关于太阳能在环保设计中的应用

一、太阳能的特性优点
1资源无害，太阳能是绝对的洁净能源，开发利用太阳能对环境无任何污染。
2资源无限，每年地球可利用的太阳辐射能约相当于130万亿吨标煤，是现今人类可以开发的最大的能源。
3资源长久，太阳中氢的储量可维持百亿年，而地球的寿命约为几十亿年，因此从某方面来讲，太阳的能源是用之不尽的。
4资源普遍，太阳光一年四季长期照射各个地方，可直接开发利用，无需开采运输。缺点：1能源收集的不稳定性，太阳能到达地球表面的总量很大，但是因为受到季节、昼夜差异以及南北半球差异的影响，能流密度很低，因此在利用太阳能时，需要达到足够的面积及装备才能保证一定的转换功率。因为能源的不稳定造成了太阳能能源的储蓄成为主要问题，这影响了太阳能是否能作为产品主要能源使用的决定因素。2成本较高，太阳能的利用率与其设备成本直接挂钩，想要达到高的能源转换效率就需要成本相当高的优良的转换设备，近几年，科技的高速发展在此领域也有很大程度的进步。
二、太阳能在环保设计中的应用案例
在产品设计中，利用太阳能作为能源主要通过两种方式：光热转换和光电转换。光热转换是通过反射、吸收等方式将太阳辐射能集中然后转换成足够温度的过程以满足不同负载的要求。光电转换则是光子将能量传递给电子使其运动从而形成电流。案例一：太阳能交通工具在大气污染中，交通工具中汽车等流动污染源约占大气污染总量的90%，汽车尾气主要的危害是光化学烟雾，对人类有严重危害。而主要原因就是因为汽车所使用的汽油和柴油等。太阳能汽车真正意义上实现了无污染无噪音，太阳能提供的电动能源不会排放污染大气的有害气体，没有内燃机就不会产生行驶时的轰鸣。而太阳能汽车利用太阳能将其转换为驱动力，既有效降低大气污染和噪音污染，创造洁净的生活环境，又减少有限的石油资源的使用，同时太阳能还可以为汽车提供辅助设备的能源。其他的太阳能交通设计还有太阳能飞机、太阳能船等，都已经在天空或海洋的领域设计并使用成功，虽然造价昂贵，但是却为未来太阳能在交通工具上的应用提供了宝贵的经验。案例二：太阳能家电产品相比之下，太阳能在家电中应用的成本要低得多，而且在全球范围内已经取得了卓越的科研和使用成果。太阳能家电与太阳能交通工具一样是以提供电能为主。大型太阳能家电比如太阳能空调，将太阳能蓄电池和主体空调器成分体式链接，外部蓄电池在日间吸收太阳能供应和存储能量。法国生产一种太阳能冰箱，利用吸收固体间隙吸附作用，无需运动部件，电源零消耗。其原理是用氨和干燥的氯化钙颗粒代替一般的制冷剂，将他们混合后形成固体铵盐，固体铵盐受热后分解释放氨在夜间温度降低时冷凝，白天受阳光照射蒸发时吸收热量，使冰箱制冷。太阳能电视则是在多个国家均已实现投产和销售。比如德国的流动式太阳能电视机，日本销售的天线内装有特殊太阳能电池的电视机可以白天工作时充电，晚上使用5~8小时。其他国家还有菲律宾、芬兰等。大部分的方式是利用太阳能蓄电池储存充足电量以供使用。还有很多小型的太阳能家电，比如太阳能风扇、太阳能灶、太阳能收音机、太阳能灯具、太阳能照相机、太阳能熨斗、太阳能轮椅、太阳能电话等，太阳能在小型家电的应用技术已经具有相当高的技术水平，这更是为太阳能在环保设计的应用提供技术和经验支持。案例三：太阳能农业机械设备与系统在农业方面，随着科技的进步也逐步向机械农业发展，农业机械可以大量提高农忙时节的效率，并减少人力投入，但如同汽车一样需要汽油、柴油等燃料资源，太阳能这种洁净能源，应用在农业中的具体实例有太阳能农业秸秆蒸汽爆破装置、太阳能干燥装置、太阳能鱼塘增氧机、太阳能生态农业大棚、太阳能养殖场等，以及应用在相关农业生产中的例子，太阳能杀虫灯、太阳能污水净化系统等。对于电力不足或不同的偏远农业乡镇，太阳能在农业生产中的应用具有良好的市场前景和实际意义。案例四：太阳能相关的概念设计概念设计是根据用户需求提出设想，由抽象的设计概念到细化而具体的设计内容的一个过程。太阳能概念设计是在一定的太阳能技术支持基础上去大胆设想概念方向的设计。通过设想来开拓新的设计思路和领域。比如太阳能淡水处理人工岛屿，具有雨水收集、海水淡化、高温消毒、过滤净化的系统功能，主要利用太阳能高温集热技术，采用“太阳能渐分式蒸馏”完成海水的淡化，并通过太阳能集热器高温消毒水源。还有一些相关的空气处理装置都是利用太阳能来完善产品系统来达到最终的需求。类似的概念设计还有很多，或许当今的技术还不能达到这样的水平，但是在长远意义上看，这些概念是科技技术的推动力，是技术发展的引领方向。
三、太阳能技术发展的新方向
光化利用，是一种利用太阳辐射来直接分解水制氢的转换方式。包括光合作用、光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应，地球上的植物靠叶绿素将光能转化成化学能，从而促进自身的生长和繁衍，现有概念是制造人工叶绿素，吸收光能发电。早在2009年，美国的研究人员在黄石国家公园发现一种可以将光能转化为生物能的罕见的细菌。这种细菌进行的是一种新型的光合作用，是人类发现的第一种含有集光绿色体的喜氧微生物。而这个太阳能技术发展的新方向无疑是生命科学的研究热点。此研究本身不仅具有重大的理论价值，还能推进多个相关前沿领域的发展。
四、总结
太阳能作为洁净而又可再生的能源，无疑是人类科技发展与进步重要的研究方向。特别是在因环境污染、资源恐慌、能源缺乏的种种现状影响下，太阳能在环保设计中的应用与发展，是未来太阳能应用技术的基础与经验，通过对太阳能在环保设计中的现有案例分析发现，太阳能主要作为产品提供电力能源或热能源，其次有向化学能转化研究的新方向。这些不断更新的研究结果都表明太阳能在未来设计中具有重要的研究价值与意义，同时也是人类利用大自然的物去改善自身生活和周边环境的重要过程，标志着人类从盲目改造自然和发展成为改善自然的巨大跨越。而在不久的未来，人类生活环境将与自然高度和谐，太阳为人类与自然提供无限能源。