创建太阳能“小康之家”

2019-04-14 18:04发布

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       所谓“小康”是指可以维持中等水平的家庭生活状况。那么，什么是太阳能”小康之家“呢？怎么创建？          近30年来，阳光电池（PV，Photovoltaic Cells，也叫”光伏电池“）的光、电转换效率有了明显的提高，一般而言，光、电转换效率可以接近20%，请见研究报告：”Concepts and Manufacturing Challenges for Nano Photovoltaics“（2011年12月7日发表）。这当然要归功于纳米（Nano）技术的进展。          让我们这样地”遐想“（即悠远地思索）：有一位西北边疆地区的老牧民，近年来，由放牧改为定局，全家和谐美满，其乐融融。那么，他们还缺少什么呢？答案是：电力照明与热水供应（包括冬季取暖）。那么，该怎么办呢？      我们先讲点自然科学的基本知识：纯净的氯化钠（工业用盐）晶体是无 {MOD}透明的立方体，它的熔点是801℃，沸点是1442℃。关于热容量，我们需要知道的是，单位”卡路里“(简称“卡”，缩写为"calorie")的定义是：将1克水在1大气压下提升1摄氏度所需要的热量。也就是说，1千卡约等于4184焦耳（注意：一千瓦小时（度）=3600千焦耳）。粗粗地估算一下：一度电（一千瓦小时）相当于把十公斤的水烧开（这只是一个很粗略的估值，为了便于计算）。            大家知道，盐的热容量（比热）接近于水，但是，其熔点却很高，是存储（高温）热量的理想载体。上世纪90年代，美国西部太阳能电站就是采用工业用盐作为电站存储热量的载体。现在，我们要问：一个“小康之家”每天需要多少度电（满足电力照明与热水供应（包括冬季取暖））？           假定这个”小康之家“每天需要十度电（也许少了一点）。那么，需要置备多少平方米的太阳能电池板？根据有关资料，在地球表面，每平方米平均可以接受230瓦（峰值近500瓦）的太阳能，考虑到太阳能（阳光）电池的光、电转换效率（20%），容易估算出：”小康之家“大约需要16平方米的阳光电池板（假定每天平均日照时间为10小时）。          简而言之，”小康之家“需要购置16平方米的阳光电池板以及1顿工业用盐（作为热量储备手段），还需要有一个小型蓄电池（夜间照明使用），即可大体满足”小康之家“的日常需要（所需总成本大约在一万元人民币左右）。 在”小康之家“的室内，采用太阳能”光触媒“（TiO2）净化空气，杜绝一切污染，保护儿童健康。           说明1：太阳能热水器的容量太小，而且不能产生”小康之家“所需要的电力供应。工作原理是，白天用太阳能（采用电阻发热原理）加热”盐“，夜晚再让”盐“释放热（借助热水管道取“暖”）。有关使用太阳能的其他注意事项，在此暂且不提。          说明2，假定有一个居住十几户人家的”小山村“，大家共同集资、维护一个200平方米的太阳能发电站（因地制宜），即可满足小山村的日常需要，......（在美国西部，功率为35万千瓦的太阳能电站，在峰值时间，可以供给23万户人家使用，与本文估值基本相同。）


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