batterie est que, bien que l'efficacité de conversion ne soit que de 8 à 10%, elle est bon marché. En outre, le substrat de feuille d'aluminium est doux et fort, peut être plié librement comme le tissu et la soie, et durable, accroché au soleil peut produire de l'électricité, très pratique. Il est dit que les nouvelles cellules solaires coûtent de 15 à 2 dollars le watt d'équipement de production d'électricité et que le coût de chaque kilowatt d'électricité peut être réduit à environ 14 cents, ce qui est tout à fait en concurrence avec l'électricité produite par les centrales électriques ordinaires. Chaque maison peut obtenir 1, 2 kilowattheures d'électricité chaque année en accrochant la batterie sur le toit ensoleillé et les murs.




Perspectives de production d'énergie solaire




L'énergie solaire a des plans plus excitants. Le premier est le plan de la genèse proposé par le Japon. Préparer la production d'électricité à partir des zones désertiques et océaniques de surface et relier les centrales solaires mondiales au réseau électrique unifié par câble supraconducteur pour alimenter le monde entier. On estime que, d'ici à 2000, 2050 et 2100, même si l'énergie solaire est entièrement utilisée pour alimenter l'énergie mondiale, elle ne couvrira que 6511 millions de kilomètres carrés, 18679 millions de kilomètres carrés et 8219 millions de kilomètres carrés. 8 821 900 km2 ne représentent que 2,3% de la superficie totale de la mer ou 51,4% de l'ensemble du désert, et même 91,5% du Sahara. Ce programme est donc possible.




L'autre est le plan de production d'électricité du ciel. Dès 1980, la NASA et le Département de l'énergie ont proposé l'idée de construire une centrale solaire dans l'espace, avec une grande plaque plate de 10 km de long et de 5 km de large en orbite synchrone, recouverte de cellules solaires, qui pourraient fournir 5 millions de kilowatts d'électricité. Mais cela doit résoudre le problème de la transmission sans fil au sol. Divers schémas d'utilisation du faisceau micro - ondes et du faisceau laser ont été proposés. Bien que l'avion modèle ait été utilisé pour réaliser la transmission sans fil micro - ondes à courte distance, à court terme et à faible puissance, il reste encore beaucoup à faire.
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