什么是太陽能

太陽內(nèi)部進行的由“氫”聚變成“氦”的原子核反應，不停地釋放出巨大的能量，并不斷向宇宙空間輻射能量，這種能量就是太陽能。太陽內(nèi)部的這種核聚變反應可以維持幾十億至上百億年的時間,太陽內(nèi)部高溫核聚變反應所釋放的輻射能,太陽向宇宙空間發(fā)射的輻射功率位3.8*10^23kW的輻射值，其中20億分之一到達地球大氣層，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于500萬噸煤。到達地球大氣層的太陽能，30%被大氣層反射,23%被大氣層吸收，其余的到達地球表面，其功率為8×10^13kW。

地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質能以及部分潮汐能都是來源于太陽;即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然氣等)從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能，所以廣義的太陽能所包括的范圍非常大，狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉換。太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染。

太陽能海水淡化技術

利用歷史

人類早有文獻記載的太陽能淡化海水的工作，是15世紀由一名阿拉伯煉丹術士實現(xiàn)的。這名煉丹術士使用拋光的大馬士革鏡進行太陽能蒸餾。世界上一個大型的太陽能海水淡化裝置，是于1872年在智利北部的Las Salinas建造的。它由許多寬1．14米， 長6l米的盤形蒸餾器組合而成，總面積4700㎡ 。在晴天條件下，它每天生產(chǎn)2．3 萬升淡水(4．9升/米 ·天)。這個系統(tǒng)一直運行了近40年。

近代以來，人類早期利用太陽能進行海水淡化，主要是利用太陽能進行蒸餾，所以早期的太陽能海水淡化裝置一般都稱為太陽能蒸餾器。早期的太陽能蒸餾器由于水產(chǎn)量低，初期成本高，因而在很長一段時間里受到人們的冷落。次世界大戰(zhàn)之后，太陽能蒸餾器再次引起了人們的興趣。當時不少新裝置被研制出來，比如頂棚式、傾斜幕芯式、傾斜盤式以及充氣式太陽能蒸餾器等等，為當時的海上救護以及人民的生活用水解決了很大問題。

新特點

與其他的海水淡化技術相比，太陽能海水淡化技術首先是可獨立運行，不受蒸汽、電力等條件限制，無污染、低能耗，運行安全穩(wěn)定可靠，不消耗石油、天然氣、煤炭等常規(guī)能源，對能源緊缺、環(huán)保要求高的地區(qū)有很大應用價值；其次是生產(chǎn)規(guī)?？捎袡C組合，適應性好，投資相對較少，產(chǎn)水成本低，具備淡水供應市場的競爭力。

技術原理

太陽能蒸餾器的運行原理是利用太陽能產(chǎn)生熱能驅動海水發(fā)生相變過程，即產(chǎn)生蒸發(fā)與冷凝。運行方式一般可分為直接法和間接法兩大類。顧名思義，直接法系統(tǒng)直接利用太陽能在集熱器中進行蒸餾，而間接法系統(tǒng)的太陽能集熱器與海水蒸餾部分是分離的。但是，近20 多年來， 已有不少學者對直接法和間接法的混合系統(tǒng)進行了深入研究，并根據(jù)是否使用其他的太陽能集熱器又將太陽能蒸餾系統(tǒng)分為主動式和被動式兩大類。

1、被動式太陽能蒸餾系統(tǒng)

被動式太陽能蒸餾系統(tǒng)的例子就是盤式太陽能蒸餾器，人們對它的應用有了近150年的歷史。由于它結構簡單、取材方便，至今仍被廣泛采用。目前對盤式太陽能蒸餾器的研究主要集中于材料的選取、各種熱性能的改善以及將它與各類太陽能集熱器配合使用上。目前，比較理想的盤式太陽能蒸餾器的效率約在35% ，晴好天時，產(chǎn)水量一般在 3～4kg/m 左右。如果在海水中添加濃度為 172．5ppm 的黑色萘胺， 蒸餾水產(chǎn)量可以提高約 30% 。

2、主動式太陽能蒸餾系統(tǒng)

被動式太陽能蒸餾系統(tǒng)的一個嚴重缺點是工作溫度低，產(chǎn)水量不高，也不利于在夜間工作和利用其它余熱。為此，人們提出了數(shù)十種主動式太陽能蒸餾器的設計方案，并對此進行了大量研究。

在主動式太陽能蒸餾系統(tǒng)中，由于配備有其它的附屬設備，使其運行溫度得以大幅提高，或使其內(nèi)部的傳熱傳質過程得以改善。而且，在大部分的主動式太陽能蒸餾系統(tǒng)中，都能主動回收蒸汽在凝結過程中釋放的潛熱，因而這類系統(tǒng)能夠得到比傳統(tǒng)的太陽能蒸餾器高一至數(shù)倍的產(chǎn)水量。

利用

海水淡化需要大量能量，所以在不富裕的國家經(jīng)濟效益并不高。而太陽能海水淡化技術的發(fā)展有望讓這個難題得到解決。

沙特阿拉伯是一個水資源匱乏的國家，淡化海水是其主要的居民用水來源。為了進一步提高海水淡化效能，降低工業(yè)成本，沙特阿卜杜·阿齊茲國王科技城日前公布了一項利用太陽能和納米技術淡化海水的研究發(fā)展計劃。   海水淡化在沙特是關系到國計民生的基礎工業(yè)，具有重要的戰(zhàn)略意義。科技城已與美國IBM公司合作建立了科研中心，將聯(lián)合開發(fā)新技術，以用太陽能在蒸餾過程中替代成本相對高昂的油氣燃料，該中心還將研究如何把納米滲透膜技術應用到淡水提取工藝中，使水分子更容易與其他海水成分分離。蘇威利說，有關研究計劃對于沙特海水淡化乃至整個國民經(jīng)濟的發(fā)展將起到巨大的推動作用。

目前，沙特海水淡化工業(yè)要消耗大量原油作為燃料，盡管沙特油氣資源豐富，這仍然是一個不可忽視的開銷。沙特擁有豐富的太陽能資源，利用太陽能可以大大節(jié)省海水淡化成本。 新技術的應用將大幅提高海水淡化工業(yè)的效率，有望將每噸淡化海水的成本控制在1.5里亞爾(約合2.7元人民幣)以內(nèi)。有關研究計劃為期3年，包括在沙特北部與科威特交界的海灣地區(qū)建立一個規(guī)模大的太陽能海水淡化工廠，日產(chǎn)淡化海水3萬噸，同時具備10兆瓦的發(fā)電能力。

據(jù)介紹，沙特已成為大的淡化海水生產(chǎn)國，在沙特東部的阿拉伯灣和西部的紅海沿岸共有30多個大規(guī)模海水淡化和發(fā)電一體化工廠。此外，沙特目前超過70%的城市居民用水來自海水淡化。

總結

太陽能作為一種新能源，具有許多優(yōu)良的特點，在海水淡化方面結合太陽能的利用技術將會逐漸成熟，并在一定程度上緩解淡水資源的短缺問題。

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