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是我们的西部地区,光照比较好,东部地区有些地区光照比较差,到达地球表面的功率大约有每平方米在1千瓦左右,也就是太阳能的密度怎么样,看它挺热的,它1平方米只有一个千瓦,再加上它转化率比较低,我们现在转化率变全成电的话,大概的转化率在15%——20%之间,也就是六分之一到五分之一转化为电能,因此你想1平方米才多少,才几百瓦,一个汽车有多大呢,因为它的能量密度是比较低的,第二我们看一看太阳能热的利用,就是从热量上要利用太阳能,怎么利用,热量这个大家遇见得比较多,有太阳能热水器,利用太阳能供热的方法,常见的太阳能热水器,太阳能灶还有太阳能房。太阳能供热最大的关键部件就是集热器,怎么把这个热能收集起来。它的基本原理,就是把密度稀疏的阳光“浓缩”起来产生高温。它的分类第一种就是像一把伞一样叫“聚光型”的集热器,另外就是像平板一样,我们用的大部分都是平板,而且有的平板是像向日葵一样有跟踪的功能,它还可以随着太阳的转向,它转变那个方向,这种是有的。另外像排管一样把它排起来,这种我们家里用的可能都有。最复杂的就是把太阳能变成一个发电的装置。太阳能发电有两种,就是把太阳的辐射能转变化电能,这个在很早以前就做过这方面工作。典型的一个例子就是利用太阳能的热发电,就是把太阳能的热集中起来进行热力发电,把热再转化为电。比较好的就是太阳能光发电,把太阳能直接变成光,制造太阳能电池,直接进行光电的转换,也就是有些材料,当太阳能照在上面去以后,它就把它的光转变为电,就有电子的流动,就有电动势,不过有外界的负荷就有电流产生,因此我们这儿主要介绍一个太阳能发电的两种形式。第一种形式叫做光生伏打电池,一般是在电子型硅单晶小片上,用扩散法渗进一薄层的硼,再加上电极制成这个太阳能板,当受到光照射时两极间产生电动势,另外就是光化学电池,化学电池就是在电解液里加入两个电极,当阳光照射其中一个的时候,两极之间就产生电动势,这种是最早用的太阳能电池,现在基本上不用了,没有多少发展前途,现在我们讲的主要就是利用太阳能制造太阳能电池,用半导体材料进行。
平常我们指的所谓太阳能电池就是光生伏打电池,在一平方米面积上铺满了硅太阳能电池的话,可以得到100瓦的电力,人造卫星和宇宙飞船多用这种电池供电,当然现在的转化率可以到20%,甚至可以到25%。你看我们卫星上用的基本上都是太阳能电池,过几年卫星不能用了。为什么呢,就是电池已经失效了,它也有一定的寿命,过一段时间性能要衰退,要脱落,个别的线就断掉了,因为电池制出来以后,一片一片地把它焊起来,把它收集起来电流,如果焊线一断掉以后,那个电池就失去作用了,时间一长那个电池就失效了,这是我们看到的太阳能电池板,有各种各样的,一个是单晶硅的我们以前用得比较多的,另外就是非晶硅的太阳能电池,这都是比较硬的。现在一种新的可以把这个东西涂在这个塑料薄膜上,薄膜可以卷起来。大家看看多晶硅的太阳能电池。还有一个树胶脂封的太阳能电池,这是一种树胶的电池,它足以把一个树胶作为一个载体,把那些硅晶的材料经过扩散的方法,沉积在上面,这个好处就是可以卷起来,不像我们那个是很硬的,不能动,要一动就会有许多问题,这种电池也用得比较多。
第三个我就回答一下我们这个问题,就是太阳能在汽车上的应用问题。太阳能在汽车上怎么去用。为什么呢?这个汽车的能源问题是非常严重的。我举一个例子,我们国家2001年石油的产量,大概有2。1亿吨石油,7000万吨是进口的,1。5亿吨是我们生产的,也就是三分之一是进口的,不到三分之二是我们国产的。而且我们国产的油质量比较差,大家说那个为什么汽车的排放里有问题呢?我这里也会讲,我们油的品质不好,含的杂质太多,我去考察了大庆 大港 辽河油田和胜利油田,我们国家产的油基本上都是黑的,沥青占的比例很大,只有新疆油田,我去过新疆的塔克拉玛干大沙漠,那里头边的油是清亮的,类似于比较差的柴油,原油出来就是很好的油,因此我们国家是非常缺油的,大家说车增长得很快,车烧什么,很明显的例子。即使我们的油是有的,但是烧完以后它是一个碳氢化合物,烧完以后就有一个污染的问题。过去我们把二氧化碳不看做是有害气体。现在把它叫温室气体,也就是二氧化碳的大量排放,使地球的温度越来越高。最典型的是我到德国去过,德国大家知道阿尔卑斯山里面是旅游胜地,是滑雪的。2001年的1月份到德国去的时候,德国人到处找不着滑雪的地方。为什么呢?气温一变暖,阿尔卑斯山的积雪不够五十厘米,只有十几厘米,也就是雪把有些地方挡不住,没法滑。这个已经很危险了,德国人、欧洲人已经强烈地感到温室问题的影响,因此探索太阳能在汽车上的应用,已肯定是我们搞汽车的人和每一个有汽车的人,和没有汽车的人,都想像的一个办法。如果太阳能能利用,那我们就还是取之不尽,用之不竭的,它那么多能量。能不能被我们利用呢?这自然会提出这个问题。
因此我现在这儿讲三个问题,第一个问题是在传统的汽车上就是太阳能怎么利用它,这个人们已经有许多办法。第二个问题太阳能做充电站,这个已经国外用得比较多了,特别是美国的西部和中西部有一大片的沙漠地区,亚利桑那那个地方有沙漠,沙漠里那个太阳能是非常充分的,它们在利用这个,当然美国不缺油。但是它们也得研究这个,作为能源安全问题,在研究这个问题。第三个问题就是我们现在比较热的燃料电池汽车。国家花了很大的钱,国际上很大的热点,就是认为燃料电池车能够代替现在的燃油车,作为21世纪后的半期主要电汽车的能源。它是烧氢的,那个氢从哪儿来?可以从太阳能制取。因为太阳能无论是干什么,它都不能把它存起来,太阳一下山就没有了,因此怎么把太阳能给存起来,用蓄电池现在价格比较贵。因此把太阳能怎么变成一个别的燃料,把它存起来,这是我们也要想像的办法。
我们先来看第一个,传统的车上太阳能的利用,它是作为辅助动力系统用的。什么叫辅助动力系统呢?不是作为汽车的驱动力。一个小轿车,我们最简单的一个夏利车,它大概有35千瓦的动力,你想我们太阳能有多少,夏利的那个动力很差,不过看我们的桑塔纳,那大概有七十个千瓦,最差的我们212吉普车过去也是六十个千瓦。你这太阳能有多大的面积呢?一般都是在五十千瓦左右,而太阳能发的功率比较小,因为1平方米才有一个千瓦,转化率就算是20% ,最高的才200瓦。一个桑塔纳汽车上也就是3到4平米,所有的地方都贴上,3到4平米就算5平米,那才一个千瓦呢,这一个千瓦是不足以推动这个汽车用的,因此说我们在传统的目前的汽车上,贴上太阳能板能干什么,这一个千瓦能干什么呢?第一个它可以做辅助动力用,例如可以给我们那个电池可以充电,辅助电池可以充电,12伏的电池。第二个车停在那儿的时候,如果有太阳的话,那个车里头温度很高,它可以带动风扇排风。另外由于太阳能的作用,它里面的温度就没那么高了。因为太阳能毕竟把百分之十几—百分之二十的热量已经吸收掉了。因此可以起这些作用,我们的意思是做辅助动力用的,带动风扇,带动空调里面的电扇,它不能带动空调里面的压缩机,因为空调里的压缩机好几个千瓦,只可以带动空调里面的电扇。这是可以做一些辅助动力用,它不能作为主动力用,主要就是它的面积太小。因此要在传统的汽车上,用太阳能作为动力,那是不可能的,只能做辅助动力用。或者在一些特殊的车上,因为大家知道,德国的大众公司,它那个前总裁在下台之前,说他一定要实现一升车这个梦想,什么叫一升车呢?百公里油耗一升,那么大家想这个几乎是不可能,但是他已经实现了,那个车做出来,从他的总部狼堡开到汉堡,开了将近两千公里,平均油耗百公里0。96升,做到这个东西了,但是它的能耗是很低的。当然发动机的效率也比较低。这个车很