什么是太陽(yáng)能
太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行的由“氫”聚變成“氦”的原子核反應(yīng)，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(yáng)能。太陽(yáng)內(nèi)部的這種核聚變反應(yīng)可以維持幾十億至上百億年的時(shí)間,太陽(yáng)內(nèi)部高溫核聚變反應(yīng)所釋放的輻射能,太陽(yáng)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(dá)地球大氣層，也就是說(shuō)太陽(yáng)每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬(wàn)噸煤。到達(dá)地球大氣層的太陽(yáng)能，30%被大氣層反射,23%被大氣層吸收，其余的到達(dá)地球表面，其功率為8×10^13kW。
地球上的風(fēng)能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能以及部分潮汐能都是來(lái)源于太陽(yáng);即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然氣等)從根本上說(shuō)也是遠(yuǎn)古以來(lái)貯存下來(lái)的太陽(yáng)能，所以廣義的太陽(yáng)能所包括的范圍非常大，狹義的太陽(yáng)能則限于太陽(yáng)輻射能的光熱、光電和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換。太陽(yáng)能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費(fèi)使用，又無(wú)需運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染。
太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)
利用歷史
人類早有文獻(xiàn)記載的太陽(yáng)能淡化海水的工作，是15世紀(jì)由一名阿拉伯煉丹術(shù)士實(shí)現(xiàn)的。這名煉丹術(shù)士使用拋光的大馬士革鏡進(jìn)行太陽(yáng)能蒸餾。世界上一個(gè)大型的太陽(yáng)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(zhǎng)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(wàn)升淡水(4．9升/米 ·天)。這個(gè)系統(tǒng)一直運(yùn)行了近40年。
近代以來(lái)，人類早期利用太陽(yáng)能進(jìn)行海水淡化，主要是利用太陽(yáng)能進(jìn)行蒸餾，所以早期的太陽(yáng)能海水淡化裝置一般都稱為太陽(yáng)能蒸餾器。早期的太陽(yáng)能蒸餾器由于水產(chǎn)量低，初期成本高，因而在很長(zhǎng)一段時(shí)間里受到人們的冷落。次世界大戰(zhàn)之后，太陽(yáng)能蒸餾器再次引起了人們的興趣。當(dāng)時(shí)不少新裝置被研制出來(lái)，比如頂棚式、傾斜幕芯式、傾斜盤式以及充氣式太陽(yáng)能蒸餾器等等，為當(dāng)時(shí)的海上救護(hù)以及人民的生活用水解決了很大問(wèn)題。
新特點(diǎn)
與其他的海水淡化技術(shù)相比，太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)首先是可獨(dú)立運(yùn)行，不受蒸汽、電力等條件限制，無(wú)污染、低能耗，運(yùn)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(duì)能源緊缺、環(huán)保要求高的地區(qū)有很大應(yīng)用價(jià)值；其次是生產(chǎn)規(guī)?？捎袡C(jī)組合，適應(yīng)性好，投資相對(duì)較少，產(chǎn)水成本低，具備淡水供應(yīng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
技術(shù)原理
太陽(yáng)能蒸餾器的運(yùn)行原理是利用太陽(yáng)能產(chǎn)生熱能驅(qū)動(dòng)海水發(fā)生相變過(guò)程，即產(chǎn)生蒸發(fā)與冷凝。運(yùn)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(yáng)能在集熱器中進(jìn)行蒸餾，而間接法系統(tǒng)的太陽(yáng)能集熱器與海水蒸餾部分是分離的。但是，近20 多年來(lái)， 已有不少學(xué)者對(duì)直接法和間接法的混合系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，并根據(jù)是否使用其他的太陽(yáng)能集熱器又將太陽(yáng)能蒸餾系統(tǒng)分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩大類。
1、被動(dòng)式太陽(yáng)能蒸餾系統(tǒng)
被動(dòng)式太陽(yáng)能蒸餾系統(tǒng)的例子就是盤式太陽(yáng)能蒸餾器，人們對(duì)它的應(yīng)用有了近150年的歷史。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、取材方便，至今仍被廣泛采用。目前對(duì)盤式太陽(yáng)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(yáng)能集熱器配合使用上。目前，比較理想的盤式太陽(yáng)能蒸餾器的效率約在35% ，晴好天時(shí)，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(dòng)式太陽(yáng)能蒸餾系統(tǒng)
被動(dòng)式太陽(yáng)能蒸餾系統(tǒng)的一個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)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(dòng)式太陽(yáng)能蒸餾器的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)此進(jìn)行了大量研究。
在主動(dòng)式太陽(yáng)能蒸餾系統(tǒng)中，由于配備有其它的附屬設(shè)備，使其運(yùn)行溫度得以大幅提高，或使其內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)過(guò)程得以改善。而且，在大部分的主動(dòng)式太陽(yáng)能蒸餾系統(tǒng)中，都能主動(dòng)回收蒸汽在凝結(jié)過(guò)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(yáng)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(guó)家經(jīng)濟(jì)效益并不高。而太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)的發(fā)展有望讓這個(gè)難題得到解決。
沙特阿拉伯是一個(gè)水資源匱乏的國(guó)家，淡化海水是其主要的居民用水來(lái)源。為了進(jìn)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(guó)王科技城日前公布了一項(xiàng)利用太陽(yáng)能和納米技術(shù)淡化海水的研究發(fā)展計(jì)劃。 海水淡化在沙特是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)工業(yè)，具有重要的戰(zhàn)略意義。科技城已與美國(guó)IBM公司合作建立了科研中心，將聯(lián)合開發(fā)新技術(shù)，以用太陽(yáng)能在蒸餾過(guò)程中替代成本相對(duì)高昂的油氣燃料，該中心還將研究如何把納米滲透膜技術(shù)應(yīng)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(shuō)，有關(guān)研究計(jì)劃對(duì)于沙特海水淡化乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將起到巨大的推動(dòng)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(gè)不可忽視的開銷。沙特?fù)碛胸S富的太陽(yáng)能資源，利用太陽(yáng)能可以大大節(jié)省海水淡化成本。 新技術(shù)的應(yīng)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(guān)研究計(jì)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(gè)規(guī)模大的太陽(yáng)能海水淡化工廠，日產(chǎn)淡化海水3萬(wàn)噸，同時(shí)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(guó)，在沙特東部的阿拉伯灣和西部的紅海沿岸共有30多個(gè)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(guò)70%的城市居民用水來(lái)自海水淡化。
總結(jié)
太陽(yáng)能作為一種新能源，具有許多優(yōu)良的特點(diǎn)，在海水淡化方面結(jié)合太陽(yáng)能的利用技術(shù)將會(huì)逐漸成熟，并在一定程度上緩解淡水資源的短缺問(wèn)題。
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