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太阳能路灯咋节能

科技日报　 2006-04-17 　 　

水力发电会遇上枯水期,火力发电消耗大量煤炭,自然资源也总有用尽的时候,面对全世界越来越严重的能源紧缺,最近,国内掀起了轰轰烈烈的节能热潮。而“太阳能”，这个大家并不陌生的词汇，更是越来越受到人们的关注和重视。除了在高科技中的应用，近年来，上海、江苏、河南、新疆等地都陆续投入使用了太阳能路灯，太阳能产品已经悄然飞入了城市里再寻常不过的街头巷尾……　　作为节能的新举措，那太阳能路灯到底能为节能出多大力呢？让我们算一笔经济账： 　　——节能经济账——— 　　首先，每个太阳能路灯都是个相对独立的系统，在安装施工时不用预埋电缆，也不用开挖路面，这就节省了相当一部分人力物力和安装费用，还防止了电线老化带来的安全隐患，尤其受到电力相对吃紧、供电施工时间长的地区欢迎。 　　再说耗电，一盏普通路灯一天的亮灯时间为10小时左右，耗电量约为2度，一年需要近千元电费，用了太阳能路灯就都省下了。上海松江区一个已经使用了太阳能路灯的镇干部表示，他们一次性投资后，一年就节省了三五万元。 　　使用年限上，使用LED灯的太阳能路灯同普通路灯相比使用年限更长，一般设定的使用期是15年，只需每五年维护一次就可以了，这比安装普通路灯可要省下不少钱，每盏灯每个月可以节约数千元的电费。 　　北京市太阳能研究所有限公司李仲明研究员介绍说，以北京市为例，全市每年的景观照明大约需要1-2亿度电，若使用太阳能照明设备，只用原来耗电量的十分之一就能满足了。此外，太阳能设备在全国用电高峰的时候接受光照积聚能量，在用电低谷的夜晚则照明供电，在一定程度上也起到了对用电的“调峰”作用。 　　据报道，我国最权威的太阳能发电研究机构之一———教育部光伏系统工程研究中心也曾列出过这项技术的“节能清单”：全国每年新增户外照明灯5000万盏，如果太阳能灯能占到千分之一，一年就能给国家节省近7亿度电，等于给国家送了一个10万千瓦的发电站。 　　———节能原理探究——— 　　原来我们的日常生活中还有这么大的节能空间！ 　　那究竟太阳能路灯是如何节能的呢？它又是如何将光能转化为电能呢？笔者走访了北京市太阳能研究所有限公司的李仲明研究员。 　　探究一：太阳能电池板如何蓄能？ 　　太阳能电池板不仅白天能提供电能，而且在夜间也可提供电力。太阳能电池板也同晶体管一样，是由半导体组成的。它的主要材料是硅，也有一些其他合金。 　　太阳能电池板的表面由两个性质各异的部分组成。当太阳能电池板受到光的照射时，能够把光能转变为电能，使电流从一方流向另一方。太阳能电池板就是根据这种原理设计的。 　　太阳能电池板只要受到阳光或灯光的照射，一般就可发出相当于所接收光能1/10的电来。为了使太阳能电池板最大限度地减少光反射，将光能转变为电能，一般在它的上面都蒙上了一层防止光反射的膜，使太阳能电池板的表面呈紫色。 　　探究二：光能如何转化为电能？ 　　据介绍，太阳能路灯主要由四部分组成：将光能转化为电能的光伏组件，发光二极管，太阳能电池，还有控制太阳能电池充电量及放电量的控制器。光伏组件在白天吸收光照，将太阳能转化为电能储存在太阳能电池内，到晚上天黑时便放电照明。一般晴天时，在理想的光照强度下，充满电只要4小时，每次充电完成后最多可以保证5天以上，连续阴雨3天也可正常工作。探究三：路灯的开关怎么控制？ 　　那路灯的开关怎么控制呢？这时路灯上安装的控制器就发挥作用了，根据不同的要求，可以将路灯设计为光控或时控，不仅蓄电池充电和放电的时间可以得到控制，放电的强度大小也可以控制。 　　此外，由于安装地点的各项环境指标不同，对太阳能路灯能否进行有效采光会产生相当大的影响。科研人员还可以根据使用地每日需照明的时间，需保证照明的最大天数以及所用路灯灯泡等情况，根据用电负荷来设计蓄电池的大小。例如上海地区，全年的平均有效日照时间约为2.5-3小时，若选择安装的地方处于风力大的临海区域，有效光照时间不很规则，在安装时就可以特别考虑这个因素，将连续照明时间突破原先7天的亮灯上限设计，做到15天。这也意味着，只要连续下雨的天气不超过15天，就不必担心太阳能路灯的“停电问题”。 　　这些灵活的技术设计，最大限度地保证了太阳能路灯的正常运转，也最大限度地节约了能源。 　　———普及难度不小——— 　　作为一种与人们生活息息相关的节能好法子，自1998年，北京市太阳能研究所就已经在着手太阳能路灯方面的研究了，但到目前为止，包括北京市在内的全国大部分城市还没有开始使用这种节能的新鲜玩意儿，这又是什么原因造成的呢？究竟是什么阻碍了太阳能路灯为节能出力呢？ 　　难度一：不仅造价偏高，受自然因素的限制也多 　　李仲明（国家新能源工程技术研究中心北京太阳能研究所有限公司研究员）： 　　“目前太阳能路灯的使用还有两个不足，一是由于它的造价偏高，一次性投入大，这是在推广过程中遇到的大问题；二是太阳能作为一种自然能源，毕竟要受到光照、天气等自然因素的限制，这也在一定程度上制约着太阳能路灯的发展。” 　　难度二：光照范围窄 　　此外，李仲明研究员还介绍说，由于太阳能路灯的一般照度范围为6-7米，超过7米以外就会昏暗不清，不太适合于隧道、城市主干道这些对光照要求高的地方，目前主要适用于双车道的较窄道路。 　　难度三：难以实现规模效应 　　如果对太阳能发电较为熟悉，我们就会知道太阳能电池板之所以能够将太阳的光能转化为电能，电池板的转化率相当重要。目前，太阳能电池板有多晶硅和单晶硅两种，前者转化率不及后者，但是在性价比上胜出一筹。但这些企业都是以进口国外原材料进行组装，能够在国内自行生产单晶硅和多晶硅电池板的企业几乎没有，国内的太阳能光伏企业普遍规模也较小，难以实现规模效应。 　　———编后——— 　　据笔者了解，不少北京市民对于这新型节能的路灯都表示了极大的兴趣。在能耗越来越大的城市中，城市用电已经不堪其重：城市光彩工程耗电、办公用电、工业用电、生活用电量近年来都居高不下，逐年攀升，许多城市用电高峰的拉闸限电更是常见。如果太阳能路灯能广泛普及，人们就不用总担心正常的生产生活受到影响了。 　　而面对太阳能发电电价高和资金来源紧张的问题，我国政府在即将颁布的《可再生能源法》中也做出了规定：2010年可再生能源利用量占全国能源消费总量不低于5%；到2020年可再生能源利用量占全国能源消费总量不低于10%。可再生能源发电费用则由全国电力用户分摊，估计每度电涨一分钱，就可以满足资金需求。 　　■新闻缘起 　　经过近三个月的调试，一批新颖的太阳能路灯亮相杭州城东公园。据了解，这种太阳能路灯接受太阳光照十个小时，就可以使用大约五个夜晚。杭州有关部门准备在杭州西湖以及西溪国家湿地公园推广使用这种太阳能路灯。（记者 张琦）

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