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人类日常使用的能源依来源可区分为两类：一是地球上储存的能源，称为非再生能源，又称耗竭能源，例如煤炭、石油、核燃料等；另一种是非耗竭能源或称再生能源，包括太阳能、水力、风力、生质能、潮汐等。严格地说，除了地热、潮汐和核燃料以外的能源都源自太阳能，譬如化石燃料中的煤炭，就是生态系中食物链底层的植物，吸收太阳能行光合作用成长，后遭天灾、地变被深埋在地底下演变而来的。 地球得自太阳的辐射能量，仅是太阳本身向外辐射能量的二十亿分之一，且其中约 30％ 反射回太空，47％ 转变成低温热能再辐射出去，仅 23％ 可被地球上的生物利用，而这微乎其微的能量却是所有生物生命的泉源。目前太阳能的使用主要分为光电和光热两大部分，其中太阳能热水器是目前太阳能运用最成功的范例。 人类利用太阳能来加热物体可追溯远古，但迟至 1920 年左右，在美国加州才开始大量使用太阳能热水器。 我们则自 62年第１次能源危机发生后，才开始有厂商引进国外的太阳能热水器销售。经济部能源委员会（现已改制为经济部能源局）于 75 年颁布「太阳能热水系统推广奖励办法」，至 80 年止进行第１阶段的奖励补助民众购置太阳能热水器，引领了 我们安装使用太阳能热水器的风潮，也奠定了 我们太阳能热水器制造、安装产业的基础。 在87 年 5 月全国能源会议的「新能源及净洁能源研究开发规划」议题中，倡议再度针对太阳能热水系统实施奖励措施，为此经济部能源局于 89年开始实施第２阶段的奖励补助民众购置太阳能热水器，期待能大幅提高 我们使用的普及率。在2阶段的奖励补助期间，截至 98 年底已补助 180,675 件，折合安装集热面积达 900,054 平方公尺，成效斐然。 来自太阳的能量 太阳是一团主要由氢组成，直径约 1.39 × 106 公里，质量约 2.2 × 1027 公吨的火球，它比地球大 1,300,000 倍、重 332,000 倍，和地球的平均距离是 1.5 × 108 公里。太阳每秒把 6.57 × 108 公吨的氢藉核融合反应转化成 6.53 × 108 公吨的氦，也就是说太阳内部每一秒钟消耗掉 400 万公吨的质量，并把它转变成能量，而透过这个j核融合反应，可产生 3.91 × 1023 kW 的功率。这些释放出来的能量，藉由电磁波的形式以每秒 3 × 108 公尺的速度向四周射出，而仅其中的二十亿分之一到达地球上空（即 1.73 × 1014 kW）。 由于地球除自转外并沿椭圆形轨道绕行太阳，两者间的距离并非固定，近日点和远日点的距离相差约 3％，加上地球自转轴和绕太阳公转轨道面的垂直线成 23.5° 角，一年中的春分、夏至、秋分和冬至，太阳直射区域会在赤道和南北回归线间移动，造成地球表面因时、因地所接收的太阳辐射能量都不相同。 再考虑太阳辐射能量在穿越地球表面30公里厚的大气层所受到的影响（大气组成成分的吸收、放射、漫射等作用），能直接抵达地表的太阳能仅及到达大气层上空的三分之一左右。而其中的 70％ 照射到海洋上，只有一小部分可被居住在陆地上的人类利用。影响地表上所能利用的太阳辐射能量多寡的因素，除了四季、纬度外，还包括日射量、日照时数、地形标高、气候（云量、湿度）等。 台湾（含澎湖、金门及马祖）横跨北回归线，在北纬 21 至 25 度间，就地理位置而言，位居阳光充沛处。依据中央气象局分布于全国的测候站 1993 至 2002 年所测得日射量的分析研究结果（《建筑学报》，64 期，103 − 118 页，2008 年），全国的平均日射量仅 11,746 kJ／m2day，低于日本（位于北纬 31 至 43 度间）的 17,608 kJ／m2day和德国（位于北纬 34 至 52 度间）的 21,013 kJ／m2day，可见台湾是一个气温高且潮湿但并非日射量高的地区。 台湾本岛的日射量在海拔 500 公尺以下的区域，大致上呈现从东北往西南递增的趋势。值得注意的是金门（纬度约等于台中）的平均日射量是 13,593 kJ／m2day，约和本岛的高雄相当；而马祖（纬度略高于台湾最北端的基隆）的平均日射量是 11,355 kJ／m2day，约和本岛的苗栗相当。 太阳能热水器的热吸收 太阳能热水器的作用是吸收来自太阳的辐射能量并用于水的加热。以下以平板式太阳能热水器为例，说明其热吸收和传导的原理。所有物体（温度都在绝对零度以上）都会以电磁波的方式辐射出能量，称为热辐射，辐射的功率和绝对温度的四次方成正比。太阳辐射的波长约在 0.2 ~ 4 μm 间，涵盖紫外线到红外线范围。若一个物质可以吸收这个波长范围内的电磁波，当阳光照射其上时，其温度便会随着所吸收的辐射能量而上升。 (责任编辑：中建太阳能) |
