殷志强:太阳能热利用科技与产业发展

2009-02-18 16:17:33 来源:

可再生能源目前在国际上的战略地位不断提高,德国和英国通过立法宣布在2020年可再生能源在全部能源结构中占20%。瑞典在未来15年内要结束运油的历史,在心理和技术上为迎接无油世界做准备。欧盟提出2050年可再生能源中大概占50%。众多一些研究单位研究未来能源,大体上都差不多,人类的化学能源在2030年达到开采的高峰。未来能源在2050年、2100年,大家都看好太阳能发电,指的是光伏发电,所以大力发展可再生能源是必然选择。

这是2007年4月份国际能源机构的一个报告。到2006年底世界总保有量166兆平方米,中国占了9000万平方米,占了53.6%。1990年以后,中国成了最大的集热器的生产跟使用国。世界其他国家发展也很快。但是按照国际上的计算,一千人拥有的太阳能集热器的面积来算,中国排第十位。这个表里头,一个是黄颜色的,是总装量。从2004年,IEA国际能源机构和美国澳大利亚他们共同讨论一下,把太阳能集热器的安装量每平方米有个折算系数,这样能把太阳能集热器和光伏、风能进行比较。可以看到集热器安装量比风能发电安装量大,但是贡献没有风力发电大。第二是地热,主要指深层地热,不是地表热供给。光伏分量比较小,光热发电分量更小。

我们国家太阳辐射资源。1971年到2000年30年的平均结果,从国家气象局一起合作弄到的资料。我们把它分成四个区域。这是太阳能的光谱,太阳的辐射能量照到地球上,能量集中在0.3到3微米的波长,可见光一般在0.4到0.7微米,能够吸收整个谱的能量。光子波长能量大,波长的电子不能产生电。

我们可以分成四个区域。这四个区域,丰富区占了96%,这跟过去的分区名称有变化。如果跟欧洲相比,我们国家全部的地区都是太阳能资源可以利用的,每年太阳能照到960万平方公里的中国领土上相当于1.7亿万吨标煤的能量。到一定时候,水电、风电与生物质能的资源利用趋于饱和,而太阳辐射的能量很大,而且持久。

太阳能热水器技术的发展

我们国家追溯历史在1958年,天津大学有12.6平米的太阳能浴室。到1973年世界能源危机,寻求可再生能源,我国在上世纪70年代末起,加大研发与生产太阳能集热器。1979年前后我国有些单位迎头研发全玻璃真空管集热器。清华大学运用电真空物理的背景,坚持了下来。结构就是一个拉长的暖棚,只不过在内玻璃管上有一层选择性吸收涂层。清华大学的发明专利就是铝—氮/铝太阳选择性吸收涂层,在世界上开创用单个铝阴极通过磁控溅射制备红外低发射率低层、铝—氮化铝吸收太阳光的陶瓷薄膜和淡化铝减反膜三个部分。使用真空管的集热器可在严寒、低太阳辐射下利用,很适合多种气候。

核心技术与创新的思考

第一,一个科学技术走到前沿,特别是学术带头人,如果走不到前沿,就跟打仗一样,你都不知道前方阵地在什么地方,恐怕你只能在原地兜圈子。回顾1979年到1982年,当时清华搞的是电镀,还是采用化学的方式。到1979年到1982年搞了第一次产业化,这种电镀的方法由于液体对环境不友好,目前世界上这种工艺正在逐渐减少。1980年到1985年进行了真空蒸发技术,当时美国、加拿大以真空蒸发为主,在澳大利亚是建设溅射为主。1983年到现在我们采用的是磁控溅射技术,中间吸收层是铝—氮/铝的复合膜。

产学研结合。开始原创所花的时间并不多,我就是做一个方案,重点突破的时间也不过几天时间,当然很兴奋。可是实际上后面就不是几天,也不是几年,可能要十年、十五年,而且这是要靠大家来做的,不是一个人就能做完的。花时间要多,还得要团结人,现在我们讲的和谐。科技人员必须跨出这一步,使得科研成为实际的第一生产力。
 

关键词:太阳能

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