태양에너지에 관한 질문 50점

일반적으로 햇빛의 복사 에너지를 말합니다. 태양 내부에서 '수소'가 '헬륨'으로 융합되는 핵반응으로 엄청난 양의 에너지가 끊임없이 방출되며, 이 에너지가 바로 태양에너지이다. 태양 내부의 핵융합 반응은 수십억 년에서 수백억 년 동안 지속될 수 있습니다. 태양이 우주로 방출하는 복사력은 3.8×1023kW의 복사량으로, 그 중 1/20억이 지구 대기에 도달한다. 지구 대기에 도달하는 태양 에너지 중 30%는 대기에 의해 반사되고, 23%는 대기에 의해 흡수되며, 나머지는 8×1013kW의 전력으로 지구 표면에 도달합니다. 즉, 태양이 닿는 에너지입니다. 매초 지구는 500만 톤의 석탄이 방출하는 열을 태우는 것과 같습니다. 넓은 의미의 태양에너지는 풍력에너지, 화학에너지, 물의 위치에너지 등 지구상에 존재하는 많은 에너지의 원천이다. 좁은 의미의 태양 에너지는 태양 복사로부터 광열, 광전 및 광화학 에너지를 직접 변환하는 것으로 제한됩니다.

인류는 오랫동안 태양에너지를 활용해 왔습니다. 2000여년 전 전국시대부터 우리나라는 강철 사면거울을 사용하여 햇빛을 집중시켜 불을 붙이는 방법과 태양 에너지를 사용하여 농산물 및 부업 제품을 건조하는 방법을 알고 있었습니다. 현대에는 태양에너지의 광열적 이용, 태양에너지의 광전적 이용, 태양에너지의 광화학적 이용 등 태양에너지의 이용이 점점 더 보편화되고 있다. 태양에너지를 활용하는 방법에는 수동적 활용(광열 변환)과 광전 변환의 두 가지 방법이 있습니다. 태양광 발전은 재생에너지를 활용하는 새로운 방식입니다.

태양전지를 이용해 햇빛에 포함된 에너지를 광전변환을 통해 전기에너지로 변환합니다. 태양열온수기는 햇빛의 열을 이용하여 물을 가열하고, 온수를 이용하여 전기를 생산하며, 태양에너지를 이용하여 전기를 생산합니다. 바닷물을 담수화하다. 현재 태양에너지의 이용은 그다지 대중적이지 않으며, 태양에너지를 이용하여 전기를 생산하는 것은 여전히 ​​높은 비용과 낮은 변환 효율 등의 문제를 안고 있다. 그러나 태양전지는 인공위성에 에너지를 공급하는 데 사용되어 왔다.

한국어 설명

태양 에너지(태양 에너지라고도 함)는 태양에서 방출되는 태양 복사입니다. 태양 에너지는 수세기 동안 많은 전통 기술에 사용되어 널리 보급되었습니다. 외딴 지역이나 우주 등 다른 전원 공급 장치가 없는 곳에서 사용하세요.

태양 에너지는 현재 다양한 용도로 사용됩니다.

열(온수, 건물 난방, 요리)

발전(태양광, 열기관)

운송(태양광 자동차)

해수 담수화

원리

태양에너지는 태양 내부에서 지속적인 핵융합 반응 과정을 통해 생성되는 에너지이다. 지구 궤도의 평균 태양 복사 강도는 1367kw/m2입니다. 지구의 적도 둘레는 40,000km이므로 지구가 얻는 에너지는 173,000TW에 달할 수 있다고 계산할 수 있습니다. 해수면의 표준 피크 강도는 1kw/m2이며, 지표면의 특정 지점에서 24시간 평균 연간 복사 강도는 0.20kw/m2로 인류가 이 에너지에 의존하고 있습니다. 재생에너지(지열에너지 자원 제외) 태양에너지 자원의 총량은 현재 인간이 사용하는 에너지의 10,000배 이상에 달하지만, 태양에너지의 에너지 밀도는 낮습니다. 이는 장소와 시간에 따라 다르다. 이것이 태양 에너지가 직면한 주요 문제이다. 태양 에너지의 이러한 특성은 전체 통합 에너지 시스템에서의 역할을 제한합니다.

태양이 지구 대기로 방출하는 에너지는 전체 복사에너지(약 3.75×1026W)의 22억분의 1에 불과하지만 173,000TW에 달한다. 지구상의 에너지는 석탄 500만톤에 해당한다. 지구상의 풍력 에너지, 수력 에너지, 해양 온도차 에너지, 파력 에너지, 바이오매스 에너지 및 조력 에너지의 일부는 지구상의 화석 연료(예: 석탄, 석유, 천연 가스 등)에서도 모두 태양에서 파생됩니다. 태양에너지는 근본적으로 고대부터 축적되어 왔기 때문에 넓은 의미의 태양에너지는 매우 넓은 범위를 포괄하는 반면, 좁은 의미의 태양에너지는 광열, 광전, 광화학적 태양복사에너지의 직접 변환에 국한된다.

태양에너지는 1차 에너지원이자 재생에너지원이다. 자원이 풍부하고 무료로 사용할 수 있으며 운송이 필요하지 않으며 환경을 오염시키지 않습니다. 이는 인류의 새로운 삶의 방식을 창조하고 사회와 인류를 에너지 절약과 오염 저감의 시대로 이끌었습니다.

분류

태양광발전

태양광패널 모듈은 햇빛을 받으면 직류를 발생시키는 발전장치로, 거의 전부가 반도체 소재( 실리콘으로 만든 얇은 고체 광전지로 구성됩니다. 움직이는 부분이 없기 때문에 마모나 파손 없이 오랫동안 작동할 수 있습니다. 단순한 광전지는 시계와 컴퓨터에 전력을 공급할 수 있는 반면, 보다 복잡한 광전지 시스템은 집에 조명을 공급하고 전력망에 전력을 공급할 수 있습니다. 태양광 패널 모듈은 다양한 모양으로 만들 수 있으며, 모듈을 연결하여 더 많은 전력을 생산할 수 있습니다. 최근에는 태양광 패널 부품이 옥상과 건물 표면에 사용되며 심지어 창문, 채광창 또는 차폐 장치의 일부로도 사용됩니다. 이러한 태양광 발전 시설을 종종 건물 부착형 태양광 시스템이라고 합니다.

태양열

현대 태양열 기술은 햇빛을 집중시키고 그 에너지를 사용하여 온수, 증기 및 전기를 생산합니다. 태양 에너지를 수집하기 위해 적절한 기술을 사용하는 것 외에도 건물은 남향의 대형 창문이나 태양열을 흡수하고 천천히 방출하는 건축 자재를 사용하는 등 적절한 기능을 디자인에 통합함으로써 태양빛과 열을 활용할 수도 있습니다.

태양에너지 활용의 역사

기록에 따르면 인류는 3000년 이상 태양에너지를 활용해 왔다. 태양에너지를 에너지원과 전력원으로 활용한 역사는 300년이 조금 넘습니다. 태양에너지가 “가까운 미래에 시급히 필요한 보충에너지원”이자 “미래 에너지 구조의 기반”으로 각광받는 것은 최근의 일이다. 1970년대 이후 태양에너지 기술은 비약적으로 발전했고, 태양에너지의 활용도 급속히 변화했다. 현대 태양 에너지 활용의 역사는 프랑스 엔지니어 솔로몬 드 콕스가 세계 최초의 태양열 엔진을 발명한 1615년으로 거슬러 올라갑니다. 본 발명품은 태양 에너지를 사용하여 공기를 가열하여 팽창시키고 물을 펌핑하는 작업을 수행하는 기계입니다. 1615년에서 1900년 사이에 전 세계적으로 많은 태양광 발전 장치와 기타 태양광 장치가 개발되었습니다. 이들 동력 장치는 거의 모두 태양광을 모으기 위해 집중 방식을 사용하고 있으며, 작동 유체는 주로 수증기이며 가격이 비싸고 실용 가치가 거의 없습니다. 20세기 100년 동안 태양에너지 기술의 발전사는 크게 7단계로 구분할 수 있다.

제1단계(1900~1920)

이 단계에서도 전 세계 태양에너지 연구의 초점은 여전히 ​​태양광 발전장치에 있었지만, 사용된 빛을 집광시키는 방법은 평판형 집진기와 저비점 작동 유체를 사용하여 장치가 점차 확장되어 최대 출력 전력이 73.64kW에 달합니다. 실제 목적은 상대적으로 분명하지만 비용은 여전히 ​​높습니다. 건설된 전형적인 장치는 다음과 같습니다: 1901년에 미국 캘리포니아에서 잘린 원추형 집중 장치를 사용하여 태양열 물 펌핑 장치가 건설되었습니다. 전력: 1902년부터 1908년까지 5세트의 이중 사이클 태양열 엔진이 미국에서 건설되었습니다. , 평판 수집기와 낮은 끓는점 작동 유체를 사용하여 1913년 이집트 카이로 남쪽에 5개의 포물선형 트로프 거울로 구성된 태양열 워터 펌프가 건설되었으며 각각 길이는 62.5m, 너비는 4m이며 총 조명 면적은 1250m2입니다. .

2단계(1920~1945)

이 20년 동안 태양에너지 연구는 저조했고, 연구활동 및 연구사업에 참여하는 인원도 크게 감소했다. 그 이유는 광물과 관련이 있다. 연료의 대규모 개발과 활용은 제2차 세계대전(1935~1945)과 관련이 있는데, 당시 에너지 수요가 절박했기 때문에 태양에너지 연구는 점차적으로 이루어지지 못했다. 방치에 빠졌습니다.

세 번째 단계(1945-1965)

제2차 세계대전이 끝난 후 20년 동안 일부 선견지명이 있는 사람들은 석유와 천연가스 자원이 급격히 감소하고 있음을 알아차렸습니다. 이 문제에 대한 국민의 관심을 촉구함으로써 태양에너지 연구사업의 재개와 발전을 점차 추진하고, 태양에너지 학술단체를 설립하고, 학술교류 및 전시회를 개최하며, 태양에너지 연구붐을 되살리게 되었습니다. 이 단계에서 태양 에너지 연구는 몇 가지 중요한 진전을 이루었으며, 가장 눈에 띄는 진전은 다음과 같습니다. 1945년 미국의 벨 연구소는 실용적인 실리콘 태양전지를 개발하여 광전지 발전의 대규모 응용을 위한 토대를 마련했습니다. 1955년 이스라엘 Tabor et al.은 제1차 태양열과학 국제회의에서 선택코팅의 기본이론을 제시하였고, 블랙니켈 등 실용적인 선택코팅이 개발되면서 고효율 집열기 개발의 여건이 조성되었다. 또한 이 단계에서 다른 중요한 성과도 있었는데, 그 중 가장 눈에 띄는 성과는 다음과 같습니다. 1952년 프랑스 국립 연구 센터는 피레네 산맥 동부에 50kW 규모의 태양열로를 건설했습니다. 1960년에 평판 수집기를 사용한 세계 최초의 암모니아-수분 흡수 공조 시스템이 미국 플로리다에 건설되었으며 냉각 용량은 5톤입니다. 1961년에는 석영창을 갖춘 스털링 엔진이 출시되었습니다.

이 단계에서는 태양에너지 기초이론과 기초재료에 대한 연구가 강화되었고, 태양광 선택 코팅, 실리콘 태양전지 등 기술의 획기적인 발전이 이뤄졌다. 평판 수집가는 큰 발전을 이루었으며 기술적으로 점차 성숙해졌습니다. 태양열 흡수식 에어컨에 대한 연구가 진전되어 실험적인 태양광실이 많이 건설되었습니다. 보다 어려운 스털링 엔진 및 타워형 태양열 발전 기술에 대한 예비 연구가 수행되었습니다.

4단계(1965~1973)

이 단계에서는 태양에너지 연구사업이 정체된 주된 이유는 태양에너지 활용기술이 아직 성장단계에 있지 않기 때문이다. 아직 성숙하고, 투자 규모가 크고, 효과가 이상적이지 않으며, 기존 에너지와 경쟁하기 어려워 대중, 기업, 정부의 관심과 지원을 받지 못하고 있습니다.

제5단계(1973~1980)

석유가 세계 에너지 구조의 주도적 역할을 해왔기 때문에 석유는 경제를 좌우하고 국가의 생존을 결정하는 핵심이 되었고, 그 결과 1973년 10월 중동전쟁이 발발했다. 석유수출국기구는 중동인민들의 투쟁을 지지하고 자국을 지키기 위해 석유생산을 줄이고 가격을 올리는 등의 조치를 취했다. 이해. 그 결과, 중동에서 값싼 석유를 대량으로 수입하는 국가들은 경제적으로 큰 타격을 입었습니다. 그 결과, 서구의 일부 사람들은 세계에 "에너지 위기"가 발생했다고 외쳤습니다(어떤 사람들은 이를 "석유 위기"라고 부릅니다). 이번 '위기'는 사람들로 하여금 기존의 에너지 구조를 완전히 바꿔야 하고, 미래 에너지 구조로의 전환이 가속화되어야 한다는 점을 객관적으로 깨닫게 해주었다. 이에 따라 많은 국가들, 특히 산업이 발달한 국가에서는 태양에너지를 비롯한 신재생에너지 기술 개발에 대한 지원을 다시 강화하고 있으며, 전 세계적으로 태양에너지 개발 및 활용 붐이 다시 일어나고 있습니다. 1973년 미국은 정부 차원의 태양광 발전 계획을 수립했고, 태양에너지 연구 자금을 크게 늘렸고, 태양에너지 제품의 상용화를 촉진하기 위해 태양에너지 개발은행을 설립했다. 일본은 1974년 정부가 수립한 '선샤인 플랜(Sunshine Plan)'을 발표했습니다. 그 중 태양 에너지 연구 및 개발 프로젝트에는 태양광 주택, 산업용 태양광 시스템, 태양열 발전, 태양 전지 생산 시스템, 분산 및 대규모 태양광 발전이 포함됩니다. 시스템 등 이 계획을 실행하기 위해 일본 정부는 많은 인력, 물적, 재정적 자원을 투자했습니다. 1970년대 초 세계적으로 나타난 태양에너지 개발 및 활용 붐은 우리나라에도 큰 영향을 미쳤다. 일부 선견지명이 있는 과학 기술 인력은 태양 에너지 산업에 헌신하여 관련 정부 부서에 적극적으로 제안하고 서적과 저널을 출판하며 태양 에너지 활용에 대한 국제 동향을 소개하고 농촌 지역의 태양열 조리기 적용을 촉진했습니다. 도시에서는 태양열 온수기를 개발하고, 태양광 에너지는 지상에서 사용하기 시작했습니다. 1975년에는 허난성 안양에서 '제1회 전국 태양에너지 활용 체험 교류회'가 개최되어 우리나라 태양에너지 산업의 발전을 더욱 촉진시켰다. 이번 회의 이후 태양에너지 연구 및 홍보 사업이 우리 정부의 계획에 포함되어 특별 자금과 물질적 지원을 받았습니다. 일부 대학과 과학연구소에서는 태양에너지 연구그룹과 연구실을 설립했고, 일부 곳에서는 태양에너지 연구소 설립을 준비하기 시작했다. 당시 우리나라에서도 태양에너지 개발과 활용이 급증하고 있었습니다. 이 기간 동안 태양 에너지의 개발 및 활용은 다음과 같은 특징을 지닌 전례 없는 발전 시기에 있었습니다.

국가는 태양 에너지 연구 계획을 강화했으며 많은 국가에서 단기 및 장기적인 햇빛 계획. 태양에너지의 개발과 활용이 정부의 과제가 되면서 지원도 대폭 강화됐다. 국제협력이 매우 활발하며, 일부 제3세계 국가들도 태양에너지 개발 및 활용에 적극적으로 참여하기 시작했습니다.

연구 분야가 계속 확장되고 연구 작업이 점점 더 심층화되고 CPC, 진공 집열관, 비정질 실리콘 태양 전지, 물의 광분해 등 여러 가지 주요 성과가 달성되었습니다. 수소생산, 태양열발전 등

각국에서 수립한 태양에너지 개발계획은 일반적으로 요구사항이 과도하고 성급하며, 추진과정의 어려움을 과소평가하여 단기간에 화석에너지를 대체하고 대규모의 에너지를 실현하고자 한다. 태양 에너지의 규모 활용. 예를 들어, 미국은 1985년에 소형 태양광 실증 위성 발전소를 건설하고, 1995년에는 500만kW 규모의 우주 태양광 발전소를 건설할 계획을 세웠습니다. 실제로 이 계획은 나중에 조정돼 아직까지 우주태양광발전소가 발사되지 않았다.

태양열온수기, 태양광전기 등 제품이 상용화되기 시작했고, 태양에너지 산업도 초기에는 자리 잡았으나 규모가 작아 경제적 이익이 이상적이지 못했다.

6단계(1980~1992)

1970년대에 나타난 태양에너지 개발 및 활용 붐은 1980년대에 들어서자마자 쇠퇴하기 시작하여 점차 저점에 진입했다. 세계의 많은 국가에서 태양 에너지 연구 자금을 대폭 삭감했으며, 미국이 가장 두드러졌습니다. 이러한 현상의 주요 원인은 다음과 같습니다. 세계 유가가 크게 하락한 반면, 태양 에너지 제품의 가격은 여전히 ​​높고 경쟁력이 부족합니다. 태양 에너지 기술에는 큰 진전이 없으며 효율성 향상 및 비용 절감 목표가 있습니다. 달성되지 않아 일부 사람들의 발전을 흔들었습니다. 태양 에너지 활용에 대한 신뢰가 급속히 발전하고 있으며 이는 태양 에너지 발전에 일정한 억제 효과를 가지고 있습니다.

1980년대 세계 태양에너지 쇠퇴의 영향으로 우리나라의 태양에너지 연구사업도 어느 정도 약화됐다. 어떤 사람들은 태양에너지 이용에 막대한 투자가 필요하고 효과가 좋지 않으며 저장이 어렵다는 지적도 했다. 그들은 태양 에너지가 미래의 에너지라고 믿고 있으며 성공 후 우리나라가 기술을 도입했습니다. 이러한 견해를 갖고 있는 사람은 극소수에 불과하지만, 이는 우리나라 태양에너지 산업 발전에 매우 해롭고 부정적인 영향을 미치고 있습니다. 현 단계에서는 태양에너지 개발을 위한 연구비가 크게 줄어들었지만, 작업이 중단되지 않았으며 일부 프로젝트는 비교적 좋은 진전을 이루었습니다. 규모가 크고 사람들이 과거 계획과 목표를 진지하게 검토하고 연구 작업의 초점을 조정하며 더 적은 투자로 더 큰 결과를 달성하기 위해 노력하도록 유도합니다.

7단계(1992~현재)

화석에너지의 대규모 연소로 인해 지구 환경오염과 생태계 파괴가 발생하여 인류의 생존과 생존에 위협이 되고 있다. 개발. 이러한 배경에서 유엔은 1992년 브라질에서 환경과 개발에 관한 세계회의를 개최하여 환경과 개발에 관한 리우선언, 의제 21, 유엔기후변화협약 등 일련의 중요한 문서를 채택했습니다. 개발이 통일된 프레임워크로 통합되고 지속 가능한 개발 모델이 확립됩니다. 이번 회의 이후 세계 각국은 청정에너지 기술 개발을 강화하고 태양에너지 이용과 환경보호를 결합해 태양에너지 이용률을 최저점에서 벗어나 점차 강화했다. 세계환경개발회의 이후 중국 정부는 환경과 발전을 중시하고 10가지 대책과 방안을 제시하면서 “태양에너지, 풍력에너지, 지열에너지 등 청정에너지를 개발하고 촉진하겠다”고 분명히 밝혔습니다. 조력 에너지, 지역 여건에 따른 바이오매스 에너지." "중국의 의제 21"은 핵심 태양 에너지 개발 프로젝트를 더욱 명확히 합니다. 1995년에 국가계획위원회, 국가과학기술위원회, 국가경제무역위원회는 《신에너지 및 재생에너지 발전강요》(1996-2010)를 제정하여 우리나라의 신재생에너지 발전목표와 과제를 명확히 제시하였다. 1996년부터 2010년까지의 신재생에너지 현황과 그에 따른 대책 및 조치. 이러한 문서의 작성과 실행은 우리나라의 태양 에너지 산업을 더욱 발전시키는 데 중요한 역할을 했습니다. 1996년 유엔은 짐바브웨에서 '세계 태양에너지 정상회담'을 개최한 후 '하라레 태양에너지와 지속가능한 발전 선언'을 발표했다. -2005), "국제 태양에너지 협약", "세계 태양에너지 전략 계획" 및 기타 중요한 문서입니다. 이번 회의에서는 태양 에너지 개발에 대한 UN과 세계 각국의 확고한 의지를 더욱 보여줬으며, 태양 에너지를 널리 활용하기 위해 세계 정부가 함께 행동해야 한다고 요구했습니다. 1992년 이후 세계 태양 에너지 이용은 또 다른 발전 단계에 접어들었습니다. 특징은 다음과 같습니다. 태양 에너지 이용은 세계의 지속 가능한 발전 및 환경 보호와 밀접하게 통합되어 있으며 세계 정부는 함께 행동하여 세계 태양 에너지 개발 전략을 달성합니다. 목표는 명확하고 집중적이며 효과적인 조치가 과거의 고온 및 저온, 과열 및 과열의 단점을 극복하고 태양 에너지 연구 및 개발의 강도를 높이는 동시에 태양 에너지 산업의 장기적인 발전을 보장하는 데 도움이 됩니다. 과학기술 성과를 생산성으로 전환하고 태양 에너지 산업을 발전시키는 데 관심을 기울여야 하며, 태양 에너지 활용 분야와 규모를 확대하고 국제 태양 에너지 분야의 경제적 협력이 전례 없이 활발하게 이루어지도록 해야 합니다. 규모가 확대되고 분명한 결과를 얻습니다. 이상의 검토를 통해 금세기 100년 동안 태양에너지의 발전 경로가 순조롭지 않았음을 알 수 있다. 일반적으로 매 만조 시기 이후에 간조 시기가 있으며, 썰물 시기는 100년 동안 지속된다. 약 45년. 태양 에너지 활용의 개발 과정은 석탄, 석유, 원자력 에너지와 완전히 다릅니다. 이에 대한 사람들의 인식도 매우 다르며, 반복이 많고 개발하는 데 오랜 시간이 걸립니다. 이는 한편으로는 태양에너지 개발이 어렵고 단기간에 대규모 활용이 어렵다는 점을 보여주며, 다른 한편으로는 태양에너지 이용에도 영향을 미친다는 점을 보여준다. 광물 에너지 공급, 정치, 전쟁 등의 요인으로 인해 개발 경로가 상대적으로 험난합니다. 그럼에도 불구하고, 전반적으로 20세기의 태양광 기술 발전은 이전 어느 세기보다 컸습니다.

장점과 단점

장점:?

(1) 보편성 : 땅이나 바다, 산이나 섬에 상관없이 태양이 땅에 빛난다. , 채굴이나 운송 없이 직접 개발하고 활용할 수 있습니다. ?

(2) 무해함: 태양 에너지의 개발 및 활용은 환경을 오염시키지 않습니다. 이는 환경 오염이 점점 더 심각해지는 오늘날 매우 가치 있는 에너지원 중 하나입니다. ?

(3) 거대함 : 매년 지구 표면에 도달하는 태양 복사 에너지는 대략 130조 톤의 표준 석탄에 해당하며, 그 총량은 세계에서 개발할 수 있는 에너지 중 최대 규모입니다. 오늘. ?

(4) 장기적 : 현재 태양이 생산하는 원자력 에너지의 비율로 볼 때, 수소 저장량은 수백억 년 동안 지속될 만큼 충분하며, 지구의 생명도 약 수십억 년이라는 의미에서 태양의 에너지는 무궁무진하다고 할 수 있습니다. ?

단점: ?

(1) 분산: 지구 표면에 도달하는 태양 복사의 총량은 크지만 에너지 흐름 밀도는 매우 낮습니다.

평균적으로 북회귀선 부근에서는 여름에 비교적 날씨가 맑은 날 정오에 일사량 조사량이 최대가 되는데, 태양광 방향에 수직인 1m² 면적에서 받는 평균 태양 에너지는 약 1m²이다. 1000W; 일년 내내 평균 낮과 밤의 합계는 약 200W에 불과합니다. 겨울에는 대략 절반에 불과하고 흐린 날에는 일반적으로 1/5 정도에 불과합니다. 이 에너지 흐름 밀도는 매우 낮습니다. 따라서 태양 에너지를 사용할 때 특정 변환 전력을 얻으려면 상당한 면적을 가진 수집 및 변환 장비 세트가 필요한 경우가 많으며 이는 비용이 많이 듭니다. ?

(2) 불안정성 : 낮과 밤, 계절, 지리적 위도 및 고도 등 자연 조건의 한계와 맑음, 흐림, 구름, 비 등 무작위 요인의 영향으로 인해 , 등이 특정 수준에 도달하면 지상의 태양 복사 조도는 간헐적이고 극도로 불안정하여 태양 에너지의 대규모 적용을 더욱 어렵게 만듭니다. 태양에너지를 지속적이고 안정적인 에너지원으로, 궁극적으로 기존 에너지원과 경쟁할 수 있는 대체 에너지원으로 만들기 위해서는 에너지 저장 문제를 잘 해결해야 한다. 즉, 맑은 날의 일사에너지를 저장해야 한다. 그러나 현재 에너지 저장은 태양에너지 활용에 있어 가장 취약한 연결고리 중 하나입니다. ?

(3) 낮은 효율성과 높은 비용: 현재의 태양 에너지 활용 개발 수준에서 일부 측면은 이론적으로 실현 가능하고 기술적으로 성숙합니다. 그러나 일부 태양 에너지 활용 장치는 효율성이 낮고 비용이 높습니다. 일반적으로 경제는 기존 에너지원과 경쟁할 수 없습니다. 앞으로 상당 기간 동안 태양 에너지 활용의 추가 개발은 주로 경제성으로 인해 제한될 것입니다. ?

태양 에너지 활용에 따른 경제적 문제: ?

첫째, 지속 가능하게 발전할 수 있는 사회는 사회적 요구를 충족할 수 있을 뿐만 아니라 , 그러나 미래 세대의 미래를 위험에 빠뜨리지도 않습니다. 따라서 고탄소 화석에너지를 최대한 청정에너지로 대체하는 것은 에너지 건설에 있어서 반드시 지켜야 할 원칙이다. 에너지 형태가 변화함에 따라 기존 에너지 보유량은 날로 감소하고 있으며, 환경 오염 방지를 위한 투자도 증가할 수밖에 없습니다.

둘째, 우리나라는 세계 최대의 석탄 생산국이자 소비국이며, 석탄은 상품 에너지 소비 구조의 약 76%를 차지하며 우리나라 대기 오염의 주요 원인이 되었습니다. 신에너지 및 재생에너지 활용 기술의 활발한 개발은 환경오염을 줄이기 위한 중요한 방안이 될 것입니다. 에너지 문제는 전 세계적인 문제이며, 조만간 새로운 에너지원으로의 전환기가 도래할 것입니다. 장기적으로 태양에너지 활용 기술과 장치의 대규모 적용은 화석에너지 가격 상승을 필연적으로 제한할 것이다.

우리 나라의 태양에너지 자원

우리 나라 티베트 서부에는 최대 2333KWh/m2(일일 일사량 6.4KWh/m2)에 달하는 태양에너지 자원이 가장 풍부하고, 사하라 사막에 이어 세계 2위다.

각 지역이 받는 총 일사량에 따라 나라를 다섯 가지 지역으로 나눌 수 있다.

카테고리 I 지역은 우리나라에서 태양에너지 자원이 가장 풍부한 지역으로, 연간 총 일사량은 6680~8400MJ/m2로 일일 일사량 5.1~6.4KWh/m2에 해당합니다. 이들 지역에는 닝샤 북부, 간쑤성 북부, 신장 동부, 칭하이 서부, 티베트 서부가 포함됩니다. 특히 티베트 서부 지역에 풍부하며 최대 2333KWh/m2(일일 일사량 6.4KWh/m2)로 사하라 사막에 이어 세계 2위를 차지한다.

두 번째 범주 지역은 우리나라에서 태양에너지 자원이 풍부한 지역으로, 연간 총 일사량은 5850~6680MJ/m2로 일일 일사량은 4.5~5.1KWh/에 해당한다. m2. 이들 지역에는 허베이 북서부, 산시성 북부, 내몽고 남부, 닝샤 남부, 간쑤성 중부, 칭하이 동부, 티베트 남동부, 신장 남부가 포함됩니다.

세 번째 유형의 지역은 우리나라의 태양에너지 자원이 중간 정도인 지역으로, 연간 총 일사량은 5000~5850MJ/m2로 일일 일사량 3.8~4.5KWh/m2에 해당합니다. 주로 산둥성, 허난성, 허베이성 남동부, 산시성 남부, 신장성 북부, 길림성, 랴오닝성, 윈난성, 산시성 북부, 간쑤성 남동부, 광둥성 남부, 푸젠성 남부, 장쑤성 북부, 안후이성 북부, 대만 남서부를 포함합니다.

카테고리 IV 지역은 우리 나라에서 태양 에너지 자원이 부족한 지역입니다. 연간 총 태양 복사량은 4200~5000MJ/m2이며 이는 일일 복사량 3.2~3.8KWh/m2에 해당합니다. 해당 지역에는 후난성, 후베이성, 광시성, 장시성, 저장성, 푸젠성 북부, 광둥성 북부, 산시성 남부, 장쑤성 북부, 안후이성 남부, 헤이룽장성 및 대만 북동부가 포함됩니다.

카테고리 5 지역에는 주로 중국에서 태양에너지 자원이 가장 적은 지역인 쓰촨성 및 구이저우성이 포함됩니다. -일일 방사선량이 3.2KWh/m2입니다.

태양 복사 데이터는 현급 기상 관측소나 국립 기상청에서 얻을 수 있습니다. 기상청에서 얻은 데이터는 수평면 총 복사, 수평면 직접 복사 및 수평면 산란 복사를 포함하는 수평면 복사 데이터입니다.

국가적 관점에서 볼 때 우리나라는 태양에너지 자원이 풍부한 나라로 대부분 지역의 연평균 일사량이 4kWh/m2.day 이상이며, 티베트에서 가장 높은 것은 7kWh/m이다. m2.day.

태양에너지 발전의 길

태양에너지를 활용하는 방법은 다양하다.

1-태양열온수기 등 태양열에너지 활용,

2-태양광 발전은 현재 태양 에너지 활용의 핵심 연구 분야이며 대중화를 가로막는 주요 장애물은 다음과 같습니다.

①광전 변환을 완료하는 데 사용되는 실리콘 태양전지의 가격은 너무 높고 변환 효율이 낮으며 수명이 짧습니다.

② 전기 에너지를 저장하는 데 사용되는 배터리는 비용이 높고 수명이 제한되며 환경 오염을 유발합니다.

해외에서는 전기에너지 저장 문제를 해결하기 위해 전기에너지 네트워킹 방식을 사용하는데, 배터리를 사용하여 전기를 저장하지 않고 직접 전력을 공급하는 방식이 효과는 매우 좋지만, 반드시 필요하다. 규모가 커지면 정부가 조정과 관리에 개입해야 한다. 실리콘 태양전지 기술은 빠르게 발전하고 발전하고 있습니다. 현재 태양광 발전은 다른 전력자원을 확보하기 어려운 지역이나 장소에서 주로 활용되고 있다.

태양열 활용

개요: 우리 모두 알고 있듯이 현재 인류가 대량으로 사용하고 있는 목재, 석유, 석탄, 천연가스 및 기타 에너지원은 태양에너지를 식물을 통해 간접적으로 사용합니다. 현재까지 인간이 사용할 수 있는 유일한 에너지원은 태양이라고 해도 과언이 아니다. 지금까지는 광합성을 통한 태양에너지의 간접적인 활용이 가장 중요했다. 20세기 경까지 사람들의 삶에 현실화되지 않았습니다. 태양에너지의 간접 활용에서 직접 활용으로, 태양에너지를 활용하는 것은 인류가 태양에너지를 직접 활용하는 기술에 획기적인 진전을 이룰 수 있다면 인류가 처음으로 배운 것과 같은 질적 도약이 될 것이다. 장작을 뚫어 불을 피우고 인간과 동물을 구별하는 일. 앞으로 태양에너지는 다시 한번 인류의 역사를 다시 쓸 것이며, 인류문명의 발전은 새로운 단계로 접어들 것이라는 기대와 확신이 있습니다.

현재 인류가 태양 에너지를 직접 활용하는 방법은 아직 초기 단계에 있으며 주로 태양열 수집, 태양열 온수 시스템, 태양 온실, 태양 광 발전 및 기타 방법을 포함합니다.

(1) 태양열 집열기

태양열 온수기 장치에는 일반적으로 태양열 집열기, 물 저장 탱크, 파이프, 물 펌프 및 기타 구성 요소가 포함됩니다. 또한 겨울철 발전소의 고장에 대비해 열교환기, 팽창탱크, 발전장치 등이 필요해 전력을 공급할 수 없다. 태양열 집열기는 태양 복사를 받아 열 전달 매체로 열을 전달하는 태양열 시스템의 장치입니다. 열전달 작동 매체에 따라 액체 수집기와 공기 수집기로 나눌 수 있으며 조명 방법에 따라 응축형과 농축형 수집기로 나눌 수 있습니다. 진공 집열기도 있습니다. 좋은 태양열 집열기는 20~30년 동안 지속되어야 합니다. 1980년경부터 제작된 수집가는 유지 관리가 거의 필요하지 않고 40~50년 동안 지속됩니다.

(2) 태양열 온수 시스템

초기 태양 에너지의 가장 널리 활용된 분야는 물을 가열하는 것이었습니다. 오늘날 전 세계에는 수백만 개의 태양열 온수 장치가 있습니다. . 태양열 온수 시스템의 주요 구성 요소는 수집기, 저장 장치 및 순환 파이프라인의 세 부분으로 구성됩니다. 또한, 햇빛이 없을 때 사용하기 위한 보조 에너지 장치(전기히터 등)가 있을 수 있으며, 수위를 조절하거나 전기 부품이나 온도 장치를 제어하기 위해 강제로 물을 순환시키는 경우도 있습니다. 뿐만 아니라 부하에 연결된 파이프도 있습니다. 태양열 온수 시스템은 순환 방식에 따라 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. (a) 자연 순환 유형: 이 유형의 저장 탱크는 수집기 위에 배치됩니다. 집열기 속의 물은 태양 복사에 의해 가열되어 온도가 상승하여 집열기 안의 물과 저수조의 물 사이의 밀도 차이가 발생하여 부력이 발생하게 되는데, 이러한 열사이펀 현상에 의해 물이 물 속에서 자연스럽게 흐르게 됩니다. 제거 탱크 및 수집기 흐름. 밀도 차이와의 관계로 인해 물의 유속은 집열기의 태양 에너지 흡수에 비례합니다. 이 방식은 물을 순환시킬 필요가 없고 유지 관리가 매우 간단하여 널리 사용되고 있습니다. (b) 강제 순환식: 온수 시스템은 물을 사용하여 집수기와 저수조 사이를 순환시킵니다. 수집기 상단의 수온이 저수조 하단의 수온보다 몇도 높을 경우 제어 장치에 의해 물이 흐르기 시작합니다. 밤에 물이 집수기에서 역류하여 열 손실이 발생하는 것을 방지하기 위해 물 입구에 체크 밸브를 설치합니다. 이런 종류의 온수 시스템은 유량을 알 수 있고(물에서 나오는 유량을 알 수 있기 때문에) 성능을 쉽게 예측할 수 있으며, 일정 시간 동안 가열된 물의 양도 추정할 수 있습니다. 예를 들어 동일한 설계 조건에서는 자연 순환 방식보다 높은 수온을 얻을 수 있다는 장점이 있지만 물을 사용해야 하기 때문에 물과 전기, 유지 관리(누수 등) 및 제어 장치가 필요하다. 움직이고 멈춰서 물이 쉽게 손상될 수 있는 등의 문제가 있습니다. 따라서 대규모 온수 시스템이나 더 높은 수온이 필요한 상황을 제외하고는 일반적으로 자연 순환 온수기가 선택됩니다.

(3) 온난화

겨울에 방을 난방하기 위해 태양 에너지를 사용하는 것은 수년 동안 많은 추운 지역에서 사용되어 왔습니다. 겨울철에는 추운 지역의 온도가 매우 낮기 때문에 실내 난방 장치를 설치해야 합니다. 화석 에너지 소비를 많이 절약하려면 태양 복사열을 활용하십시오. 대부분의 태양열 온실은 온수 시스템을 사용하고 일부는 온풍 시스템도 사용합니다.

태양열 난방 시스템은 태양열 집열기, 축열 장치, 보조 에너지 시스템, 실내 난방 팬 시스템으로 구성됩니다. 이 프로세스는 태양 복사열 전도를 기반으로 하며 집열기의 작동 유체는 열에너지를 저장하고 공급합니다. 방에 열을 가해. 보조 열원은 축열 장치에 설치하거나, ​​실내에 직접 설치하거나, ​​저장 장치와 실내 사이에 다양한 디자인으로 설치할 수 있습니다. 물론 이중 열저장 없이 온실 내부로 직접 열에너지를 사용하는 직접온실 설계도 가능하며, 태양에너지를 직접 이용하여 열전이나 광전을 통해 전기를 생산하거나 방을 난방하거나 난방용으로 사용하는 것도 가능하다. 냉난방실의 난방장치를 통한 난방장치. 가장 일반적으로 사용되는 난방 시스템은 태양열 온수기로서 온수를 축열 장치(고체, 액체 또는 상변화 축열 시스템)에 통과시킨 후 팬을 사용하여 실내 또는 실외 공기를 축열 장치로 유입시키는 방식입니다. 뜨거운 공기를 전달하여 열을 실내로 전달하거나, 다른 액체를 축열 장치로 유입시켜 열을 흡수하는 방식입니다. 가열 효과를 얻으려면.

(4) 태양광 발전

즉, 태양 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하고 그 전기 에너지를 축전기에 저장하여 필요할 때 사용하는 것입니다.

우주 태양광 전원

최초의 우주 태양전지는 1958년 방투아드 1호에서 발사됐다. 본체 탑재형 구조와 단결정 Si 기판을 갖고 있으며 효율은 약 10이다. % (28℃). 1970년대에 사람들은 배터리 구조를 개선하고 BSF, 포토리소그래피, 향상된 반사 방지 코팅과 같은 기술을 사용하여 배터리 효율성을 14%까지 높였습니다. 1970년대와 1980년대에는 전 세계적으로 육상 태양전지 생산량이 약 5.5년마다 두 배로 늘었고, 방사선 저항성과 같은 우주 환경에서의 우주 태양전지 성능도 크게 향상됐다. 1980년대 태양전지 이론의 급속한 발전은 지상 및 우주 태양전지 성능 향상을 크게 촉진시켰다. 1990년대에는 박막 배터리와 III-V 배터리에 대한 연구가 급속히 발전했고 집광기 어레이의 구조가 더욱 경제적이게 되면서 우주 태양전지 시장에서는 경쟁이 치열해졌습니다. 고성능 태양전지를 계속 연구하는 데에는 집중형 셀과 다중 밴드갭 셀을 연구하는 두 가지 주요 접근 방식이 있습니다.

4.1 태양 에너지 수집

태양 에너지를 사용할 때 태양 복사의 에너지 흐름 밀도가 낮습니다