什么是太阳能?它是如何转化为电能的?

太阳能可再生能源正在逐渐取代化石燃料,成为主要的能源供应来源。看看太阳能的增长趋势就知道了:2009年,太阳能发电量仅为约21太瓦,但到2020年,这一数字已增长至约850太瓦!

随着太阳能电池板安装成本的大幅下降,许多企业正在利用这一机会降低能源成本。您可能有兴趣了解太阳能是如何产生的,以及为什么太阳能是满足企业电力需求的最佳选择之一。

目录

什么是太阳能?

如今,太阳能已成为化石燃料的有力替代品,既能满足能源需求,又不会产生温室气体、水污染或其他有害的环境影响。

由于太阳能电池板几乎可以在任何地方安装(即使在寒冷地区),并且只要有阳光,能源生产过程就会持续进行,因此这种能源已成为最具成本效益和可持续性的选择之一。

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什么是太阳能技术?

利用太阳能主要有三种方式:光伏发电、太阳能加热和冷却(SHC)以及聚光太阳能发电(CSP)。

光伏技术利用电子过程将阳光直接转化为电能。这种方法可以为各种设备供电,从计算器或路标等小型设备到家庭,甚至大型商业设施。

相比之下,另外两种技术——太阳能加热和冷却(SHC)以及聚光太阳能发电(CSP)——则利用太阳的热量。SHC系统通常用于空间或生活热水加热,而CSP则集中太阳的热量,并利用其驱动涡轮机发电。

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太阳能电池板如何发电?

如果你曾经观察过太阳能电池板,你可能见过它由许多小方块组成。这些小方块就是太阳能电池,或者说光伏电池。当这些通常由硅等材料制成的电池暴露在阳光下时,部分光线会被半导体吸收。

结果,吸收的能量导致电池内的电子被释放并开始自由移动。这种移动产生了电流。然而,太阳能电池产生的能量必须转化为可用的电能,才能用于各种设备。

太阳能如何转化为电能?

太阳能电池板产生的电流称为直流电 (DC),这意味着电流只能沿一个方向流动。但挑战在于,我们日常使用的大多数电器和设备都使用交流电 (AC),即电子可以改变方向的电流。

要将太阳能整合到这些系统中,必须通过一种名为逆变器的设备将产生的电能转换为交流电。转换完成后,太阳能就像市电一样工作,因此您无需担心电器或工作设备——一切都将正常运行。

太阳能供电有哪些好处?

虽然我们距离彻底淘汰化石燃料还很遥远,但可再生能源正在逐步减少我们对污染源的依赖。2021年,风能和太阳能等能源提供了全球约10%的电力。这一趋势表明,迈向更清洁未来的步伐正在加快。

除了环境效益外,太阳能还能为企业带来巨大的机遇。以下是使用太阳能的一些主要好处:

1. 太阳,无尽的能源

太阳能最明显的优势在于它不会很快消失。科学家估计,太阳至少还能继续发光50亿年,所以不必担心这种能源会枯竭。

2. 面板效率正在提高

多年来,太阳能电池板的效率已显著提高。2012年,太阳能电池的最高效率略低于18%,但到2020年,美国国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员已成功研制出效率高达47.1%的设备。虽然这一纪录尚未实现量产,但目前太阳能电池板的平均效率在15%至20%之间,足以满足许多企业的日常用电需求。

3. 大幅减少能源费用

太阳能电池板有助于企业增强对电价波动的抵御能力。由于电力是在现场产生的,因此减少了对传统供应商的依赖,并降低了成本。

根据 EnergySage 的数据,之前每月电费约 1,950 美元的企业在安装太阳能系统后,电费已降至约 500 美元。如果您的系统产生多余的电能,甚至可以将其卖回给电网以获得额外收入——尽管此选项会因当地能源法规而异。

4.安装成本大幅降低

过去十年,安装太阳能系统的成本大幅下降。根据美国能源部的数据,自2010年以来,安装成本已下降75%,并且仍在持续下降。此外,太阳能板的平均使用寿命为25年,通常在最初5到7年内就能收回全部投资,之后的电力几乎免费。

5.维护简单、成本低

太阳能电池板几乎无需维护。它们没有活动部件,而且防风雨。通常情况下,每年只需清洁一到两次,系统就能保持最佳状态。这意味着持续的维护成本也非常低。

6. 减少碳足迹,环保

太阳是世界上最清洁的能源之一。与化石燃料不同,太阳能不会造成空气污染或产生温室气体。太阳能电池板的碳足迹比燃煤发电厂的碳足迹低20倍。

这种益处不仅仅局限于环境。Statista 的一项调查显示,45% 的消费者表示他们更倾向于购买可持续运营的品牌。92% 的消费者表示,他们更信任那些注重环保和社会责任的公司。因此,使用太阳能可以在市场上创造真正的竞争优势。

7. 加强能源安全和电网独立性

随着化石燃料价格波动加剧以及断电风险的增加,依赖太阳能可以提高企业的能源安全。由于您不再依赖传统供应商,市场波动对您的影响也会减小。

此外,如果您拥有储能系统,您可以储存多余的电力以备需要时使用(例如阴天或电网停电时),并确保拥有稳定的电力供应。

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伊朗的太阳能利用

近年来,太阳能技术的迅猛发展为这一清洁能源的广泛应用奠定了基础。根据现有的全球能源政策,使用太阳能、风能和地热发电被认为是经济合理且具有成本效益的。

只要有先进的技术、初始资本、专业的人力资源以及长期的支持政策等基础设施,可再生能源的巨大潜力就能够得到充分的利用。

伊朗在其多元化的可再生能源中,太阳能领域潜力巨大。这吸引了国内外投资者对该国太阳能基础设施发展的关注。伊朗国土面积超过160万平方公里,每年约有300个晴天,平均每平方米的辐射量为2200千瓦时,几乎是太阳能利用先驱德国的两倍。

如果伊朗全国仅1%的土地用于安装效率为10%的太阳能电池板,每天就能生产约900万兆瓦时的电能。2012年,伊朗政府宣布了安装5.3万兆瓦发电厂的目标。

实现这一目标的计划基于独立生产商的积极参与以及吸引国内外投资者。根据该国第五个经济、社会和文化发展计划的规定,预计私营部门将提供至少270兆瓦所需的可再生能源容量。

根据技术研究和详细调查,包括气候条件、直射阳光和合适的地理位置,该国的太阳能发电潜力估计约为 14.7 TWh。

鉴于2001年至2007年间伊朗电力需求年均增长率为8.9%,预计到2030年可再生能源将占伊朗总发电量的2%左右。届时太阳能电池的装机容量预计也将达到2.8千兆瓦——实现这一目标需要超过28亿美元的投资。

目前,小型太阳能发电厂已在设拉子、塞姆南、塔勒甘、亚兹德、德黑兰、哈马丹和呼罗珊等城市投入运营。其中,亚兹德的装机容量最大,太阳能发电量接近58.5兆瓦。法尔斯省和哈马丹省分别位居第二和第三。研究表明,加兹温省也具备较高的太阳能发电发展潜力。

常见问题。

企业对太阳能电池板的一个普遍担忧是,这些系统是否仍能在阴雨天气条​​件下工作(例如寒冷的冬天),或者它们是否仅在温暖、阳光明媚的日子有用。

好消息是,无论天气条件如何,太阳能电池板都能继续工作。

虽然这些太阳能电池板在阳光明媚的日子里效率最高,但在阴天的早晨或白天较短的冬季,它们仍然可以发电。发电量会有所减少,但不会完全停止。

更有趣的是,雨水甚至可以帮助提高太阳能电池板的性能,因为它可以洗去太阳能电池板表面的灰尘或污染物,促进光线通过并提高效率。

值得注意的是,太阳能电池板在寒冷天气下性能更佳。这些系统通常在15至35摄氏度的温度范围内效率最高。

当温度超过此范围时,太阳能电池板的效率可能会受到影响。据CED Greentech称,在极高的温度下,太阳能电池板的效率可能会下降10%到25%。

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