书城童书给人类的恩赐(自然瞭望书坊)
30714100000028

第28章 向太阳借能量

太阳能一般指太阳光的辐射能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应,不停地释放出巨大的能量,并不断向宇宙空间辐射能量,这种能量就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应,可以维持几十亿至上百亿年的时间。太阳向宇宙空间发射的辐射功率为3.8×1023千瓦的辐射值,其中二十亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能,30%被大气层反射,23%被大气层吸收,其余的到达地球表面,其功率为800000亿千瓦,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量。平均在大气外每平方米面积每分钟接受的能量大约1367瓦。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能、化学能、水的势能等等。狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。

人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在2000多年前的战国时期,就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火;利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代,太阳能的利用已日益广泛,它包括太阳能的光热利用,太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。太阳能的利用有光化学反应,被动式利用(光热转换)和光电转换两种方式。太阳能发电是一种新兴的可再生能源利用方式。

使用太阳电池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化办电能,使用太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电,利用太阳能进行海水淡化。现在,太阳能的利用还不很普及,利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题,但是太阳电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。

太阳能热管的样子很像一个长长的热水瓶胆。在结构上两者好像亲兄第,有些相似。热管有一个透明的玻璃管壳,里面有一个能盛装液体或气体的吸收管。两管之间被抽成真空,成为真空夹层。这和热水瓶胆的内外层之间抽成真空是一样的,都是为了防止热量散失出去。两者所不同的是,热管的外玻璃管壳是透明的(热水瓶胆的外表面镀了一层光亮的水银),而且吸收管的外壁上涂有一层特殊的涂层。这样,当阳光照在热管上,吸收管上的涂层就能大量吸收光能,并将光能转变成热能,从而使吸收管内装的液体或气体的温度升高。

由于热管既能充分采集光能,又具有很好的保温性能,所以它在有风的严冬,或者阳光很弱的情况下,都有着良好的集热性能,而且能提供高达100℃的热水。它比太阳能平板集热器的集热性能好,并具有拆装方便、使用寿命长等优点。

热管可以单个使用,如用在太阳能灶上;也可根据需要,用串联或并联的方法将几十支热管装在一起使用。

热管在美国使用较普遍。在一些工厂、医院、学校和机关的楼房顶上整齐地排列着一排排热管。有一处屋顶,面积约800平方米,竟排列着8000多支热管,甚为壮观。这些热管在一天之内可以供应大量的工业用热水,并能在一年里连续不断地为它的主人提供所需要的热能。

此外,热管还广泛用于制冷、海水淡化、空调、采暖和太阳能发电等许多方面,是一种深受人们喜爱的太阳能器具。