儀器視角看太陽能與環境保護

[2018/10/10]

近日，有媒體報道稱，天津大學封偉教授團隊在國際上首次系統闡釋厘清偶氮苯對太陽能光熱燃料的重要作用，這一研究有助于顛覆傳統太陽能技術存在的效率低下、輻射分散、蓄能不穩定等諸多問題，為太陽能高效利用打開新篇章。

  近年來，如何運用好太陽能是眾多科研機構研究的重要課題之一。狹義上來講，太陽能的利用涉及了光熱轉化和光電轉化兩方面的知識；而廣義上來說，風能、化學能、水能等與太陽有密切聯系的新型可再生能源都可以稱之為太陽能。作為一種可再生、能量大的清潔能源，太陽能和環境的關系可以說是相輔相成，今天小編就站在儀器的角度來聊一聊太陽能。

  光熱發電和光伏發電

  先來簡單的介紹一下太陽能發電的方式，一般來說，太陽能發電形式有光熱和光伏兩種。光熱發電實際上運用的是太陽輻射產生的熱能，通過光-熱-電的裝換方式，先通過太陽能集熱器，將光能轉化為熱能。接著，通過水蒸汽驅動汽輪機的原理，將熱能轉化為動能并進行發電，實現熱能轉化為電能的過程。這種方法從原理上來說，只是將傳統火力發電中，生物能轉化為熱能的過程進行了替換，缺點較為明顯——熱能產生效率遠低于火力發電，成本又十分昂貴。

  而光伏發電則是一種更為直接的太陽能發電方式。原理上來說，光伏發電直接運用光伏效應，借助半導體光電二極管，直接將光能轉化為電能。是目前公認的一種具有相對永久性、環保性、靈活性的技術。

  太陽能與環境保護之間的關系

  太陽能與環境之間其實是一個因果循環、相互影響的關系。首先，太陽能近年來得到全球范圍的重視，離不開傳統火力發電存在的兩個問題。

  其一，火力發電需要大量地燃燒煤炭、石油等不可再生資源，隨著時間的推移，可供人類開采使用的不可再生能源逐漸減少，并且存在枯竭的可能。同時，開采石油等能源，本身會對環境產生一定的破壞，無論從能源利用，還是環境保護來說，都違背社會倡導的可持續發展方向。

  另一方面，就是火力發電的排放問題。大量地燃燒煤炭、石油勢必會產生二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮等污染氣體，以及造成PM2.5超標的情況，引起霧霾等大氣污染問題，直接破壞環境。

  事實上，無論是土壤沙漠化還是霧霾，污染一旦產生，除了會讓人們陷入治理難的問題外，還會影響太陽能發電的工作環境和效率。太陽能發電雖然擁有許多優點，但不可否認的是，其具有一定的局限性。換言之，想要有效的運用太陽能，確保光照很重要。霧霾會引起光線受阻自然不必多說，而土壤沙化，會讓原本適宜太陽能集中發電的空曠地勢受到影響，破壞太陽能發電的有利環境。

  總而言之，對于環境來說，太陽能發電是一種有效避免煤炭、石油等開采、使用引起環境污染的有效途徑；對于太陽能發電來說，良好的環境時增加發電效率的基本條件。

  環境檢測與太陽能采集

  前文提到過，廣義上來說，風能、化學能、水能都屬于太陽能，其原因在于風能、化學能、水能的產生，都離不開太陽的作用。所以，無論是通過太陽能電池直接轉化太陽能還是通過潮汐發電、風力發電收集能源，環境對于新能源運用都有著不容小噓的意義。目前，針對太陽能發電站、風車發電、潮汐發電站的建立，除了需要運用大量的儀器進行事先評估外，在發電站建立后，還需要建立嚴苛的自然環境檢測系統，確保發電站設備安全及發電效率。可以說，環境檢測儀器對于太陽能運用是不可或缺的幫手之一。

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