태양에너지는 태양 내부에서 지속적인 핵융합 반응 과정을 통해 생성되는 에너지다. 지구 궤도의 평균 태양 복사 강도는 1367kw/m2입니다. 지구의 적도 둘레는 40,000km이므로 지구가 얻는 에너지는 173,000TW에 달할 수 있다고 계산할 수 있습니다. 해수면의 표준 피크 강도는 1kw/m2이며, 지표면의 특정 지점에서 24시간 평균 연간 복사 강도는 0.20kw/m2로 인류가 이 에너지에 의존하고 있습니다. 재생에너지(지열에너지 자원 제외) 태양에너지 자원의 총량은 현재 인간이 사용하는 에너지의 10,000배 이상에 달하지만, 태양에너지의 에너지 밀도는 낮습니다. 이는 장소와 시간에 따라 다릅니다. 이것이 태양 에너지가 직면한 주요 문제입니다. 태양 에너지의 이러한 특성은 전체 통합 에너지 시스템에서의 역할을 제한합니다.

태양은 거대하고 오래 지속되며 끝없는 에너지원이다. 태양이 지구 대기로 복사하는 에너지는 전체 복사에너지(약 3.75×1026W)의 22억분의 1에 불과하지만, 그 양은 무려 173,000TW에 달한다. 1초는 석탄 500만 톤에 해당합니다. 아래 그림은 지구상의 에너지 흐름을 나타낸 그림입니다. 그림에서 볼 수 있듯이 지구상의 풍력 에너지, 수력 에너지, 해양 온도차 에너지, 파력 에너지, 바이오매스 에너지 및 조석 에너지의 일부는 모두 지구상의 화석 연료(예: 석탄, 석유, 천연가스 등))은 기본적으로 고대부터 축적된 태양에너지이므로 넓은 의미의 태양에너지는 매우 넓은 범위를 포괄하는 반면, 좁은 의미의 태양에너지는 광열, 광전, 광화학의 직접 변환에 국한된다. 태양 복사 에너지.

태양에너지는 1차 에너지원이자 재생에너지원이다. 자원이 풍부하고 무료로 사용할 수 있으며 운송이 필요하지 않으며 환경을 오염시키지 않습니다. 그러나 태양 에너지에는 두 가지 주요 단점도 있습니다. 첫째, 에너지 흐름 밀도가 낮고, 둘째, 다양한 요인(계절, 위치, 기후 등)으로 인해 그 강도를 일정하게 유지할 수 없다는 것입니다. 이 두 가지 주요 단점은 태양 에너지의 효과적인 활용을 크게 제한합니다.

인류는 오랫동안 태양에너지를 활용해 왔습니다. 2000여년 전 전국시대부터 우리나라는 강철 사면거울을 사용하여 햇빛을 집중시켜 불을 붙이는 방법과 태양 에너지를 사용하여 농산물 및 부업 제품을 건조하는 방법을 알고 있었습니다. 현대에는 태양에너지의 광열적 이용, 태양에너지의 광전적 이용, 태양에너지의 광화학적 이용 등 태양에너지의 이용이 점점 더 보편화되고 있다.

오랜 시간 동안 사람들은 태양 에너지를 연구하고 활용하기 위해 열심히 노력해 왔습니다. 우리 지구가 받는 태양 에너지는 태양 표면이 방출하는 전체 에너지의 약 10억분의 1에 불과합니다. 이 에너지는 세계가 필요로 하는 전체 에너지의 30,000~40,000배에 해당합니다. . 둘째, 우주에는 낮과 밤의 구분이 없고 사계절이 없으며 검은 구름이나 그림자가 없고 복사 에너지가 매우 안정적입니다. 따라서 발전 시스템은 지상에 비해 상대적으로 단순하며, 무중력, 고진공 우주 환경에서는 장비 부품의 강도 요구 사항이 그리 높지 않습니다. 또한, 태양에너지는 석유, 석탄 등 화석연료와 달리 '온실효과'나 지구 기후변화를 일으키지 않으며, 환경오염도 일으키지 않습니다. 이로 인해 태양에너지의 활용은 많은 국가에서 주목을 받고 있으며, 태양에너지 활용의 응용 분야를 확대하기 위해 다양한 태양광 발전 신기술과 태양광 신소재 개발을 위해 모두가 경쟁하고 있습니다. 특히 지난 10년여간 석유회수량 바닥 고갈과 생태환경 악화라는 양대 위기를 맞으면서 우리는 '태양에너지 시대'의 도래를 점점 더 기대하고 있습니다. 발전, 난방, 물 공급에서부터 다양한 태양광 발전 장치에 이르기까지 그 응용 분야는 매우 광범위하며 일부 분야에서는 태양 에너지의 활용이 실용화 단계에 접어들기 시작했습니다.

1974년부터 1997년까지 미국, 일본 등 선진국의 실리콘 반도체 태양광 발전 비용은 와트당 50달러에서 5달러로 10배나 떨어졌습니다. 그 이후로 전 세계 대부분의 전문가들은 태양광 발전소가 전통적인 발전소(주로 화력 발전소)와 경제적으로 경쟁할 수 있으려면 아직 갈 길이 멀고 비용을 한 단계 더 줄여야 한다고 믿고 있습니다. 현재 미국과 기타 국가에서는 태양열 수영장을 사용하여 전기를 생산하는 많은 프로젝트가 건설되었습니다. 사해 해안에는 1979년에 건설된 7,000제곱미터 규모의 실험적인 태양광 수영장이 있으며, 이는 150kW 발전기에 열을 공급합니다. 미국은 600메가와트 발전 장치에 열을 공급하기 위해 염호 면적(약 8,000제곱킬로미터)의 8.3%를 태양열 수영장으로 건설할 계획입니다.

올해 6월, 아르메니아 전파 물리학 연구소(Armenian Institute of Radio Physics)의 전문가들은 아르메니아 산에 "최초의 소형 실험 모델" 산업용 태양광 발전소 건설을 시작했다고 발표했습니다. 이 발전소에 사용된 터빈은 새 것이 아니고 수명이 다해 헬리콥터에서 떼어낸 터빈이다. 설치 용량은 100kW에 불과하지만 발전 비용은 0.5센트/kWh에 불과해 효율도 그만큼 높다. 40%-50%로.

러시아 학자들도 태양광 풀 연구에서 눈부신 발전을 이루었습니다. 한 회사는 태양광 풀 프로젝트와 함께 개발한 태양광 워터제트 추진기와 제트냉각식 추진기를 결합하고 태양광 풀에 얼음통 등 기타 시설을 부착하고 농부에게 적합한 새로운 태양광 풀을 설계했습니다. 이 설계에 따르면 6~8명의 농부는 1년 내내 100제곱미터 집의 전기 수요를 충족하기 위해 70제곱미터 태양열 수영장을 건설할 수 있습니다. 또 다른 연구기관에서는 히트펌프, 히트파이프 등의 기술을 활용해 태양에너지, 지열에너지, 실내 폐열을 종합적으로 활용함으로써 태양광 풀 전력 비용을 대폭 절감하는 복합 태양광 풀 발전소 설계 아이디어를 제안했다. 북코카서스 세대에서는 발전소가 화재와 경쟁할 수 있으며 여름에는 에어컨, 겨울에는 난방을 위해 일년 내내 이용 가능합니다.

담수 자원이 부족한 국가의 경우 태양광 수영장에는 또 다른 드문 이점이 있습니다. 전문가의 계산에 따르면 면적 2,163제곱킬로미터, 깊이 1.2m의 태양광 수영장을 한 건물에 건설할 수 있습니다. 얕은 연안 지역. 이 수영장은 10기가와트 발전 장치에 열을 공급하고 연간 2입방킬로미터의 담수를 생산할 수 있습니다.

현재 유럽과 미국 등 일부 선진국에서는 '광전유리 커튼월 제품'이 널리 사용되고 있다. 이는 태양에너지 변환 실리콘 웨이퍼를 이중층 강화유리(예: 접합유리로서)을 안전하게 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 새로운 형태의 친환경 건축자재입니다. 미국의 “태양광 발전 계획”, 유럽의 “백만 개의 옥상 태양광 발전 계획”, 일본의 “아사히 계획”, 우리나라의 “브라이트 프로젝트”는 에너지 절약형, 환경친화적, 생태학적 건물의 개발 및 적용에 고조를 가져올 것입니다. 이는 새로운 건축 자재 제품에 태양 에너지의 응용을 크게 촉진할 것입니다.

개발도상국에서도 태양에너지 개발과 활용이 활발히 이뤄지고 있다. 예를 들어, 필리핀에서는 이미 1999년에 정부가 호주 정부의 "해외 지원 프로그램"의 지원을 받아 전국 263개 지역 사회에 1,000개의 태양 에너지 시스템을 설치했습니다. 필리핀 정부는 현재 세계 최대 규모의 태양 에너지 적용 계획을 시행하고 있으며, 전체 계획 비용은 4,800만 달러에 달하며 지금까지 세계 최대 규모의 태양 에너지 계획입니다. 태양광 발전 프로젝트는 주거용 건물 외에도 25개 관개 시스템, 97개 정수 및 분배 시스템, 68개 학교 및 커뮤니티 센터, 35개 진료소의 혜택을 받습니다.

이런 관점에서 볼 때 우주로 가서 태양에너지를 모아 지구에 전송하고 전기로 바꿔 인류가 꿈꿔왔던 태양에너지 시대가 사실상 코앞으로 다가왔다. 인류가 직면한 에너지 문제를 해결합니다. 과학과 기술의 발달로 이는 더 이상 꿈이 아닙니다. NASA와 미국 에너지부가 건설한 세계 최초의 태양광 발전소가 최근 우주에 조립될 예정이며 곧 지상에 전력 공급을 시작할 예정입니다.

우리나라에서는 태양에너지의 활용이 항상 가장 뜨거운 주제였습니다. 수년간의 개발을 거쳐 가정용 열 수집기(태양열 온수기 포함)는 태양광을 가장 광범위하게 적용하는 산업 중 하나가 되었습니다. 에너지와 가장 빠른 산업화. 1998년 총매출액은 35억 위안에 달했고 생산량은 세계 1위를 차지했다. 우리나라 태양에너지 산업이 가동을 시작했습니다. 중국과학원은 2년 내 연구에 2억5천만 위안을 투자하고 태양광 발전, 태양열 난방, 태양열 에어컨 등 여러 시범 프로젝트를 구축하는 서부 행동 계획(Western Action Plan)의 출범을 발표했습니다. 현재 하북보정국가첨단기술개발구에서는 중국 최대 규모의 다결정 실리콘 태양전지 생산 기지 건설을 가속화하고 있다. 이 프로젝트는 프로젝트 1단계가 완료되면 태양전지, 부품 및 응용 시스템을 통합할 수 있다. 연간 3MW의 다결정 실리콘 태양전지 생산량을 달성한 이 능력은 우리나라 태양에너지 개발 및 응용 분야의 많은 공백을 메웠고, 태양전지용 저철분 유리 생산 및 판매 시장을 크게 촉진할 것입니다. 그러나 종합적으로 볼 때 국내 태양광 발전 시스템은 늦게 시작되었으며, 특히 태양전지의 개발 및 생산은 여전히 ​​국제적 수준에 뒤떨어져 전체적으로 소출력, 협소한 적용 범위에 머물러 있다. 범위, 단일 제품 및 낙후된 기술 단계.

대략적인 통계에 따르면 현재 중국에는 단 5개(단결정 실리콘) 태양전지 생산 공장이 있으며 연간 생산량은 약 4.5메가와트(참고: 1메가와트(MW)는 1000킬로와트)이며 공장 시설은 여전히 ​​기존 상태에 있습니다. 수준으로 생산라인에 도입되었습니다. 많은 외국 기업들이 보다 진보된 박막 결정 태양전지의 개발과 생산에 목표를 두고 있습니다. 이 차세대 첨단 박막 결정 태양전지는 변환 효율이 18.3%에 달하며 이는 현재 평균 변환 효율보다 3% 포인트 더 높습니다. 업계 관계자에 따르면 우리나라 태양전지의 평균 변환 효율은 높지 않은데, 대표적인 이유는 특수 소재의 국산화 정도가 낮다는 점이다. 철 함량이 낮은 투과율 기판 유리는 여전히 수요를 충족할 수 없습니다. 과학 연구 결과는 산업적 이점으로 신속하고 완벽하게 전환되지 않았습니다.

현재 국가계획위원회와 국가과학기술위원회에서는 태양에너지 기술과 그 응용 개발에 전폭적인 지원을 해주고 있으며 국내 기업들도 많이 참여하고 있다. BNBM 그룹은 국내외 태양광 발전 산업을 조사하기 위해 전문가를 조직한 최초의 단위 중 하나입니다. 1998년 중국 최초로 국제적으로 발전된 76kW 옥상 태양광 발전 시스템을 도입했으며 현재까지 안정적으로 운영되고 있으며 좋은 결과를 얻고 있습니다. 이 시스템의 일일 평균 발전량은 12kWh 이상으로 부유한 가정의 전력 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 이 그룹은 또한 스위스 회사인 ATLANTIS, Beijing-ATLANTIS Solar Technology Co., Ltd.와 합작 투자사를 설립하여 두 가지 시리즈의 태양광 발전 모듈과 지붕 발전 모듈 및 다양한 종류의 태양광 발전 제품을 생산하고 있습니다. 태양에너지 활용을 위한 세계 최고의 신기술이 중국에 도입되었습니다.

허베이 진하이 알루미늄 그룹 유한회사(Hebei Zhenhai Aluminium Group Co., Ltd.)는 독일 Piikington Solar Energy International Co., Ltd.의 중국 독점 총대리점으로, 현재 세계 최고의 태양전지 유리 포장재 생산에 투자했습니다. Kemet Chemicals Ltd.의 독일 고품질 습식 유리 적층 장비, 습식 그라우트(캡슐화 매체) 등의 장비 및 지원 재료. 진해그룹 기지는 1999년 11월 우리나라 최초로 면적 100제곱미터 이상의 태양광 유리 커튼월 실증건물을 설치했으며, 이미 완공돼 운영 및 활용 효과가 나타나고 있다. 좋은, 그리고 그것은 국내 주요 조경 및 태양광 발전 공학의 모델이 되었습니다.

태양열 집열관은 Tsinghua University의 특허 기술로 Tsinghua Sunshine Company에서 산업화했으며 현재 연간 생산량은 세계 최초이며 제품 성능은 Tsinghua Sunshine Company에서 가장 높습니다. Shaile 브랜드의 태양열 집열기 튜브 및 집열 장치는 소규모 테스트, 파일럿 테스트 및 대규모 생산을 완료하는 데 6~7년이 걸렸습니다. 이제 연간 생산 능력이 500만개에 달하는 세계 최대의 집열기 튜브 생산 공장을 건설했습니다. 최고 수준의 전체 유리 진공 컬렉터 튜브인 이 프로젝트의 사업 규모는 향후 3년 내에 10억 위안에 도달할 것으로 예상됩니다.

2008년 올림픽에서 베이징은 우리나라 최대의 태양에너지 응용 전시장이 될 것이다. '신올림픽'은 '환경 보호 올림픽, 에너지 절약 올림픽'이라는 새로운 개념을 완전히 구현하게 될 것이다. 올림픽 경기장 주변 지역의 80~80%가 가로등의 90%에 태양광 발전 기술을 사용하고, 전체 유리 진공 태양열 집열 기술을 사용하여 온수의 90%를 공급할 계획입니다. 올림픽 때 목욕하는 물. 전체 올림픽 기간 동안 우리는 일련의 태양광 기술 응용 프로그램과 함께 태양광 가로등, 태양광 전화, 태양광 휴대폰, 태양광 수세식 변기 등의 응용을 보게 될 것입니다. 우리의 삶은 햇빛으로 가득 차 있을 것입니다!