Солнечная энергия

Мы объясняем, что такое солнечная энергия и как она производится. Кроме того, для чего он используется, каковы его преимущества и недостатки
Солнечные панели преобразуют солнечное излучение в пригодную для использования электрическую энергию

Что такое солнечная энергия?

Солнечная энергия – это энергия, вырабатываемая Солнцем. Эта энергия, излучаемая в форме электромагнитного излучения, является основным источником света тепла на Земле. Благодаря технологии она может быть использована для производства электрической тепловой энергии для обеспечения домов и промышленности. Это постоянный, экономичный, не загрязняющий и безопасный источник энергии

Солнце постоянно излучает огромное количество энергии. Часть его попадает на Землю. Примерно 30% этой энергии отражается обратно в космос; остальные 70% поглощаются атмосферой океанами континентами

Солнечная энергия, достигающая поверхности Земли, состоит в основном из видимого света и инфракрасного излучения и, в меньшей степени, ультрафиолетового и других видов излучения

Как производится солнечная энергия?

Солнечная энергия имеет свое происхождение в недрах Солнца. Там между ядрами атомов водорода постоянно происходят реакции синтеза, в результате которых образуются атомы гелия

Ядерный синтез, происходящий на Солнце, генерирует огромное количество тепла и энергии. Они излучаются в космос в виде волн и частиц, и некоторые из них достигают планет. На Земле солнечная энергия нагревает поверхность Земли и, исходя из разницы температур между регионами, порождает ветры и определяет климат. Он также используется растениями , которые преобразуют его в химическую энергию в процессе фотосинтеза

Для чего используется солнечная энергия?

Солнечная энергия имеет множество практических возможностей в современном мире. Его основное применение связано с производством электроэнергии и тепловой энергии. Вот некоторые из областей применения солнечной энергии:

• Внутреннее горячее водоснабжение и отопление.
• Охлаждение с помощью теплопоглощающих систем, работающих на тепловой энергии воды , нагретой солнечным коллектором.
• Выработка электроэнергии на тепловых электростанциях с использованием пара от солнечных коллекторов.
• Работа автономных электрических устройств, от калькуляторов и часов до двигателей и спутников, с использованием фотоэлектрических элементов.
• Промышленное производство химической, текстильной и пищевой продукции, среди прочего, из тепла, накопленного в солнечных прудах, специально разработанных резервуарах с морской водой.
• Выплавка металлов и производство водородного топлива из тепловой энергии, накопленной в солнечных печах – огромных солнечных коллекторах, которые концентрируют солнечный свет и высвобождают накопленное тепло в жидкости при высоких температурах.
• Стерилизация, пастеризация и, в целом, применение методов уничтожения микроорганизмов под действием тепла.
• Производство соли из морской воды и, параллельно, очистка соленой воды.
• OYHH9 приготовление пищи , используя солнечные плиты.
• Производство водорода с помощью искусственных листьев, которые, имитируя процесс фотосинтеза в растениях, выделяют кислород и водород из воды.

Как используется солнечная энергия?

Существуют различные технологии улавливания солнечной энергии и преобразования ее в полезную для человека энергию. Одни делают это активно, другие – пассивно

• Активные технологии. Это технологии, использующие электрические или механические устройства (фотоэлементы, тепловые концентрирующие технологии) для сбора и хранения солнечной энергии и преобразования ее в другой вид энергии (электрическую или тепловую).
• Пассивные технологии. Он включает положения, связанные с биоклиматической архитектурой, т.е. ориентацией зданий для получения большего количества естественного света, предотвращения рассеивания тепла, добавляемого солнцем, и т.д.

Виды технологий использования солнечной энергии

Солнечные панели, которые устанавливаются на крышах, кровлях или больших земельных участках, состоят из фотоэлектрических элементов.

Существует два основных типа технологий, которые улавливают энергию солнечного излучения и преобразуют ее в другие виды энергии

• Фотоэлектрические элементы. Также известны как фотоэлектрические элементы или солнечные батареи. Это устройства, преобразующие энергию солнечного излучения в электрическую энергию. Каждый фотоэлектрический элемент изготовлен из полупроводникового материала , обычно кремния. Полупроводник поглощает солнечный свет и испускает электроны. Они, попадая в электрическое поле, генерируют электрический ток. Солнечные панели, устанавливаемые на крышах, кровлях или больших участках открытой земли, состоят из стопок фотоэлектрических элементов.
• Тепловые коллекторы. Также называются солнечными коллекторами или солнечными тепловыми коллекторами. Эти системы собирают тепловую энергию, производимую солнечным излучением, и перераспределяют ее для практических целей, таких как отопление, горячее водоснабжение и даже выработка электроэнергии. Коллекторы состоят из линз, зеркал или темных металлических пластин, которые концентрируют или поглощают солнечный свет. Сконцентрированное или поглощенное таким образом излучение нагревает жидкость (воду или воздух), которая циркулирует в трубах или резервуарах и может быть использована непосредственно, либо передана и сохранена в другой среде.

Преимущества солнечной энергии

Преимущества солнечной энергии заключаются в следующем:

• Доступность. В отличие от ископаемого топлива , солнце является практически неисчерпаемым источником энергии и не подвержено риску чрезмерной эксплуатации, как это происходит с другими возобновляемыми ресурсами (такими как биомасса ).
• Низкое экологическое воздействие. Солнечная энергия не загрязняет окружающую среду и не требует сложных процессов для добычи сырья , которые наносят ущерб окружающей среде. По сравнению с другими источниками энергии, оборудование, использующее солнечную энергию, имеет низкое воздействие на окружающую среду , ограниченное тем, которое возникает в процессе его производства.
• ‘Экономия’ . Это дешевая энергетическая модель, поскольку солнце излучает бесплатно для всех. Хотя установка необходимых устройств требует первоначальных затрат, инвестиции окупаются в среднесрочной перспективе.
• Доступность. Относительная простота установки и автономность солнечных энергетических устройств позволяют фермам и сельским поселениям, удаленным от электросети, иметь доступ к электричеству.
• Безопасность . Солнечная энергия не представляет рисков для здоровья , связанных с другими видами энергии, такими как атомная энергия или энергия ископаемого топлива.

Недостатки солнечной энергии

Для получения высоких урожаев энергии требуются большие земельные площади.

Несмотря на огромные преимущества, солнечная энергия, как и любой другой источник энергии, имеет и определенные недостатки. Некоторые из них следующие:

• Изменчивость. Солнечная энергия не является однородной или постоянной: такие факторы, как климат , время суток и время года, влияют на количество доступной солнечной энергии. Есть также места, где солнечная радиация низкая, что делает ее использование нецелесообразным.
• Негативное воздействие на окружающую среду. Хотя солнечная энергия сама по себе не является загрязнителем, при производстве энергетического оборудования выделяются газы, которые усиливают парниковый эффект , а также производят другие токсичные вещества
• Первоначальная стоимость . Хотя энергия очень дешева в получении, стоимость установки солнечной электростанции все еще довольно высока, учитывая количество требуемых технологий.
• Местонахождение. Для получения высоких урожаев солнечной энергии необходимы большие площади, а этого зачастую трудно достичь. Пустынные районы, как правило, получают много солнечного света и имеют большие свободные равнины, но в то же время очень удалены от любых человеческих поселений.

Будущее солнечной энергии

В последние годы достигнуты большие успехи в использовании солнечной энергии. Стоимость оборудования резко снизилась, до такой степени, что в некоторых регионах с обилием солнечного света солнечная энергия является наиболее экономичным источником энергии. Кроме того, имеющиеся технологии были усовершенствованы, чтобы сделать их более эффективными

Все больше стран инвестируют в этот вид технологий, чтобы уменьшить зависимость от ископаемого топлива нефть , уголь или газ) в качестве источника энергии

Ожидается, что в ближайшие годы оборудование станет еще дешевле и эффективнее. Действия в этом направлении включают:

• Исследования по разработке систем солнечной энергии, способных генерировать в 1,5 раза больше энергии, чем существующие системы.
• Изучение альтернативных и менее дорогих материалов, чем серебро и кремний.
• Разработка бифациальных солнечных панелей, которые могут улавливать солнечный свет с двух сторон}.