太阳能的缺点(太阳能的利用)

它是太阳发出的电磁辐射，被捕获并转化为有用的能量。植物通过光合作用吸收太阳能，并将阳光转化为食物，而人类通过光伏效应等过程捕捉阳光，并将其转化为有用的电能。

太阳能产生的电能可用于电网或储存在电池中。太阳能资源丰富且免费。随着太阳能技术变得更加先进和高效，将太阳能转换成电能的成本持续降低。太阳能是地球上最容易获得和最丰富的能源。它还具有比化石燃料产生更低的碳足迹的优势，这减少了它对环境的整体影响。

一、太阳能的定义

太阳是一颗主要由氢和氦组成的恒星。它通过称为核聚变的过程在其核心产生能量，在这个过程中，氢融合形成更轻的氦原子。这个过程中损失的能量以能量的形式辐射到空空间，少部分能量到达地球。

目前全球太阳能发电量约为1023.10太瓦时(2021年)，约占总发电量的3.72%。其中，中国是太阳能发电第一大国，太阳能发电量约为330.71太瓦时，约占总发电量的3.91%。

第二，太阳能发电

太阳能技术可以使用光伏(PV)太阳能电池板或特殊的镜子来聚集太阳辐射，并将阳光转化为能量。光的单个粒子被称为光子，这些微小的电磁辐射包根据移动速度具有不同的能量。在核聚变过程中，当氢转化为氦时，太阳会释放光子。如果光子有足够的能量，就可以用来发电。

光伏板由单个光伏电池制成。这些电池包含一种叫做半导体的材料，这种材料可以让电子流过电池。光伏电池中最常用的半导体类型是晶体硅。相对便宜，储量丰富，使用寿命长。在所有半导体材料中，硅也是最有效的导体之一。

当具有大量能量的光子与半导体接触时，它们可以散射电子。这些电子产生的电流可用于供电或储存在电池中。

太阳能电池板产生的大部分能量被输送到电网，然后分配到需要电力的地方。甚至私人屋顶上的太阳能电池板也会将多余的电力送回电网。电池存储往往很昂贵，将多余的电力卖回给电力公司是目前最具成本效益的太阳能发电方式。

第三，太阳热能

太阳能热能(STE)技术捕获太阳能并将其用作热能。STE收藏家有三个不同的类别:低温，中温，高温。

-低温集热器利用空气体或水将太阳收集的热能传递到需要加热的地方。它们可能是玻璃太阳能收集器的形式，通过建筑物、金属墙或安装在屋顶上的由阳光加热的水袋来加热空气体。它们最常用于小空房间或恒温游泳池。

-中温集热器的工作原理是通过一系列管道将一种不冻结的化学物质输送到住宅和商业建筑中，这些管道收集太阳光来加热水和空气体。

-高温集热器利用一系列抛物面镜将太阳能有效转化为高温热能，进而发电。镜子捕捉阳光并将其聚焦到一个所谓的接收器中。然后，这个系统加热所含的液体，并使其循环以产生蒸汽。就像传统发电一样，蒸汽驱动涡轮机为发电机提供所需的动力。

为了最大化效率，收集太阳光的镜子必须能够全天跟随太阳的路径。这些大型系统主要由公共事业公司供电，并通过电网传输。

第四，太阳能的成本

太阳能技术在过去几十年里取得了令人难以置信的进步，预计在未来几年里将会发展得更快。几乎在世界各地，太阳能都是生产成本最低的能源。随着技术的进步，成本也在降低。到2050年，太阳能发电每千瓦时的成本预计为0.5美分。相比之下，目前商业公用事业的电价约为每千瓦时6美分。

2020年，国际能源署的《世界能源展望》报告称，太阳能是“史上最便宜的电力”。美国太阳能行业提前三年在2017年实现了6美分/千瓦时的2020年成本目标。现在的目标是进一步降低成本，到2030年达到3美分/千瓦时。

根据国际可再生能源机构(IRENA)的“可再生技术创新指标”报告，回顾2010年各国公用事业太阳能光伏平准化电力成本(LCOE)的下降趋势，显示在有历史数据的市场中，2010年至2020年，各国公用事业太阳能光伏加权平均LCOE下降幅度在72%-88%之间。在公用事业行业中，加权平均LCOE最低的国家是印度。从2010年到2020年，成本下降了88%，降至0.038美元/千瓦时，比当年的全球加权平均值低33%。

动词 （verb的缩写）太阳能的优势

对于个人业主和公用事业规模发电厂的开发商来说，太阳能几乎是世界各地成本最低的能源。政府的激励措施使其更具投资吸引力。一旦安装，其运营和维护成本接近于零，这意味着它正在取代煤炭和天然气等化石燃料。它的零排放和可再生燃料来源(太阳)可以减少空气体污染和导致气候变化的温室气体排放。

1)可负担性

太阳能现在几乎是世界各地最便宜的电力形式。太阳能发电的成本在2009年至2020年间下降了90%，现在建造一个新的公用事业规模的太阳能发电厂比保持现有的燃煤发电厂运行要便宜得多。随着太阳能需求的增长和生产规模的扩大，太阳能发电有望遵循所谓的斯旺森定律，即太阳能电池板的产量每增加一倍，太阳能电池板的成本就会降低20%。2010年，太阳能发电的成本约为37美分。到2030年，预计成本为2美分，到2050年为0.5美分。

太阳能的大部分成本是安装的，但是因为阳光是免费的，所以太阳能资源通常产生零(甚至负)边际成本的能量。边际成本是指生产额外单位产品所需的成本。电网管理者往往根据边际成本向供应商购电，这也是太阳能在能源市场上经常击败煤炭的原因。

2)政府激励措施

美国联邦税收抵免允许房主从他们的年度所得税负担中扣除一定比例的安装太阳能电池板的费用。截至2021年初，这一金额是太阳能光伏系统成本的26%。美国各州也有不同的激励措施。电力公司也可以提供不含所得税的退税。太阳能光伏系统的所有者也可以获得可再生能源证书(rec)，公共事业或其他公司可以购买这些证书来抵消他们的碳排放。联邦税收抵免也适用于在家中安装电池来储存太阳能电池板产生的能量的房主。

3)维护成本低

一旦安装，太阳能电池板的维护成本是最低的，这也是太阳能边际成本如此之低的一个原因。雨水将清洁大多数太阳能电池板。虽然雪会覆盖太阳能电池板，阻碍能量转换，但它会相对较快地从电池板的倾斜玻璃上融化，积雪覆盖的屋顶或田野的反照率(反射光)会增加太阳能电池板可以收集的太阳辐射。太阳能逆变器将太阳能电池板产生的直流电转换成交流电，送入家庭和电网。在需要更换之前，它可以持续10到15年。由于面板没有可移动部件，制造商通常保证面板的使用寿命为25年。太阳能电池板的效率每年下降约0.5%。即使降解速度是这个数字的两倍，30年后太阳能电池板仍将以74%的速度运行。

4)零排放

根据美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的数据，一个屋顶太阳能系统可以满足普通家庭在整个系统寿命期间的所有电力需求，并可以防止200吨二氧化碳释放到大气中。这相当于每年少开4辆汽油动力汽车，或者每年少开54000英里。

虽然太阳能电池板的制造和最终处理需要付出环境成本，但太阳能产业不会遭受环境灾难，不会造成大量的生命损失和清洁成本。没有所谓的太阳能泄漏，太阳能井喷，太阳能井火灾，太阳能熔毁，太阳能矿坍塌，太阳能管道爆炸，太阳能径流，太阳能油轮碰撞，太阳能火车出轨，太阳能炼油厂泄漏。事实上，由于太阳能有助于减少对煤炭的依赖，自2007年以来，电力部门的煤炭碳排放量已经下降了50%以上。

不及物动词太阳能的缺点

尽管太阳能是当今最便宜的能源形式，但它的广泛应用仍然存在障碍。如上所述，太阳能产业在过去十年中增长了10倍，但仍占全球发电量的不到4%。太阳能本身是可变的，它可能很昂贵，太阳能电池板的最初生产和最终处置可能有很高的环境成本。太阳能的障碍正在减少，但要实现提供真正可持续能源的承诺，太阳能仍需要不断进步。

1)前期成本高

虽然从2010年到2019年，住宅太阳能系统的成本下降了近三分之二，但根据国际能源署(IEA)的数据，考虑到大部分安装成本都在劳动力和硬件上，在家里安装太阳能电池板仍然很昂贵。例如，尽管美国的联邦和州税收抵免可以显著降低太阳能系统的前期成本，但低收入消费者可能没有足够的税收来利用这些抵免。当然，人们必须拥有财产才能安装面板，这将许多租户排除在外。社区太阳能项目允许太阳能客户在太阳能农场的许多成员之间分摊前期成本，或者每月从社区太阳能供应商处订购，而无需任何前期成本。

2)太阳辐射的可变性

没有人会感到惊讶。晚上不会出太阳，有些天会阴天。冬天的白天比夏天短。太阳能本身是可变的，并不总是在需要时可用。随着太阳能在世界电力供应中的比例越来越高，电网规划者和管理者需要找到创造性的方法来将可变的可再生能源整合到电力系统中。他们依靠非常详细的天气预报来预测未来几天或几小时内有多少能源可用，这使得太阳能更容易预测。扩大电网的地理范围还可以让电网管理者从阳光充足的地区和时区获得电力，并将其输送到没有阳光的地区。

越来越多的电网管理者和家庭业主可以将太阳能发电储存在大型电池中，以帮助缓解太阳能的可变性。新的网格电池继续创造世界上最大电池的记录。2021年3月，苹果宣布，它正在建造一种电池，能够储存加州太阳能发电厂产生的240兆瓦时的能量。这些能量足够供应7000多户家庭一天的用电。

截至2019年底，28%的新增太阳能设备配备了电池。各种形式的储能是整合可变可再生能源(如风能和太阳能)的主要解决方案，但在开发成熟技术、公认的行业标准和可扩展制造方面，储能行业可能落后于太阳能行业10年。

3)不动

如果你搬家，你不太可能带着你的太阳能电池板。投资太阳能通常是一个长期的承诺，业主的初始投资可能需要7到10年才能收回。这对那些有更灵活居住安排的人造成了障碍，比如租房者，或者决定出售房屋的屋顶太阳能屋主。根据Zillow Research的研究，太阳能电池板可以为房屋增加价值，但并不是所有的潜在买家都希望在他们的下一栋房子中安装太阳能电池板，甚至不知道如何与买家谈判。

4)环境影响

虽然太阳能电池板在为消费者发电时不会产生任何温室气体排放，但这些电池板的生产和处置确实会对环境产生影响，这是需要解决的问题。这些问题包括原材料的提取，制造过程中废水和危险废物的产生，太阳能电池板选址中的土地使用问题，以及未使用电池板的回收利用。据国际可再生能源机构(IRENA)预测，到2050年，每年将产生600万吨太阳能电子垃圾。

最近，为了应对这些挑战，绿色电子委员会努力提高可持续性标准，并为太阳能光伏组件和逆变器创建了EPEAT生态标签；欧盟、华盛顿州和其他地方的法律要求正确回收太阳能电池板，改变生产流程，减少废物的数量和毒性；提高整个太阳能供应链的材料和做法的可追溯性，将农业和太阳能电池板结合起来，而不是电池板淘汰宝贵农业用地的常见选址做法。

根据艾米丽·罗德的说法“什么是太阳能？定义、工作原理和利弊”和David M. Kuchta“太阳能的利弊”。除非特别注明，图片均来自互联网。