§16太陽能的利用
§16太陽能的利用(1/3)
據記載，人類利用太陽能已有3000多年的曆史。將太陽能作為一種能源和動力加以利用，隻有300多年的曆史。真正將太陽能作為“近期急需的補充能源”，“未來能源結構的基礎”，則是近來的事。20世紀70年代以來，太陽能科技突飛猛進，太陽能利用日新月異。近代太陽能利用曆史可以從1615年法國工程師所羅門.德.考克斯在世界上發明第一台太陽能驅動的發動機算起。該發明是一台利用太陽能加熱空氣使其膨脹做功而抽水的機器。在1615年～1900年之間，世界上又研製成多台太陽能動力裝置和一些其它太陽能裝置。這些動力裝置幾乎全部采用聚光方式采集陽光，發動機功率不大，主要是水蒸汽，價格昂貴，實用價值不大，大部分為太陽能愛好者個人研究製造。20世紀的100年間，太陽能科技發展曆史大體可分為七個階段。
第一階段（1900~1920年）
在這一階段，世界上太陽能研究的重點仍是太陽能動力裝置，但采用的聚光方式多樣化，且開始采用平板集熱器和低沸點工質，裝置逐漸擴大，最大輸出功率達，實用目的比較明確，造價仍然很高。建造的典型裝置有：1901年，在美國加州建成一台太陽能抽水裝置，采用截頭圓錐聚光器，功率：；1902 ~1908年，在美國建造了五套雙循環太陽能發動機，采用平板集熱器和低沸點工質；1913年，在埃及開羅以南建成一台由5個拋物槽鏡組成的太陽能水泵，寬4m，總采光麵積達1250m2。
第二階段（1920~1945年）
在這20多年中，太陽能研究工作處於低潮，參加研究工作的人數和研究項目大為減少，其原因與礦物燃料的大量開發利用和發生第二次世界大戰（1935~1945年）有關，而太陽能又不能解決當時對能源的急需，因此使太陽能研究工作逐漸受到冷落。
第三階段（1945~1965年）
在第二次世界大戰結束後的20年中，一些有遠見的人士已經注意到石油和天然氣資源正在迅速減少， 呼籲人們重視這一問題，從而逐漸推動了太陽能研究工作的恢複和開展，並且成立太陽能學術組織，舉辦學術交流和展覽會，再次興起太陽能研究熱潮。 在這一階段，太陽能研究工作取得一些重大進
展，比較突出的有：1945年，美國貝爾實驗室研製成實用型矽太陽電池，為光伏發電大規模應用奠定了基礎；1955年，以色列泰伯等在第一次國際太陽能科學會議上提出選擇性塗層的基礎理論，並研製成實用的黑鎳等選擇性塗層，為高效集熱器的發展創造了條件。此外，在這一階段裏還有其他一些重要成果，比較突出的有： 1952年，法國國家研究中心在比利牛斯山東部建成一座功率為50kW的太陽爐。1960年，在美國佛羅裏達建成世界上第一套用平板集熱器供熱的氨——水吸收式空調係統，製冷能力為5冷噸。1961年，一台帶有石英窗的斯特林發動機問世。在這一階段裏，加強了太陽能基礎理論和基礎材料的研究，取得了如太陽選擇性塗層和矽太陽電池等技術上的重大突破。平板集熱器有了很大的發展，技術上逐漸成熟。太陽能吸收式空調的研究取得進展，建成一批實驗性太陽房。對難度較大的斯特林發動機和塔式太陽能熱發電技術進行了初步研究。
第四階段（1965~1973年）
這一階段，太陽能的研究工作停滯不前，主要原因是太陽能利用技術處於成長階段，尚不成熟，並且投資大，效果不理想，難以與常規能源競爭，因而得不到公眾、企業和政府的重視和支持。
第五階段（1973~1980年）
自從石油在世界能源結構中擔當主角之後，石油就成了左右經濟和決定一個國家生死存亡、發展和衰退的關鍵因素，1973年10月爆發中東戰爭，石油輸出國組織采取石油減產、提價等辦法，支持中東人民的鬥爭，維護本國的利益。其結果是使那些依靠從中東地區大量進口廉價石油的國家，在經濟上遭到沉重打擊。 於是，西方一些人驚呼：世界發生了“能源危機”（有的稱“石油危機”）。這次“危機”在客觀上使人們認識到：現有的能源結構必須徹底改變，應加速向未來能源結構過渡。從而使許多國家，尤其是工業發達國家，重新加強了對太陽能及其它可再生能源技術發展的支持，在世界上再次興起了開發利用太陽能熱潮。
各國製定的太陽能發展計劃，普遍存在要求過高、過急問題，對實施過程中的困難估計不足，希望在較短的時間內取代礦物能源，實現大規模利用太陽能。例如，美國曾計劃在1985年建造一座小型太陽能示範衛星電站，1
995年建成一座500萬kW空間太陽能電站。事實上，這一計劃後來進行了調整，至今空間太陽能電站還未升空。
第六階段（1980~1992年）
70年代興起的開發利用太陽能熱潮，進入80年代後不久開始落潮，逐漸進入低穀。世界上許多國家相繼大幅度削減太陽能研究經費，其中美國最為突出。導致這種現象的主要原因是：世界石油價格大幅度回落，而太陽能產品價格居高不下，缺乏競爭力；太陽能技術沒有重大突破，提高效率和降低成本的目標沒有實現，以致動搖了一些人開發利用太陽能的信心；核電發展較快，對太陽能的發展起到了一定的抑製作用。這一階段，雖然太陽能開發研究經費大幅度削減，但研究工作並未中斷，有的項目還進展較大，而且促使 人們認真地去審視以往的計劃和製定的目標，調整研究工作重點，爭取以較少的投入取得較大的成果。
第七階段（1992年~至今）
由於大量燃燒礦物能源，造成了全球性的環境汙染和生態破壞，對人類的生存和發展構成威脅。在這樣背景下，1992年聯合國在巴西召開“世界環境與發展大會”，會議通過了《裏約熱內盧環境與發展宣言》， 《21世紀議程》和《聯合國氣候變化框架公約》等一係列重要文件，把環境與發展納入統一的框架，確立了可持續發展的模式。這次會議之後，世界各國加強了清潔能源技術的開發，將利用太陽能與環境保護結合在 一起，使太陽能利用工作走出低穀，逐漸得到加強。世界環發大會之後，我國政府對環境與發展十分重視，提出10條對策和措施，明確要“因地製宜地開發和推廣太陽能、風能、地熱能、潮汐能、生物質能等清潔能源”，製定了《中國21世紀議程》，進一步明確 了太陽能重點發展項目。
由此可以看出，在本世紀100年間太陽能發展道路並不平坦，一般每次**期後都會出現低潮期，處於低潮的時間大約有45年。太陽能利用的發展曆程與煤、石油、核能完全不同，人們對其認識差別大，反複多，發展時間長。這一方麵說明太陽能開發難度大，短時間內很難實現大規模利用；另一方麵也說明太陽能利用還受礦物能源供應，政治和戰爭等因素的影響，發展道路比較曲折。盡管如此，從總體來看，20世紀取得的太陽能科技進步仍比以往任何一個世紀都快。
（本章完）