20世纪太阳能科技发展的回顾与展望

达1000kW。估计全世界建造的太阳炉有数十座，但80年代以后鲜见报道／ 我国有两台小型太阳炉，直径分别为0． 95m和1． 5m，焦斑处温度高于3000℃，主要用于材料的高温试 验。 （3）太阳光催化治理环境 80年代初，人们开始研究光催化治理环境，但以应用人工光源中的紫外光为主，效果虽显著，耗能却很 大，费用较高。因此，国内外研究者提出将太阳能与保护环境结合，开发太阳光催化降解治理环境污染技术。 美国率先进行了实验，他们将被三氯乙烯严重污染的地下水泵出地面，加入TiO₂粉未催化剂，利用槽式抛物 面聚光镜会聚阳光，令污水流过设置在焦线上的玻璃管，进行光催化反应，结果使水中三氯乙烯浓度从 180ppb降到0． 6ppb以下，而美国饮用水的标准为6pp匕这是世界上太阳光催化成功治理污染水的典型例 子。目前，正在开展的太阳光催化降解治理环境的项目很多，主要有：空气中有害物质的光催化去除，废水中 有机污染物和金属污染物降解，饮用水的深度处理等。 我国对太阳光催化治理环境也开展了实验研究工作，取得一些成果。 （4）能源植物 为了开辟太阳能利用新途径，1973年美国诺贝尔奖金获得者卡尔文博士，提出种植能源作物设想。他将 通过光合作用产生碳氢化合物的植物统称为能源植物。目前全世界已知的能源植物有数千种，它们可以作为 石油一样的能源资源进行开发利用。他在美国加州试种了美国香槐（一年生植物），其分泌的汁液与柴油相 似，可以提炼成优质燃料。古巴香胶树，高达30余米，在树上钻一个直径约12mm的小孔直至树心，插一根管 子即会流出黄色油状液体，一昼夜可收集2025升油，将其放入油箱即可发动柴油发动机。金鼠草是一种草 本植物，0．4公顷土地种植的金鼠草，收获后可提炼0．8吨燃料油。 甜高粱是当前世界各国比较关注的一种能源作物，我国也进行了种植，每亩沈农甜杂2号甜高粱，收获 后可提取267；4升酒精，而酒精是一种十分优良的代用燃料。 70年代以来，人们对能源植物进行了广泛的选取和研究，希望能找到光合作用效率高、利用转化简便的 植物品种，为此人们仍在继续努力。 太阳能利用领域极其广阔，除以上介绍的一些项目外，诸如太阳能汽车、太阳能飞机、太阳能热泵等还很 多，同时新的利用技术还在不断涌现，限于篇幅，本文不能一一予以介绍，请读者谅解。 4展望 20世纪太阳能科技发展和太阳能利用实践，为21世纪大规模利用太阳能奠定了坚实基础。近来，世界 上一些著名分析预测研究机构、跨国

公司、太阳能专家和一些国家政府纷纷预测，认为21世纪中叶即2050 年前后，太阳能（含风能、生物质能）在世界能源构成中将占50％的份额，那时太阳能将成为世界可持续发展 的基础能源。对于这一预测，有人支持，也有人怀疑，意见不完全一致。为了科学地看待这一问题，我们可以 从世界矿物能源生产和消费、全球环境保护以及太阳能科技进步三个方面进行一些分析，以便得出比较客观 的结论。 世界能源消费量增长一倍，在本世纪初大约需要50年，到本世纪中期缩短到30年，进入80年代大约只 要15年。全球矿物能源的消费量越来越大，而全球矿物能源贮量却十分有限。全球石油贮量约1300亿吨， 目前全球石油的年消耗量约35亿吨，而亚洲石油的消耗量在激增之中。如果这种趋势不变，则在今后25年 中将平均年消耗50亿吨石油，足以把全部贮量耗尽。即使在此期间有新油田发现，专家估计全球石油贮量也 不会超过2000亿吨，全球石油资源在三、五十年内将枯竭。今后用什么来代替石油？70年代“石油危机”以 后，曾把主要希望寄托在煤的气化和液化，30年快过去了，而这方面的收效甚微，复杂的技术和巨大的投资， 制约了气化煤和液化煤的广泛使用。 社会进步和经济发展，需要能源的支撑。但是，用增加煤炭消耗来弥补石油不足，是一条以环境为代价的 能源发展道路，是完全行不通的。据测定，直接燃烧：吨煤，产生粉尘3-11kg，二氧化硫60kg，二氧化氮3- 9kg，还有大量二氧化碳。我国1995年排放的烟尘为1744万吨，二氧化硫为2370万吨，其中燃煤排放的分别 占70％和85％。目前，我国每年燃煤排放的碳已达10亿吨。煤炭的大量开发利用是造成全球环境恶化的主 要原因。根据1992年联合国召开的世界环境与发展大会的要求，煤炭的消费不仅不能增加，而应予以限制并 逐步减少。 另外，我们可以通过对太阳能利用中最重要的光伏发电进行一些分析，以评估太阳能在下一世纪的发展 前景。 以70年代不变价计算，近30年间，太阳电池的价格下降了数十倍。专家预测，通过扩大生产规模和技术 进步，2030年以后，光伏发电对常规发电开始具有竞争力。2050年，太阳电池的价格将比现在下降1Q倍，即 每瓦4．5元左右，每千瓦时的电价约0；2元左右。从现在起经过50年的发展，那时光伏发电量将占全球总发 电量的一半。 以上分析表明，21世纪全球能源结构必将发生

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