Сончевата енергија е секаков вид енергија генерирана од сонцето.

Сончевата енергија се создава со нуклеарна фузија што се одвива на сонце.Фузија се јавува кога протоните на водородните атоми насилно се судираат во јадрото на сонцето и осигурувачот за да создадат атом на хелиум.

Овој процес, познат како реакција на синџирот PP (Proton-Proton), испушта огромна количина на енергија.Во своето јадро, сонцето спојува околу 620 милиони метрички тони водород секоја секунда.Реакцијата на синџирот ПП се јавува во други starsвезди кои се со големина на нашето сонце и им обезбедува континуирана енергија и топлина.Температурата за овие starsвезди е околу 4 милиони степени на скалата Келвин (околу 4 милиони Целзиусови степени, 7 милиони степени Фаренхајт).

Во starsвездите кои се околу 1,3 пати поголеми од Сонцето, циклусот ЦНО го придвижува создавањето на енергија.Циклусот ЦНО исто така го претвора водородот во хелиум, но се потпира на јаглерод, азот и кислород (Ц, Н и О) за да го стори тоа.Во моментов, помалку од два проценти од енергијата на Сонцето се создава од циклусот ЦНО.

Нуклеарната фузија од реакцијата на синџирот на ПП или циклусот ЦНО ослободува огромни количини на енергија во форма на бранови и честички.Сончевата енергија постојано се оддалечува од сонцето и низ целиот сончев систем.Сончевата енергија ја загрева Земјата, предизвикува ветер и временски услови и го одржува растителниот и животинскиот живот.

Енергијата, топлината и светлината од сонцето тече во форма на електромагнетно зрачење (ЕМР).

Електромагнетниот спектар постои како бранови на различни фреквенции и бранови должини.Фреквенцијата на бран претставува колку пати бранот се повторува во одредена единица на време.Брановите со многу кратки бранови должини се повторуваат неколку пати во дадена единица на време, така што тие се висока фреквенција.Спротивно на тоа, брановите со ниска фреквенција имаат многу подолги бранови должини.

Огромното мнозинство на електромагнетни бранови се невидливи за нас.Најмногу фреквентни бранови што ги испуштаат сонцето се гама зраци, Х-зраци и ултравиолетово зрачење (УВ зраци).Најштетните УВ зраци се скоро целосно апсорбирани од атмосферата на Земјата.Помалку моќни УВ зраци патуваат низ атмосферата и можат да предизвикаат изгореници од сонце.

Сонцето исто така испушта инфрацрвено зрачење, чии бранови се многу пониски фреквенции.Повеќето топлина од сонцето пристигнуваат како инфрацрвена енергија.

Сендвич меѓу инфрацрвениот и УВ е видливиот спектар, кој ги содржи сите бои што ги гледаме на земјата.Црвената боја има најдолги бранови должини (најблизу до инфрацрвени), а Виолетова (најблизу до УВ) најкратко.

Ефект на стаклена градина
Инфрацрвените, видливи и УВ бранови кои стигнуваат до Земјата учествуваат во процес на затоплување на планетата и овозможување на животот-т.н. „ефект на стаклена градина“.

Околу 30 проценти од сончевата енергија што достигнува земја се рефлектира назад во вселената.Зрачењето ја загрева површината на Земјата, а површината зрачи дел од енергијата назад во форма на инфрацрвени бранови.Како што се креваат низ атмосферата, тие се пресретнуваат со стакленички гасови, како што се водена пареа и јаглерод диоксид.

Гасните со стакленички гасови ја ставаат топлината што се одразува назад во атмосферата.На овој начин, тие се однесуваат како стаклени wallsидови на стаклена градина.Овој ефект на стаклена градина ја одржува земјата доволно топла за да го одржи животот.

Фотосинтеза
Речиси целиот живот на земјата се потпира на соларна енергија за храна, директно или индиректно.

Тие ја апсорбираат сончевата светлина и ја претвораат во хранливи материи преку процес наречен фотосинтеза.Производителите, исто така наречени автоотрофи, вклучуваат растенија, алги, бактерии и габи.

Хербивори, месојади, сештојади и детритивори индиректно се потпираат на сончевата енергија.Месојасовите и сештојадите јадат и производители и тревопасни животни.Детритиворите се распаѓаат на растителните и животинските материи со тоа што ја консумираат.

Фосилни горива
Фотосинтезата е исто така одговорна за сите фосилни горива на земјата.Научниците проценуваат дека пред околу три милијарди години, првите автоотрофи се развиле во водни поставки.Сончевата светлина дозволи растителниот живот да напредува и да се развива.Откако починале автоотрофите, тие се распаднале и се префрлиле подлабоко во земјата, понекогаш илјадници метри.

Под интензивен притисок и високи температури, овие остатоци станаа она што го знаеме како фосилни горива.Микроорганизмите станаа нафта, природен гас и јаглен.

Луѓето имаат развиено процеси за вадење на овие фосилни горива и користење на нив за енергија.Сепак, фосилните горива се неискористен ресурс.

Искористување на сончевата енергија

Сончевата енергија е обновлив извор, а многу технологии можат да го соберат директно за употреба во домови, бизниси, училишта и болници.Некои технологии на соларна енергија вклучуваат фотоволтаични клетки и панели, концентрирана соларна енергија и соларна архитектура.

Постојат различни начини за фаќање на соларното зрачење и претворање во употреблива енергија.Методите користат активна соларна енергија или пасивна соларна енергија.

Активните соларни технологии користат електрични или механички уреди за активно претворање на сончевата енергија во друга форма на енергија, најчесто топлина или електрична енергија.Пасивните соларни технологии не користат надворешни уреди.Наместо тоа, тие ја искористуваат локалната клима во топлинските структури во текот на зимата и ја одразуваат топлината во текот на летото.

Фотоволтаици

Фотоволтаиците е форма на активна соларна технологија која е откриена во 1839 година од 19-годишниот француски физичар Александре-Едмонд Бекерел.Бекерел открил дека кога поставил сребро-хлорид во кисел раствор и го изложил на сончева светлина, платинумските електроди прикачени на него создадоа електрична струја.Овој процес на производство на електрична енергија директно од сончевото зрачење се нарекува фотоволтаичен ефект или фотоволтаици.

Денес, фотоволтаиците се веројатно најпознатиот начин за искористување на сончевата енергија.Фотоволтаичните низи обично вклучуваат соларни панели, збирка десетици или дури стотици соларни ќелии.

Секоја соларна клетка содржи полупроводник, обично изработен од силикон.Кога полупроводникот апсорбира сончева светлина, тропа електрони лабави.Електричното поле ги насочува овие лабави електрони во електрична струја, тече во една насока.Металните контакти на горниот и долниот дел на сончевата ќелија ја насочуваат струјата на надворешен предмет.Надворешниот предмет може да биде мал како калкулатор со соларна енергија или голем како електроцентралата.

Фотоволтаиците за прв пат се користеле на вселенско летало.Многу сателити, вклучително и Меѓународната вселенска станица (ISS), имаат широко, рефлексивни „крилја“ на соларни панели.ISS има две крилја на соларни низи (пили), секоја користи околу 33,000 соларни ќелии.Овие фотоволтаични ќелии ја снабдуваат целата електрична енергија на ISS, дозволувајќи им на астронаутите да работат со станицата, безбедно да живеат во вселената со месеци во исто време и да спроведуваат научни и инженерски експерименти.

Фотоволтаични електрани се изградени низ целиот свет.Најголемите станици се во САД, Индија и Кина.Овие електрани емитуваат стотици мегават електрична енергија, користени за снабдување домови, бизниси, училишта и болници.

Фотоволтаична технологија може да се инсталира и во помал обем.Соларни панели и клетки можат да се фиксираат на покривите или надворешните wallsидови на зградите, обезбедувајќи електрична енергија за структурата.Тие можат да бидат поставени по патиштата до лесни автопати.Сончевите ќелии се доволно мали за да напојуваат дури и помали уреди, како што се калкулатори, мерачи за паркирање, компоненти на ѓубре и пумпи за вода.

Друг вид активна соларна технологија е концентрирана соларна енергија или концентрирана соларна енергија (CSP).CSP технологијата користи леќи и огледала за да се фокусира (концентрира) сончевата светлина од голема површина во многу помала област.Оваа интензивна област на зрачење загрева течност, што пак произведува електрична енергија или горива друг процес.

Сончевите печки се пример за концентрирана соларна енергија.Постојат многу различни видови на соларни печки, вклучувајќи кули соларна енергија, параболички корита и рефлектори на Фреснел.Тие го користат истиот генерален метод за фаќање и претворање на енергија.

Кулите со соларна енергија користат хелиостати, рамни огледала кои се свртуваат за да го следат лакот на сонцето низ небото.Огледалата се распоредени околу централната „колекционерска кула“ и ја рефлектираат сончевата светлина во концентриран зрак на светлина што сјае на фокусна точка на кулата.

Во претходните дизајни на кули со соларна енергија, концентрираната сончева светлина загрева контејнер со вода, што произведува пареа што напојува турбина.Неодамна, некои кули со соларна енергија користат течен натриум, кој има поголем капацитет на топлина и ја задржува топлината подолг временски период.Ова значи дека течноста не само што достигнува температури од 773 до 1,273K (500 ° до 1.000 ° C или 932 ° до 1,832 ° F), туку може да продолжи да зоврие вода и да генерира моќ дури и кога сонцето не сјае.

Параболичките корита и рефлекторите на Фреснел исто така користат CSP, но нивните огледала се обликуваат поинаку.Параболни огледала се криви, со форма слична на седлото.Рефлеторите на Фреснел користат рамни, тенки ленти од огледало за да фатат сончева светлина и да ја насочат кон цевка од течност.Рефлеторите на Фреснел имаат поголема површина од параболичките корита и можат да ја концентрираат сончевата енергија на околу 30 пати од нормалниот интензитет.

Концентрираните соларни централи за прв пат беа развиени во 1980 -тите.Најголемиот објект во светот е серија растенија во пустината Мојаве во американската држава Калифорнија.Овој систем за производство на соларна енергија (SEGS) генерира повеќе од 650 гигават-часови електрична енергија секоја година.Други големи и ефикасни растенија се развиени во Шпанија и Индија.

Концентрираната соларна енергија може да се користи и во помал обем.На пример, може да генерира топлина за соларни шпорети.Луѓето во селата низ целиот свет користат соларни шпорети за да зовриваат вода за канализација и да готват храна.

Сончевите шпорети обезбедуваат многу предности во однос на печките што гори дрво: Тие не се опасност од пожар, не произведуваат чад, не бараат гориво и ја намалуваат загубата на живеалиштата во шумите каде дрвјата ќе се соберат за гориво.Сончевите шпорети исто така им овозможуваат на селаните да извршуваат време за образование, бизнис, здравје или семејство за време на времето што претходно се користело за собирање огревно дрво.Соларни шпорети се користат во области разновидни како Чад, Израел, Индија и Перу.

Соларна архитектура

Во текот на денот, сончевата енергија е дел од процесот на термичка конвекција или движење на топлина од потопол простор до поладен.Кога сонцето изгрева, почнува да ги загрева предметите и материјалот на земјата.Во текот на денот, овие материјали ја апсорбираат топлината од сончевото зрачење.Ноќе, кога сонцето заоѓа и атмосферата се олади, материјалите ја ослободуваат нивната топлина во атмосферата.

Пасивните техники на соларна енергија го искористуваат овој природен процес на греење и ладење.

Домовите и другите згради користат пасивна соларна енергија за да ја дистрибуираат топлината ефикасно и ефтино.Пресметувањето на „термичката маса“ на зградата е пример за ова.Топлинската маса на зградата е најголемиот дел од материјалот загреан во текот на денот.Примери за термичка маса на зграда се дрво, метал, бетон, глина, камен или кал.Ноќе, термичката маса ја ослободува топлината назад во собата.Ефективните системи за вентилација - патувања, прозорци и воздушни канали - го дистрибуираат загреаниот воздух и одржуваат умерена, конзистентна температура во затворен простор.

Пасивната соларна технологија е често вклучена во дизајнирањето на зграда.На пример, во фазата на планирање на градежништвото, инженерот или архитектот може да ја усогласи зградата со дневниот пат на Сонцето за да добие пожелни количини на сончева светлина.Овој метод ја зема предвид географската ширина, надморска височина и типично покритие на облак од одредена област.Покрај тоа, зградите можат да бидат конструирани или обновени за да имаат термичка изолација, термичка маса или дополнително засенчување.

Други примери на пасивна соларна архитектура се кул покриви, зрачни бариери и зелени покриви.Кул покривите се насликани бели, и го рефлектираат зрачењето на сонцето наместо да го апсорбираат.Белата површина ја намалува количината на топлина што ја достигнува внатрешноста на зградата, што пак ја намалува количината на енергија што е потребна за да се олади зградата.

Тие обезбедуваат изолација со многу рефлексивни материјали, како што е алуминиумска фолија.Фолијата се рефлектира, наместо да апсорбира, топлината и може да ги намали трошоците за ладење до 10 проценти.Покрај покривите и таваните, може да се инсталираат и зрачни бариери под подови.

Зелените покриви се покриви кои се целосно покриени со вегетација.Тие бараат почва и наводнување за поддршка на растенијата и водоотпорен слој под.Зелените покриви не само што ја намалуваат количината на топлина што се апсорбира или изгуби, туку и обезбедуваат вегетација.Преку фотосинтеза, растенијата на зелените покриви апсорбираат јаглерод диоксид и испуштаат кислород.Тие ги филтрираат загадувачите од дождовница и воздухот и компензираат некои од ефектите од употребата на енергија во тој простор.

Зелените покриви со векови се традиција во Скандинавија и неодамна станаа популарни во Австралија, Западна Европа, Канада и САД.На пример, компанијата „Форд мотор“ опфати 42.000 квадратни метри (450.000 квадратни метри) на покривите на своите фабрика во Дерборн, Мичиген, со вегетација.Покрај намалувањето на емисиите на стакленички гасови, покривите го намалуваат истекувањето на атмосферската вода со апсорбирање на неколку сантиметри на врнежи од дожд.

Зелените покриви и ладните покриви исто така можат да го спротивстават ефектот „урбан топлински остров“.Во зафатените градови, температурата може да биде постојано повисока од околните области.Многу фактори придонесуваат за ова: градовите се конструирани од материјали како што се асфалт и бетон што ја апсорбираат топлината;Високите згради го блокираат ветерот и неговите ефекти за ладење;и големи количини на отпад од топлина се создаваат од индустријата, сообраќајот и високото население.Користењето на достапниот простор на покривот за да се засадат дрвја или да се рефлектира топлината со бели покриви, може делумно да ги ублажи зголемувањето на локалната температура во урбаните области.

Соларна енергија и луѓе

Бидејќи сончевата светлина сјае само околу половина од денот во повеќето делови на светот, технологиите на соларна енергија треба да вклучуваат методи за складирање на енергијата за време на темните часови.

Системите за термичка маса користат парафински восок или разни форми на сол за да ја чуваат енергијата во форма на топлина.Фотоволтаичните системи можат да испратат вишок електрична енергија до локалната електрична мрежа или да ја чуваат енергијата во батерии што се полнат.

Постојат многу добрите и лошите страни за користење на соларна енергија.

Предности
Главна предност за користење на соларна енергија е тоа што е обновлив ресурс.Haveе имаме стабилно, неограничено снабдување со сончева светлина уште пет милијарди години.За еден час, атмосферата на Земјата добива доволно сончева светлина за да ги напојува потребите за електрична енергија на секое човечко суштество на земјата една година.

Сончевата енергија е чиста.Откако ќе се конструира и воспостави опрема за соларна технологија, на сончевата енергија не му треба гориво за работа.Исто така, не испушта стакленички гасови или токсични материјали.Користењето на соларна енергија може драстично да го намали влијанието што го имаме врз животната средина.

Постојат локации каде што сончевата енергија е практична.Домовите и зградите во области со големи количини на сончева светлина и ниско облачно покритие имаат можност да ја искористат изобилството на сонцето.

Сончевите шпорети обезбедуваат одлична алтернатива за готвење со печки од дрво-на кои две милијарди луѓе сè уште се потпираат.Сончевите шпорети обезбедуваат почист и побезбеден начин за санирање на вода и готвење храна.

Сончевата енергија ги надополнува другите обновливи извори на енергија, како што се ветер или хидроелектрична енергија.

Домови или бизниси кои инсталираат успешни соларни панели всушност можат да произведат вишок електрична енергија.Овие сопственици на домови или сопственици на деловни активности можат да продадат енергија назад на електричниот провајдер, намалувајќи ги или дури и да ги елиминираат сметките за електрична енергија.

Недостатоци
Главниот пречка за користење на соларна енергија е потребната опрема.Набавката и инсталирањето на опремата може да чини десетици илјади долари за одделни домови.Иако владата честопати нуди намалени даноци на луѓе и деловни активности кои користат соларна енергија, а технологијата може да ги елиминира сметките за електрична енергија, почетната цена е премногу стрмна за многумина да ги разгледаат.

За да се реновираат или инсталираат соларни панели на покривот на зградата, покривот мора да биде силен, голем и ориентиран кон патеката на Сонцето.

И активната и пасивната соларна технологија зависат од факторите што не се надвор од наша контрола, како што се климата и облакот.Локалните области мора да се изучуваат за да се утврди дали сончевата енергија би била ефективна во таа област.

Сончевата светлина мора да биде изобилство и конзистентна за сончевата енергија да биде ефикасен избор.На повеќето места на земјата, варијабилноста на сончевата светлина го отежнува спроведувањето како единствен извор на енергија.