什么是太陽能

太陽內(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，這種能量就是太陽能。太陽內(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,太陽內(nèi)部高溫核聚變反應(yīng)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(dá)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(dāng)于500萬噸煤。到達(dá)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(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(yuǎn)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(xué)的直接轉(zhuǎn)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(fèi)使用，又無需運(yùn)輸，對環(huán)境無任何污染。

太陽能海水淡化技術(shù)

利用歷史

人類早有文獻(xiàn)記載的太陽能淡化海水的工作，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)行太陽能蒸餾。世界上一個(gè)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(gè)系統(tǒng)一直運(yùn)行了近40年。

近代以來，人類早期利用太陽能進(jìn)行海水淡化，主要是利用太陽能進(jìn)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(shí)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(dāng)時(shí)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(dāng)時(shí)的海上救護(hù)以及人民的生活用水解決了很大問題。

新特點(diǎn)

與其他的海水淡化技術(shù)相比，太陽能海水淡化技術(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，投資相對較少，產(chǎn)水成本低，具備淡水供應(yīng)市場的競爭力。

技術(shù)原理

太陽能蒸餾器的運(yùn)行原理是利用太陽能產(chǎn)生熱能驅(qū)動(dòng)海水發(fā)生相變過程，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)直接利用太陽能在集熱器中進(jìn)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(xué)者對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能集熱器又將太陽能蒸餾系統(tǒng)分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩大類。

1、被動(dòng)式太陽能蒸餾系統(tǒng)

被動(dòng)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(yīng)用有了近150年的歷史。由于它結(jié)構(gòu)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(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)式太陽能蒸餾系統(tǒng)

被動(dòng)式太陽能蒸餾系統(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)式太陽能蒸餾器的設(shè)計(jì)方案，并對此進(jìn)行了大量研究。

在主動(dòng)式太陽能蒸餾系統(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)過程得以改善。而且，在大部分的主動(dòng)式太陽能蒸餾系統(tǒng)中，都能主動(dòng)回收蒸汽在凝結(jié)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(jì)效益并不高。而太陽能海水淡化技術(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)水資源匱乏的國家，淡化海水是其主要的居民用水來源。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·阿齊茲國王科技城日前公布了一項(xiàng)利用太陽能和納米技術(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(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，有關(guān)研究計(jì)劃對于沙特海水淡化乃至整個(gè)國民經(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富的太陽能資源，利用太陽能可以大大節(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)模大的太陽能海水淡化工廠，日產(chǎn)淡化海水3萬噸，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，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70%的城市居民用水來自海水淡化。

總結(jié)

太陽能作為一種新能源，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題。

注：暫停定制太陽能海水淡化設(shè)備，如有需要請移步定制。