【片花】太阳从东方升起，到西方降落，太阳带来了温暖，使生物和人类生长、发育，这是人们所熟悉的自然现象。此外，太阳照射的变化，还引起四季和昼夜的更替，造成大气层中的风、雨、雷、电。那么，它的能量是从哪里来的呢
1.主持人：听众朋友、农民朋友们，晚上好！我是节目主持人关常。欢迎您收听晚间的《乡村大讲堂》节目。
听了刚才的片花，听众朋友可能想到了今天的节目和太阳能有关，没错！今天我们来为大家介绍太阳能利用基础知识。随着技术进步，太阳能利用更加广泛。全国不少农村，家家都使用上了太阳能热水器；一些农村，村里还安装了太阳能路灯；甘肃等西北地区农村，还大量使用太阳能灶，来解决烧水做饭问题；西藏等边远地区以及其它远离电网的海岛，利用太阳能发电，解决照明、看电视等问题。由此可见，太阳能与我们的生活已经密不可分。今天我们请中国太阳能热利用行业协会的技术专家、北京天普太阳能公司技术委员会主任杨金良，来向大家谈谈太阳能利用的一些知识。杨工，您好！
专家：主持人好！听众朋友们、农民朋友大家好！
2.主持人：欢迎您，杨工！太阳能利用是个比较专业的话题，我们从哪说起呢？
专家：我们就先从太阳讲起吧。太阳是银河系中15000亿颗恒星中的一颗。太阳的质量是地球质量的30多万倍。地球与太阳相比，就好比是一根牛毛和一头牛相比了。
3.主持人：这个比喻让听众朋友对太阳的大小有了一个清晰的概念。
专家：除了太阳很大之外，还有一点需要听众朋友知道，就是：太阳的内部一直持续不断地进行着核聚变反应，不断释放出巨大的能量。大家知道：原子弹爆炸是核裂变，氢弹爆炸是核聚变。氢弹爆炸要比原子弹爆炸释放的能量更大。太阳内部一直在进行着类似氢弹爆炸的核聚变。
4.主持人：那太阳的温度有多高呢？
专家：太阳表面的温度有五千五百多度，太阳中心的温度在八百万到四千万度之间。太阳通过自身的核聚变，不断地向四周空间释放着光和热。按目前太阳热核反应的消耗速度，可足以维持60亿年。
5.主持人：太阳能可真是“取之不尽，用之不竭”呀！杨工，那太阳是如何传递能量的？
专家：太阳是通过辐射的方式传递能量的。辐射是指能量以电磁波和粒子的形式向外扩散。任何物体，无论是固体，还是液体还是气体，只要温度高于零下273摄氏度，都会向外辐射。因此辐射是相互的。
6.主持人：这就像冬天在一个没有暖气的房间里，如果房间里只有一个人，就会感到很寒冷；如果房间里挤满了人，大家就不会感到太寒冷，原因就是每个人都向外有热辐射，因此房间温度就会高些。是这个道理吧？
专家：你举的这个例子使听众朋友们对热辐射有了更直观的理解。需要注意的是，物体辐射量的多少，跟物体温度的4次方成正比。因此温度越高，向外辐射的能量就越大。太阳表面的温度有5500多度，地球表面温度一般不会超过40度，因此太阳向地球的热辐射要远远多于地球向太阳的热辐射。
7.主持人：那太阳会通过其它能量传递方式，比如传导和对流向太阳传递能量吗？
专家：因为太阳与地球之间，不存在固体相连，大气层之外也没有空气，也不存在液体。因此太阳向外传递热能只有辐射传热。
8.主持人：听杨工这么一剖析，听众朋友对太阳辐射的理解就更清晰了。那太阳光都有哪些成分呢？
专家：太阳光主要由紫外光、可见光、红外光等不同波段的光波组成，波长从0.2～3微米。其中紫外光谱的能量约占8.3%，可见光谱的能量约占40.3%，红外光谱的能量约占51.4%。从能量分布来看，绝大部分能量分布在可见光和红外波段。
9.主持人：太阳光的不同光波对我们的作用有哪些不同呢？
专家：紫外光具有杀菌作用，经常晾晒被褥，就可利用太阳的紫外光，对被褥进行杀菌消毒。可见光部分可使植物发生光合作用，植物通过太阳的可见光，产生光合作用，把二氧化碳和水变成了有机质。同时释放出氧气。红外光能提高植物的温度，并加速水分的蒸发，农民朋友晾晒粮食，就是利用太阳光的红外光，提升粮食温度，加速粮食中水分的蒸发。
10.主持人：那太阳辐射的能量有多大呢？
专家：太阳向外的热辐射量约为3.75×1023千瓦，地球从太阳获得的能量大约在1.7×1014千瓦，相对于太阳的总辐射功率仅为亿分之一，但它却相当于人类现有各种能源总和的上千万倍。
11.主持人：看来太阳能是目前地球上最大的能源了！
专家：是的。太阳能是目前地球上能量最大的能源。另外，太阳能具有干净卫生没有污染的优点，因此开发利用太阳能，前景广阔。
专家：要想利用好太阳能，使用者还要对太阳能的特点有一定的了解。下面我们来谈谈地球与太阳的关系。我先谈谈地球的自转。地球天天绕着自转轴由西向东不停地旋转，被称为地球的自转，地球自传一周需要24小时。通常人们所说的一天，也就是地球自转一周。
13.主持人：听众朋友对一天的概念应该比较容易理解。刚才杨工讲到：地球是由西向东旋转，所以我们在地球上看到的就是每天太阳从东面升起，从西面落下。这一点听众朋友应该明白了。
14.主持人：原来是这样，杨工这一讲，听众朋友对一年为什么是365天，为什么每间隔四年要变成366天了。那什么是一月呢？
15.主持人：杨工这么一讲，大家对年月日的概念一定有更深的理解。我国农历的24节气与地球和太阳有没有关系呢？
专家：我国农历24节气，也正反映了地球与太阳的位置关系。在讲24节气之前，大家还是先要知道一点。那就是地球绕太阳公转一周的椭圆运行轨迹被称为黄道；地球自转的自转轴与地球公转黄道的法线成23度27分的夹角。正是这个夹角，使得地球绕太阳公转时，太阳与地球的位置在发生变化。有时候偏南，有时候正中，有时候又偏北。
16.主持人：这就是形成一年四季的原因吧？
专家：对！如果站在地球上，以地球为参照系看太阳，就会看到一年中太阳从南到北，又从北到南的明显变化。这个变化也正是我国农历24节气所反映的地球与太阳的关系。
17.主持人：具体有哪些关系呢？
专家：我国农历24节气就是根据太阳在地球的不同位置来确定的。当太阳在赤道平面时，根据太阳向南向北的不同，分别叫做秋分和春分两个节气；当太阳在南纬11度时，根据太阳向南向北的不同，分别叫做霜降和雨水2个节气；当太阳在北纬11度时，根据太阳向南向北的不同，分别叫做处暑和谷雨2个节气；当太阳在南纬15度时，根据太阳向南向北的不同，分别叫做立冬和立春2个节气；当太阳在北纬15度时，根据太阳向南向北的不同，分别叫做立秋和立夏2个节气；当太阳在南纬20度时，根据太阳向南向北的不同，分别叫做小雪和大寒2个节气；当太阳在北纬20度时，根据太阳向南向北的不同，分别叫做大暑和小满2个节气；当太阳在最南端南纬23度27分时，就是冬至；当太阳在最北端北纬23度27分时，就是夏至。
18.主持人：原来我国农历24节气是根据太阳在地球的位置确定的，也直接表达了地球温度的冷暖热凉寒等。我有个问题不明白，按道理说，太阳到了最南端，也就是冬至，应该是北半球最冷的时候，可实际上最冷的节气恰恰在冬至过后的大寒，也就是太阳从南向北回到南纬20度的时候，这时候，太阳离北半球比冬至时更近了，为什么大寒节气时却是最冷的时候呢？
专家：这个问题问得好！实际上，当太阳从北向南过了北纬15度，也就是过了立秋后，北半球的温度就逐渐地开始降低了，每天太阳辐射到北半球的热量小于北半球散失的热量，因此北半球的气温会变得越来越低。即使太阳过了最南端23度27分，也就是过了冬至，北半球接受的太阳能仍小于北半球散失的能量，所以北半球的气温将继续下降。当太阳到了南纬20度时，也就是大寒节气时，北半球散失的能量达到了最大，因此这个时候也就是最冷的时候了。
专家：好的！利用太阳能，一定要知道太阳能能量的数量。地球接受的太阳能虽然是地球上最大能能源，但单位面积能接受到的太阳辐射量却比较小。地球大气层外太阳辐射强度基本上是一个常数，据测定为1367瓦/平方米。太阳辐射经过大气层时被吸收、反射、衰减后到达地球表面，因此地球表面的太阳辐射强度受大气透明度的影响很大。晴朗无云时，地球表面的太阳辐射强度可达1千瓦/平方米，云雾天时，显著下降。
20.主持人：这种现象大家在日常生活中经常能感觉到。
专家：我要讲的意思是大家要注意能量守恒这个道理。比如，到达地面的太阳能的密度每平米只有1千瓦，晴天情况下，地球表面每天能够接受到的太阳能最大也就每平米24兆焦，一般晴天也就18～20兆焦，如果太阳能利用热备的光热转换效率是50%，每天的太阳辐照量按照每平米18兆焦计算，每平米太阳能采光面积能够得到的有效热能也就9兆焦。假如你需要100兆焦的能量，你就需要安装10多平米以上的太阳能面积，才能够达到。
21.主持人：你的意思是有些人忽视了能量守恒？
专家：是的。常看到一些太阳能爱好者，安装很少的太阳能面积，指望太阳能设备解决采暖、热水、发电等诸多需求，愿望很好，但违背了能量守恒规律。这样的人和事经常遇到。
22.主持人：看来掌握科学知识，科学利用太阳能是很重要的。对于科学利用太阳能，杨工有哪些建议？
专家：首先要对太阳能的特点要有客观的认识。太阳能的优点是蕴藏量大，取之不尽，用之不竭；太阳能的年辐照总量大，是目前世界上可以开发利用的最大的能源资源；太阳能分布广泛，几乎地球上任何地方，都可以直接利用；另外太阳能洁净环保无污染；还有一个优点是太阳能可以自由免费利用。
23.主持人：太阳能有哪些不足呢？
专家：太阳能的不足主要有三点：一是能量分散、能量密度低，地面接受的太阳辐射能在1KW/M2左右。二是太阳能不稳定，受季节、昼夜、天气阴晴云雨等因素影响。三是太阳能利用设备的初投资相对较大。
24.主持人：在太阳能的三大缺点中，您认为那个缺点对利用太阳能最不利？
专家：太阳能不稳定，受阴晴云雨等因素影响这个缺点对太阳能利用最不利。这个缺点使得太阳能设备提供的能量充满了不确定性。所以现在利用太阳能，都是通过太阳能+其他辅助能源联合供热或供电，来解决可靠性问题。
25.主持人：太阳能既有优点也有缺点，我们应如何看待如何太阳能呢？
专家：对太阳能的评价主要有三点。一是随着常规能源资源的枯竭，常规能源的使用成本将明显提高，加之常规能源利用带来排放污染，促使人们选择利用太阳能等可再生能源来降低运行能源费用。二是由于太阳能洁净无污染，政府将鼓励充分利用太阳能资源。三是随着技术进步，太阳能利用设备的效率将逐步提高，设备成本将逐步降低，为太阳能源的广泛利用创造条件。最近五年，太阳能光伏成本比以前降低了70%，太阳能热水器的成本也比过去下降了50%以上，政府要求住宅建筑强制设计安装太阳能热水器，这些都印证了上述对太阳能的评价。
专家：根据我国各地每年太阳能辐射量的大小，一般分为几类区域。一是资源丰富区，该类区域的年太阳辐照照量大于150万千卡/平方米。主要有新疆南部、甘肃北部、宁夏北部、青海西部、西藏西部、内蒙西部等区域。二是资源较丰富区，该类区域的年太阳辐照量在120～150万千卡/平方米，该类区域主要有：新疆北部、甘肃南部、宁夏南部、青海东部、西藏东南部、内蒙大部、河北大部、河南大部、陕西北部、山西南部、山东、吉林、辽宁、云南、四川西部、江苏部分、福建沿海、广东沿海、海南、北京、天津等地。三是资源一般区，该类区域的年太阳辐照度在100～120万千卡/平方米之间，主要有湖南、安徽、浙江、江西、福建、江苏南部、广东北部、广西西北部、贵州西部、云南东南部。四是资源贫乏区，年太阳辐照度小于100万千卡/平方米。该类区域主要有四川大部、贵州大部、成都平原。
27.主持人：看来除了贵州、四川外。全国其它大部地区的太阳能资源都还不错。是不是资源好的地方，太阳能的利用就好？
专家：太阳能的利用除了与太阳能资源有关外，还与经济水平有直接关系。比如：欧洲的太阳能资源远没有我国好，但他们太阳能利用技术却世界领先。我国太阳能利用较好的江苏、浙江，广东等地，与这些地方的经济水平与直接关系。所以随着各地的经济发展，即使太阳能资源较差的地方，也可以很好地利用太阳能。我国近十几年太阳能应用的发展，也印证了这一论断。
28.主持人：那太阳能都有哪些利用方式呢？
专家：利用太阳能的形式主要有太阳能—热能转换利用、太阳能—电能转换利用、太阳能—氢能转换利用、太阳能—生物质能转换利用等四种方式。
29.主持人：那什么是太阳能—热能转换利用呢？
专家：太阳能-热能转化利用就是通过一定装置将太阳的光能转换成热能，并加以利用。它是目前太阳能利用技术中效率最高、技术上最成熟、经济效益最好的一种太阳能利用技术。比如：太阳能热水器、太阳能温室大棚等，都属于太阳能热利用技术的一种。
30.主持人：那什么是太阳能—电能转换利用呢？
专家：太阳能-电能转化利用就是将太阳的光能直接转换成电能，并加以利用。由于电能是一种高品位能源，传输、分配、利用都十分方便，因此将太阳能转换成电能是大规模利用太阳能的重要技术基础，是太阳能利用技术今后的发展趋势。目前太阳能光电利用技术有了很大的进展，成本显著降低，技术日益成熟。
31.主持人：这是太阳能—电能转换利用，那什么又是太阳能—氢能转换利用呢？
专家：太阳能--氢能转换利用就是利用太阳能把水分解成氢气和氧气，再利用氢气燃烧，与氧气结合，又变成了水。这样就实现了循环利用。目前，太阳能制氢技术还处在研究阶段。
32.主持人：那什么是太阳能—生物质能转换利用呢？
专家：太阳能—生物质能转换利用主要是通过太阳能照射，实现植物的光合作用，把二氧化碳和水合成成有机质并放出氧气。太阳能—生物质能转换利用是地球上最大规模转换利用太阳能的途径。
33.主持人：通过杨工的讲解，我们对太阳能的四种利用方式都有了一定的了解。平常大家说的太阳能利用技术指的都是这些利用技术吗？
专家：刚才我们讲的可以理解为广义的太阳能利用技术，平常大家所说的太阳能利用技术，一般仅包括太阳能热利用和太阳能光伏利用技术。也叫狭义太阳能利用技术。狭义太阳能利用技术也是目前市场前景最好，商业化程度最高的技术。
34.主持人：太阳能热利用技术都有哪些呢？
专家：太阳能热利用技术主要包括:太阳热水器、太阳灶、太阳房、太阳能温室、太阳能干燥等。
太阳房
太阳房是一种利用太阳能采暖或降温的房子，用于冬季采暖目的的叫做“太阳暖房”，用于夏季降温或制冷目的的叫做“太阳冷房”，通称“太阳房”。人们常利用的是前一种“太阳暖房”。按目前国际上的惯用名称，太阳房分为主动式和被动式两大类。主动式太阳房的一次性投资大，设备利用率低，维修管理工作量大，而且需要耗费一定量的常规能源。因此，对于居住建筑和中小型公共建筑已经为被动式太阳房所代替。被动式太阳房具有构造简单，造价低，不需特殊维护管理，节约常规能源和减少空气污染等许多独特的优点。被动式太阳房作为节能建筑的一种形式，集绝热、集热、蓄热为一体，成为节能建筑中具有广泛推广价值的一种建筑形式。
太阳热水器
太阳热水器或系统是利用太阳的辐射能将冷水加热的一种装置，人们习惯上将太阳热水系统通俗称为太阳热水器。目前使用的太阳热水器，绝大部分采用平板集热器和真空管集热器两种结构形式。
太阳灶
阳光温室大棚
通常是指利用玻璃、透明塑料或其他透明材料作为盖板或围护结构建成的密闭建筑物。由于温室大棚是一种密闭的建筑物，由此产生“温室效应”，即将温室大棚内气温和地温温度提高，并通过对温室大棚内温度、湿度、光热、水分及气体等条件进行人工或自动调节，以满足植物或禽、畜、鱼虾等生长发育所必需的各种生态条件。阳光温室大棚已经成为现代农牧业的重要生产手段，同时也是农村能源综合利用技术中如：北方“四位一体”模式和西北“五配套”模式重要的技术组成部分。
太阳能干燥
35.主持人：太阳能光伏发电技术都有哪些？
专家：太阳能光伏发电应用技术主要包括:户用太阳能电源、太阳能路灯、太阳能光伏水泵、太阳能杀虫、太阳能电围栏、太阳能卫星电视接收系统、太阳能汽车等。
36.主持人：看来太阳能应用的范围还真宽。通过杨工的讲解，大家对太阳能利用的知识有了初步的了解。我代表听众朋友谢谢杨工！
专家：不客气。但愿刚才的讲解能对大家有所帮助。听众朋友们，再见！
主办单位：中央农业广播电视学校（农业农村部农民科技教育培训中心）