Соларна енергија је било која врста енергије коју је створио Сунце.

Соларна енергија креира се нуклеарним фузијама које се одвија на сунцу.Слаба се појављује када се протони водоника насилно сударају у суштини сунца и осигуравају да створе атом хелијума.

Овај процес, познат као ланчана реакција ПП (Протон-Протон-Протон), емитује огромну количину енергије.У њеном језгру, сунце осигурава око 620 милиона метричких тона водоника сваке секунде.Ланац ПП-а јавља се у осталим звездама које су о величини нашег сунца и пружа им континуирану енергију и топлоту.Температура за ове звезде је око 4 милиона степени на скали Келвина (око 4 милиона степени Целзијуса, 7 милиона степени Фаренхеита).

У звездама које су око 1,3 пута веће од сунца, ЦНО циклус покреће стварање енергије.ЦНО циклус такође претвара водоник у хелијум, али се ослања на угљеник, азот и кисеоник (Ц, Н и О).Тренутно је мање од два процента Сунчеве енергије створио ЦНЕ циклус.

Нуклеарна фузија по реакцији ланца ПП или ЦНЕ циклус ослобађа огромне количине енергије у облику таласа и честица.Соларна енергија непрестано тече од сунца и широм соларног система.Соларна енергија загрева Земљу, узрокује ветар и време и одржава биљни и животињски живот.

Енергија, топлота и светлост из сунца тече у облику електромагнетног зрачења (ЕМР).

Електромагнетни спектар постоји као таласи различитих фреквенција и таласних дужина.Учесталост таласа представља колико се пута талас понавља у одређеној јединици времена.Таласи са врло кратким таласним дужинама неколико пута се понављају неколико пута у датој јединици, па су високе фреквенције.Супротно томе, таласи са ниским фреквенцијама имају много дуже таласне дужине.

Велика већина електромагнетних таласа су нам невидљиви.Највише високофреквентне таласе које сули сунце су гама зраци, рендгенски зраци и ултраљубичасто зрачење (УВ зраке).Најштетније УВ зраке готово се у потпуности апсорбују земљом атмосфером.Мање моћне УВ зраке путују кроз атмосферу и могу изазвати опекотине од сунца.

Сунце такође емитује инфрацрвено зрачење, чији су таласи много ниже фреквенције.Већина топлоте од сунца стиже као инфрацрвена енергија.

Сендвич између инфрацрвене везе и УВ-а је видљиви спектар, који садржи све боје које видимо на Земљи.Боја црвена има најдуже таласне дужине (најближе инфрацрвеном стању) и љубичасти (најближи УВ) Најкраће.

Природна соларна енергија

Ефекат стаклене баште
Инфрацрвени, видљиви и УВ таласи који стижу на Земљу учествују у процесу загревања планете и омогућавајући животног живота - такозвани "ефекат стаклене баште".

Око 30 процената соларне енергије која достиже Земљу огледа се назад у свемир.Остало се апсорбује у Земљину атмосферу.Зрачење загрева Земљину површину, а површина зрачи неке од енергије у облику инфрацрвених таласа.Док се дижу кроз атмосферу, пресреће га је гасови са ефектом стаклене баште, попут водене паре и угљен-диоксида.

Стаклени гасови заробљавају топлоту која се одражава назад у атмосферу.На овај начин се понашају попут стаклених зидова стакленика.Овај ефекат стаклене баште држи довољно топлу за топле да одржи живот.

Фотосинтеза
Скоро да се сви живот на Земљи ослања на соларну енергију за храну, било директно или индиректно.

Произвођачи се ослобађају директно на соларну енергију.Апсорбирају сунчеву светлост и претвори га у хранљиве састојке кроз поступак који се зове фотосинтеза.Произвођачи, које се такође називају аутотрофери, укључују биљке, алге, бактерије и гљивице.Аутотрофи су темељ прехрамбене мреже.

Потрошачи се ослањају на произвођаче за хранљиве материје.Хербиворес, месождери, свемори и детритворес ослањају се индиректно на соларну енергију.Хербиворес једу биљке и друге произвођаче.Месождери и свемори суду и произвођаче и биљоједи.Детрорес разграђује биљну и животињску материја да га конзумирају.

Фосилна горива
Фотосинтеза је такође одговорна за све фосилне гориве на земљи.Научници процјењују да су пре три милијарде година, први аутотрофри су се развили у воденим подешавањима.Сунчева светлост дозвољена је да би биљни живот напредовао и развија.Након што су умрли аутотрофери, распадали су се и пребацио дубље у земљу, понекад и хиљаде метара.Овај процес се наставио милионима година.

Под интензивним притиском и високим температурама, то је остало постало оно што знамо као фосилна горива.Микроорганизми су постали нафтни, природни гас и угљен.

Људи су развили процесе за извлачење ових фосилних горива и користећи их за енергију.Међутим, фосилна горива су нерешени ресурс.Они узимају милионе година да се формирају.

Упређење соларне енергије

Соларна енергија је обновљиви ресурс, а многе технологије га могу директно да искористе за употребу у домовима, предузећима, школама и болницама.Неке соларне енергетске технологије укључују фотонапонске ћелије и плоче, концентровану соларну енергију и соларну архитектуру.

Постоје различити начини снимања соларног зрачења и претварање је у употребљиву енергију.Методе користе било активну соларну енергију или пасивну соларну енергију.

Активне соларне технологије користе електричне или механичке уређаје да активно претварају соларну енергију у други облик енергије, најчешће топлоте или струје.Пасивне соларне технологије не користе спољне уређаје.Уместо тога, они користе локалну климу за топлотне структуре током зиме и одражавају топлоту током лета.

Фотонаволтаика

Пхотонолтаици је облик активне соларне технологије која је откривена 1839. године од 19-годишњег француског физичара Алекандре-Едмонд Бецкуерел.Бецкуерел је открио да је када је поставио сребро-хлорид у киселом раствору и изложио га сунчевој светлости, платинасти електроде причвршћени на њега створили електричну струју.Овај процес генерисања електричне енергије директно од соларног зрачења назива се фотонапонски ефекат или фотонаполни.

Данас је фотонолтаика вероватно најпознатији начин да се појача соларна енергија.Пхотонолтаични низови обично укључују соларне плоче, колекцију десетина или чак стотине соларних ћелија.

Свака соларна ћелија садржи полуводич, обично од силицијума.Када полуводич апсорбује сунчеву светлост, она куца без струје.Електрично поље усмерава ове лабаве електроне у електричну струју, тече у једном правцу.Метални контакти на врху и на дну соларне ћелије усмеравају то струју на спољни објект.Спољни објект може бити мали као калкулатор соларне напајања или велик као и електрана.

Пхотоволтаика је прво била широко коришћена на свемирска летелица.Многи сателите, укључујући међународна свемирска станица (ИСС), садрже широке, рефлективне "крила" соларних плоча.ИСС има два крила соларних низа (тестере), а сваки користи око 33.000 соларних ћелија.Ове фотонапонске ћелије снабдевају сву електричну енергију на ИСС, омогућавајући астронаутима да управљају станицом, сигурно живе у простору месецима у исто време и спроводе научне и инжењерске експерименте.

Пхотонолтеичке електране су изграђене широм света.Највеће станице су у Сједињеним Државама, Индији и Кини.Ове електране емитују стотине мегавата електричне енергије, које се користе за снабдевање домова, предузећа, школа и болница.

Фотонолна технологија се такође може уградити и на мањем обиму.Соларни панели и ћелије могу се причврстити на кровове или спољне зидове зграда, снабдевање електричном енергијом за структуру.Они се могу сместити по путевима до лаганих аутопута.Соларне ћелије су довољно мале да моћи још мањи уређаји, попут калкулатора, паркинг метра, кактора за смеће и пумпе за воду.

Концентрована соларна енергија

Друга врста активне соларне технологије концентрисана је соларна енергија или концентрована соларна снага (ЦСП).ЦСП технологија користи сочива и огледала за фокусирање (концентрат) сунчеве светлости са великог подручја у много мањем подручју.Ово интензивно подручје зрачења загрева течност, што заузврат генерише електричну енергију или подмићи другог процеса.

Сунчеве пећи су пример концентроване соларне моћи.Постоји много различитих врста соларних пећи, укључујући соларне електране, параболичне корито и фреснел рефлекторе.Они користе исту општу методу за хватање и претварање енергије.

Соларне торњеве користе хелиостате, равна огледала која се окрећу да прате сунчево лук кроз небо.Огледала су распоређена око централног "куле са колектора", и одражавају сунчеву светлост у концентровани зрак светлости који блиста на жаришној тачки на кули.

У претходним дизајну кула за соларне енергије, концентрована сунчева светлост загрејала је контејнер воде, који је произвела пару која је покретала турбину.Недавно, неке соларне торњеве за напајање користе течни натријум, који има већи топлотни капацитет и задржава топлоту дуже временски период.То значи да течност не само достиже температуре од 773 до 1,233к (500 ° до 1.000 ° Ц или 932 ° до 1.832 ° Ф), али може наставити да кључа воду и ствара снагу чак и када сунце не сија.

Параболичној коритама и фреснел рефлектори такође користе ЦСП, али њихова огледала су другачије обликована.Параболна огледала су закривљена, са обликом сличним седлу.Фреснелни рефлектори користе равне, танке траке огледала да би снимили сунчеву светлост и усмеравају га на цев течности.Средни рефлектори имају више површинских површина него параболичних корита и могу концентрисати сунце енергију на око 30 пута њен нормалан интензитет.

Концентроване соларне електране прво су развијене 1980-их.Највећи објекат у свету је низ биљака у пустињи Мојаве у америчкој држави у Калифорнији.Овај систем за производњу соларног енергије (сегс) ствара више од 650 гигават-сати електричне енергије сваке године.Остале велике и ефикасне биљке развијене су у Шпанији и Индији.

Концентрована соларна снага се такође може користити на мањем обиму.На пример, може да створи топлоту за соларне шпореде.Људи у селима широм света користе соларне шпорете да кључају воду за санитарну санитарну и кухају храну.

Соларни шпорет пружају много предности на пећи на дрвене пећи: они нису опасност од пожара, не производе дим, не захтевају гориво и смањите губитак станишта у шумама у којима би се дрвеће сакупљало на гориво.Соларни шпорети такође омогућавају сељанима да током времена спроводе време образовања, пословања, здравља или породице током времена који је претходно коришћен за окупљање огревног дрвета.Соларни шпорети се користе у областима разноликим као Цхад, Израел, Индија и Перу.

Соларна архитектура

Током дана, соларна енергија је део процеса термичке конвекције или кретање топлоте са топлијег простора до хладнијег.Када сунце излази, почиње да се топле предмете и материјал на земљи.Током дана, ови материјали апсорбују топлоту од сунчевог зрачења.Ноћу, када се сунце залази и атмосфера хлади, материјали пуштају врућину у атмосферу.

Пасивне технике соларних енергената искориштавају овај процес природног грејања и хлађења.

Куће и друге зграде користе пасивну соларну енергију за дистрибуирање топлоте ефикасно и јефтино.Израчунавање "топлотне масе зграде" је пример тога.Термална маса зграде је већина материјала загрејаног током дана.Примери топлотне масе зграде су дрво, метал, бетон, глину, камен или блато.Ноћу, топлотна маса ослобађа топлоту у собу.Ефективне вентилационе системе-ходници, прозори и ваздушни канали - дистрибуирају загрејан ваздух и одржавају умерену, доследну температуру у затвореном простору.

Пасивна соларна технологија често је укључена у дизајн зграде.На пример, у фази планирања грађевине инжењер или архитекта могу да поравнају зграду са сунцем дневним путем да прима пожељне количине сунчеве светлости.Ова метода узима у обзир ширину, надморску висину и типични облак овлашћења одређеног подручја.Поред тога, зграде се могу конструисати или уградити да имају топлотну изолацију, топлотну масу или додатно сенчење.

Остали примери пасивне соларне архитектуре су хладни кровови, блиставе баријере и зелени кровови.Цоол кровови су обојени бели и одражавају сунчево зрачење уместо да га упијају.Бела површина смањује количину топлоте која достиже унутрашњост зграде, што заузврат смањује количину енергије која је потребна за охлађење зграде.

Зрачне баријере раде слично на хладним крововима.Они пружају изолацију високо рефлективним материјалима, као што је алуминијумска фолија.ФОИЛ се одражава, уместо да апсорбује, топлота и може смањити трошкове хлађења до 10 процената.Поред кровова и поткровља, преграде за блиставе такође се могу уградити испод спратова.

Зелени кровови су кровови који су у потпуности прекривени вегетацијом.За подршку биљке је потребно тло и наводњавање и водоотпоран слој испод.Зелени кровови не само да смањују количину топлоте која се апсорбује или изгуби, већ и вегетацију.Кроз фотосинтезу биљке на зеленим крововима апсорбују угљен диоксид и емитују кисеоник.Филтрирају загађиваче из кишнице и ваздуха и надокнађују неке ефекте употребе енергије у том простору.

Зелени кровови су вековима традиција у Скандинавији и недавно су постали популарни у Аустралији, западној Европи, Канади и Сједињеним Државама.На пример, компанија Форд Мотор Цомпане је прекрила 42.000 квадратних метара (450.000 квадратних метара) монталних кровова Скупштине у ДЕРБОР-у, Мичиген, са вегетацијом.Поред смањења емисија гасова са ефектом стаклене баште, кровови смањују отјецање олуја упијајући неколико центиметара кише.

Зелени кровови и хладни кровови такође могу супротставити ефекту "урбаног топлотног острва".У заузетим градовима температура се може доследно већа од околних подручја.Многи фактори доприносе томе: Градови су изграђени од материјала као што су асфалт и бетон који апсорбују топлоту;Високе зграде блокирају ветар и њени ефекти хлађења;И високе количине отпадне топлоте остварују се индустрија, саобраћаја и висока популација.Користећи расположиви простор на крову до биљног дрвећа или одражавајући топлоту белим крововима, може делимично ублажити локалну температуру у урбаним срединама.

Соларна енергија и људи

Будући да сунчева светлост блиста око половине дана у већини делова света, соларне енергетске технологије морају да укључују методе складиштења енергије током тамних сати.

Термички масовни системи користе парафински восак или различити облици соли да складиште енергију у облику топлоте.Фотонолнички системи могу послати вишак електричне енергије у локалну мрежу за напајање или складиште енергију у пуњивим батеријама.

Много је предности и недостатака за коришћење соларне енергије.

Предности
Главна предност за коришћење соларне енергије је да је то обновљиви ресурс.Имаћемо стабилно, неограничену понуду сунчеве светлости још пет милијарди година.У једном сату, земаљска атмосфера прима довољно сунчеве светлости да би се моћи на снази струје сваког човека на земљи годину дана.

Соларна енергија је чиста.Након изградње соларне технолошке опреме и успостављене, соларна енергија не треба гориво за рад.Такође не емитује гасове са ефектом стаклене баште или токсичне материјале.Коришћење соларне енергије може драстично смањити утицај који имамо на околини.

Постоје локације у којима је соларна енергија практична.Куће и зграде у областима са великим количинама сунчеве светлости и ниског облачног поклопца имају прилику да искористе сунце обилну енергију.

Соларни шпорети пружају одличну алтернативу кувању са шпоретама од дрвета - на које се две милијарде људи још увек ослањају.Соларни шпорети омогућавају чистији и сигурнији начин да се санизују воду и кувају храну.

Соларна енергија надопуњује остале обновљиве изворе енергије, као што су ветар или хидроелектрана.

Куће или предузећа која инсталирају успешне соларне плоче заправо могу да производе вишак електричне енергије.Ови власници кућа или пословнијевци могу да продају енергију натраг на електрични провајдер, смањење или чак елиминисање рачуна за напајање.

Недостаци
Главно одвраћање од коришћења соларне енергије је потребна опрема.Опрема за соларну технологију је скупа.Куповина и инсталирање опреме могу коштати десетине хиљада долара за појединачне домове.Иако влада често нуди смањене порезе људима и предузећима користећи соларну енергију, а технологија може да елиминише рачуне за струју, иницијални трошак је превише стрм за многе да размотре.

Соларна енергетска опрема је такође тешка.Да би се могло преноћити или инсталирати соларне плоче на крову зграде, кров мора бити снажан, велики и оријентисан према сунцу.

И активна и пасивна соларна технологија зависе од фактора који су из наше контроле, попут климе и облачног поклопца.Локална подручја се морају проучавати како би утврдили да ли би соларна моћ била ефикасна или не би била ефикасна у тој области.

Сунчева светлост мора бити обилна и доследна да соларна енергија буде ефикасан избор.На већини места на Земљи, променљивост сунца отежава имплементацију као једини извор енергије.