太阳能的缺点

2．太阳能的缺点

太阳能作为一种自然能源虽具有上述许多优点，并且有些优点还是它特有的，但是，它也不可避免地存在一些本身的缺点，使它未能迅速地大面积推广和应用。概括地说，不外乎是“一弱二断三不稳”。

（1）“一弱”是说它的强度相当弱

在单位时间内投射到单位面积上的太阳能是相当少的，以到达地球大气上界的太阳能来说，太阳常数的值就表明了这个强度的大小，即在地球大气层外每平方米垂直于太阳光线的面积上接收到的太阳辐射功率只有1353瓦。而垂直投射到地球表面每平方米面积上的太阳辐射功率只有1353瓦×47%=640瓦，相当于1平方米的面积上放一只640瓦的电炉。很显然，这只电炉连一壶水也烧不开。因为，一般电炉的直径大约在0.2米左右，面积只有0.03平方米；而在这样小的面积上，太阳辐射功率只有640×0.03=20瓦，连一把焊接半导体收音机的小型电烙铁都不如！

（2）“二断”是说太阳能具有不连续性

对地球上的绝大部分地区，平均来说，一年到头总有将近一半的时间处于“黑暗”之中；而在其余的时间内还要受到天气的影响，这就严重限制了太阳能的应用。难怪我国一些地方的老百姓说：“太阳能，太阳能，有太阳就能，没太阳就不能”。这是一句简单明了、直截了当的评语。意思是说，阴雨天利用太阳能十分困难，而夜晚就根本无法利用了。

（3）“三不稳”是说太阳能具有不稳定性

大家知道：同一地点在同一天内，日出和日落时的太阳辐射强度远远不及正午前后；而在同一地区，冬季的太阳辐射强度显然又远远不及夏季。这种情况主要是两个原因造成的。

①由于太阳的高度角不同，因此对同一个水平面的入射角自然不同。而在单位水平面上所接收到的太阳辐射能，除了与太阳辐射强度本身成正比外，还与太阳辐射的入射角θ的余弦成正比，如图2-1所示。显然，当太阳高度角δ越大，或者说太阳辐射入射角θ越小，也就是说越接近于正射时，地面上同一水平面内所接收到的太阳能就越多；反之亦然。这一点，我们在晾晒衣服时体会最深。把衣服平面正对太阳辐射时干得最快，而侧对太阳辐射时就干得比较慢。

图2-1　太阳高度角与太阳辐射入射角

②当太阳的高度角不同时，太阳辐射所透过的大气层厚度也不同，如图2-2所示。一般来说，日出或日落时与正午太阳辐射所透过的大气层厚度之比，常可达到1∶10以上，这时会产生两方面的效应。一方面是由于大气分子和灰尘对于太阳辐射的吸收，使得日出或日落时的太阳辐射强度弱得多，所以在日出或日落时，人们即使用肉眼直视太阳也不感到十分刺眼，而在正午前后，就完全不能用肉眼直视太阳了。另一方面是由于越接近正午大气分子和灰尘对太阳光的散射就越强烈。因此，人们在日出或日落时所看到的太阳，大都呈橙红色，而正午时的太阳大都呈乳白色；并且白天的天空呈现蓝色也都是由于大气分子和灰尘对短波太阳辐射强烈散射的结果。

图2-2　太阳高度角不同时辐射所透过的大气层厚度不同

既然开发和利用太阳能的主要目的，是把它作为一种新能源来补充和逐步替代原有的常规能源，那么，很自然地就要求它具有一般常规能源所具备的共同特点，成为连续而稳定的能源。所以，如何尽量弥补和克服上述缺点，就成为太阳能开发利用研究工作的重点课题。