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新能源技术能源是人类生存和发展的重要物质条件。煤炭、石油、天然气等化石能源支持了19和20世纪近200年来人类文明进步和经济社会发展,但煤炭、石油、天然气等不可再生能源持续增长的大量消耗,不仅使人类面临资源枯竭的压力,同时更感到了环境问题的严重威胁。面对能源资源和环境问题,国际社会采取了积极的应对措施,特别是1992年召开的联合国环境与发展大会和2002年召开的可持续发展世界首脑会议,使可持续发展思想逐渐成为国际社会的共识。目前,提高能源利用效率、开发利用可再生能源、保护生态环境、实现可持续发展已成为国际社会的共同行动。加强全球合作,妥善应对能源和环境挑战,实现可持续发展,是世界各国的共同愿望,也是世界各国的共同责任。随着世界经济的不断发展,能源和环境问题日益突出。如果能源和环境问题得不到有效解决,不仅人类社会可持续发展的目标难以实现,而且人类的生存环境和生活质量也会受到严重影响。可再生能源丰富、清洁,可永续利用。加强可再生能源开发利用,是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路,也是人类社会实现可持续发展的必由之路。新能源一般包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能和氢能等。太阳能技术:光伏电池(PV):光伏太阳能电池,它是由半导体材料所制成,将太阳光直接转换为电流。最简单的光伏电池可以为手表、计算器等诸如此类的东西提供能量,再复杂一点的能够为屋子提供照明,还可以向电网供电。被动式太阳能采暖、制冷和采光:建筑的设计综合考虑了被动太阳能和采光的因素,如采用大的朝南的窗户和可以吸热但散热缓慢的建筑材料。在被动太阳能采暖方面没有采用机械的方法。总的来说,综合型的被动太阳能设计可以减少50%的采暖费用,这种设计还包括采用自然通风来制冷。集中式太阳能:集中式太阳能技术是用反射材料如镜子,来聚集太阳的能量,然后将聚集起来的热能转换为电。太阳能热水器、空间采暖及制冷器:太阳能热水器就是利用太阳的光热来加热蓄水箱里的水或其他传热流体。利用这样的一个系统加热水可以比传统加热方法节省2/3的费用。高温太阳能热水器能够为大型商业和工业设备提供高效的热水和热水加热。太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量(约为3.75×1026W)的22亿分之一,但已高达173,000TW,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳;即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然气等)从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能,所以广义的太阳能所包括的范围非常大,狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。(1)太阳能技术太阳能是一种巨大且对环境无污染的能源。太阳能的转换和利用方式有:光-热转换、光-电转换和光-化学转换。1)太阳能热利用和热发电技术。太阳能热利用是太阳辐射能量通过各种集热部件转变成热能后被直接利用,它可分低温(100—300℃):工业用热、制冷、空调、烹调等;高温(300℃以上):热发电、材料高温处理等。太阳能节能建筑分主动式或衩动式两种。前者与常规能源采暖系统基本相同,仅以太阳能集热器作为热源代替传统锅炉。后者是利用建筑本身的结构,吸收和储存太阳能,达到取暖的目的。太阳能热发电技术是利用太阳能产生热能,再转换成机械能的发电过程。发电系统主要同集热系统、热传输系统、蓄热器、热交换器以及汽轮发电机系统等组成。美国LUZ公司已建了9个电站,总装机容量为35万千瓦,平均效率达14%,电价约8美分/千瓦时。太阳能热发电技术涉及光学、传热学、材料科学、自动化等学科,是一门综合性交叉性很强的高新技术,也是太阳能开发和研究领域的难点。太阳能热发电技术的关键问题是太阳能的光辐射吸收和高效传热技术。2)太阳能光电转换技术。太阳电池类型很多,如单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、硫化电池、化电池等。美国、德国、日本都将太阳能光电技术列为新源首位,制造和发电成本已在特殊应用场合有一定竞争能力。当前发展主要障碍是光电池成本高。我国已能生产,年产达1000千瓦,能量转换率达14%。多晶硅电池采用熔化浇铸,定向凝固方法制造,有可能在现有基础上降低成本30%,向实用化推进一步,但要使成数量级下降,需改变制造工艺,制造硅膜太阳能电池和发电系统,需大力加强基础研究。3)光化学转换技术。光化学是研究光和物质相互作用引起的化学反应的一个化学分支。光化学电池是利用光照射半导体和电解液界面,发生化学反应,在电解液内形成电流,并使水电离直接产生氢的电池。我国据1991年不完全统计,已推广太阳能热水器180万平方米,被动太阳能节能房30万平方米,