从石器时代开始看人类的太阳能应用史 | 益祥Story


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引言
一说到新能源 , 人们往往会联想到“新能源汽车” , 但实际上新能源的概念并非如此 。
新能源的定义源自于1980年联合国召开的“联合国新能源和可再生能源会议” , 会议将新能源定义为:以新技术和新材料为基础 , 使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用 , 用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源 。
因此新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源 , 包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能、潮汐能、核聚变能 , 以及海洋表面与深层之间的热循环等;此外 , 还有氢能、沼气、酒精、甲醇等 , 而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能等能源 , 称为常规能源 。

而新能源中最被人们广泛认知 , 且在生活中能够接触到的 , 当属太阳能 。 在化石能源日趋减少的当下 , 太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分 , 并仍在不断发展 。
01 石器时代
太阳能即是对太阳辐射能的利用 , 自地球上生命诞生以来 , 就主要以太阳提供的热辐射能生存 , 而人类对太阳能的利用最早可以追溯到石器时代 。

6000年前 , 半坡考古遗址的住宅入口被刻意朝向正午的太阳 , 以便在冬季接收最大的太阳热量 。 在炎热的月份里 , 悬垂的茅草屋顶可以让房屋远离更多的阳光 。 将主要生活空间淹没在地下 , 以降低室内温度 , 这可能是人类对太阳能最早与最初的利用 。
02 青铜器时代到城邦或封建政权建立
从青铜器时代到城邦或封建政权建立 , 人类对于太阳能的利用逐渐宽泛起来 。 人们用阳光晒干物件 , 或是将新鲜食物晒干脱水以便长期储存 , 甚至运用太阳制盐...除此之外 , 还将太阳能的运用融入到建筑设计与城市的规划当中 。
从古代中国至今 , 人们一直奉行“坐北朝南”的建筑设计 。 中国处于北半球、欧亚大陆东部 , 大部分陆地位于北归线以北 , 太阳多从东偏南升起 , 从西边落下 。 冬季 , 太阳高度角较小 , 住宅的门、窗朝南 , 可使更多斜射的太阳光线进入室内 , 从而提高室内温度;而在夏季 , 太阳高度角增大 , 太阳从门、窗射入的光线相对就少 , 还可避开下午最热时的直射阳光 , 从而能保持室内有一定的凉意 。
而在遥远的西方 , 古希腊城邦同样意识到了这一点 。 古希腊哲学家苏格拉底推崇“漂亮且实用”的建筑设计原则 , 而在考虑到建筑实用时 , 他就提到了让房屋朝南 , 以便阳光穿透有盖的门廊 , 照进人们的生活空间 , 从而实现屋里夏凉冬暖 。

古希腊的城市与古代中国采用了相同的策略 , 以棋盘式布局 , 主要街道为东西走向 , 因此所有房屋 , 无论大小 , 都朝南 。 亚里士多德评论说 , 这种合理的规划可以方便地安排房屋 , 以便可以最大限度地利用太阳的升落路线 , 确保人们全年都感到舒适 。
03 中古时代
到了近代 , 人类对太阳能的利用慢慢不再局限于阳光与晾晒这种基础层面 。

北宋科学家沈括(1031-1095)编著的古代自然科学著作《梦溪笔谈》中这样记述:“阳燧面洼 , 向日照之 , 光皆向内 , 离镜一、二寸 , 光聚为一点 , 大如麻菽 , 着物即发火 , 此则腰鼓最细处也 。 ”其中提到的“阳燧照物取火”应是我国较早关于凹面镜聚光与“太阳灶”雏形的记录了 。
欧洲文艺复兴时期 , 著名画家、自然科学家达芬奇(1452-1519)也对太阳能集中器颇有兴趣 。 他观察到在佛罗伦萨 , 冶金工人使用凹面镜进行焊接 , 普通市民依靠它们来点燃燃料烹饪主食 。 于是他提议建造一面半径为4英里的镜子 , 可以“为染色厂或游泳池中的任何锅炉提供热量 。 ”虽然这并未得以实现 , 但不妨碍其为后来太阳能的更好利用提供了设想 。
04 近现代
1839年 , 时年仅19岁的法国科学家贝克雷尔在他父亲的实验室中 , 缓慢地将两片铂金属电极插入到氯化银酸性溶液中 。 他不知道的是 , 光伏世界的大门 , 正随着这一场“错误”的实验慢慢大开 。 在测量在这些电极之间的电流时 , 他发现 , 光线中的电流略大于黑暗中的电流;他将这种现象命名为光生伏特效应 。 他不曾料到的是 , 他在这场实验中观测到的小小的光电流 , 会在百年之后为人类的能源利用带来重大变革 。

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