Когда в школе мы узнали это, как и воду, нам нужно, чтобы солнце светило на Мать-Землю, чтобы поддерживать жизнь во всех ее различных типах и формах. Это включало в себя животных и растений, которые его населяют, а также выращивание наших культур для употребления в пищу. Но мы также можем использовать лучистый свет солнца для производства тепла, света и энергии в виде электричества, используя огромную солнечную энергию солнца.
Электромагнитные лучи в виде лучистой энергии постоянно испускаются в космос под действием Солнца. Эти лучи распространяются в пространстве во всех направлениях, в то время как некоторые достигают поверхности Земли. Лучистая энергия, излучаемая Солнцем, достигает Земли в течение очень короткого периода времени.
На самом деле, количество солнечной энергии, которое достигает поверхности Земли каждый час дня, больше, чем наша общая потребность в энергии за целый год. Поскольку солнце ярко горит в Солнечной системе 24 часа в сутки, 365 дней в году, солнечная энергия в виде «Солнечной энергии» классифицируется как возобновляемый источник энергии, и для всех практических целей мы можем рассмотреть Солнечная энергия как от солнца.
Земля получает лучистную энергию от Солнца в виде электромагнитных волн. Количество солнечной радиации, которое фактически выпадает на поверхность Земли в любом месте и в любое время, зависит от многих факторов, таких как время суток (утро, день или ночь), время года (времена года) и географическая широта на поверхности Земли, и это лишь некоторые из них.
Количество лучистой энергии, которое доступно для использования в солнечной энергосистеме, составляет лишь очень небольшое количество от общего количества солнечной радиации, получаемой Землей над ее атмосферой. В основном это связано с облаками, самой атмосферой и наземными условиями, которые могут либо поглощать, либо отражать большую часть этой солнечной энергии обратно в небо и космос.
Земля по сути является огромным солнечным накопителем энергии, который получает большое количество энергии от Солнца. Эта солнечная энергия может быть использована непосредственно как солнечная энергия с помощью фотоэлектрической солнечной панели, так и косвенно как энергия ветра, приливов или волн. Солнечная энергия – это возобновляемый источник энергии, который неисчерпаем и доступен локально по всей Земле. Но для того, чтобы более эффективно собирать солнечную энергию, солнечным электроприемникам требуется прямой солнечный свет, а не отраженный солнечный свет, что делает их неэффективными в условиях облачности.
Чистая энергия нашего Солнца, которая достигает внешней атмосферы Земли, составляет около 1373 Вт на квадратный метр (1,37 кВт/м2) над слоем облаков. Затем это количество уменьшается атмосферой и защитными слоями, чтобы прибыть на поверхность земли в полдень с безоблачного неба со скоростью около 1000 Вт на квадратный метр (1,0 кВт/м2) или чуть меньше.
Это означает, что солнечное излучение, достигающее поверхности Земли, примерно на 70% состоит из прямого и около 30% рассеянного солнечного света, потому что атмосфера и облака действуют как гигантские фильтры, блокируя и рассеивая лучистную энергию Солнца во всех направлениях.
Например, газы и мелкие частицы пыли, взвешенные в атмосфере, вызывают эффект рассеяния на поступающей солнечной радиации, в результате чего часть ее отражается обратно в космос во всех направлениях из-за воздуха, облаков, дождя и дымки. Облака, состоящие из жидких и замороженных частиц воды, будут рассеиваться и отражать солнечную радиацию обратно в космос, как мы видим в пасмурные пасмурные дни.
Кроме того, отражательная способность поверхности Земли варьируется в зависимости от различных типов материалов, которые ее покрывают, будь то песок, снег или море, в то время как часть лучистой световой энергии Солнца поглощается различными газами, составляющими атмосферу, такими как водяной пар, углекислый газ и озон.
Как было описано выше, солнечная радиация при прохождении через атмосферу как рассеивается, так и отражается во всех направлениях. Эта дисперсия может составлять до 60% от общей величины, достигающей атмосферы Земли через космос. Однако прямое солнечное излучение отбрасывает тени, потому что оно направлено и исходит непосредственно от Солнца. Положение и расположение солнца на небе также играет важную роль в эффективности любого Солнечная энергосистема.
В полдень в ясный солнечный безоблачный день посреди пустыни солнечная энергия, доступная на уровне земли, может составлять до 1000 Вт на квадратный метр, то есть 1000 Вт или 1 кВт на м2 площади, направленной прямо на солнце, но для многих мест по всему миру от 600 до 800 Вт на м2 является более реалистичным значением.
Чтобы получить максимальное количество солнечной энергии на м2, нам нужно компенсировать наклон и угол между Солнцем и Землей, а также тот факт, что сейчас не полдень, направив солнечный коллектор в южном направлении, где солнце наиболее ярко, и, возможно, настроить его для разных сезонов, чтобы отслеживать солнце с востока на запад.
Жизнеспособность солнечной энергетики
Расположение «Санз»
Целесообразность использования солнечного излучения в качестве источника солнечной энергии, будь то для нагрева воды или производства электричества, зависит главным образом от количества солнечного излучения, получаемого в любом месте на поверхности Земли, и это будет варьироваться как со временем, так и с временами года, при этом Земля в целом получает больше солнечной энергии в летние месяцы с мая по август.
Наличие или отсутствие солнечного излучения во многом зависит от вращения Земли, так как ночью солнечной энергии меньше, чем днем, а также от орбитального движения Земли, которое создает сезонные циклы от лета к зиме, когда Солнце находится выше и ярче.
Таким образом, солнце более ярко светит в небе в летние месяцы, чем в зимние. Кроме того, важную роль в наличии достаточного количества солнечной энергии играет географическая широта, а также состояние атмосферы, облачного покрова и т.д., при этом наибольший потенциал для производства солнечной энергии наблюдается в южном полушарии. Концентрированная солнечная энергия помогает нам преодолеть некоторые из этих недостатков.
Сказав все это, можно сказать, что солнечная энергия от Солнца падает на Землю в течение одного часа, чтобы удовлетворить все наши потребности в течение одного полного года, и первым шагом в определении жизнеспособности любой альтернативной энергетической системы является реалистичная оценка того, сколько энергии и какой тип энергии действительно необходим. Если вы потратите время на то, чтобы подумать об этом и правильно спланировать солнечную энергетическую систему, вы гарантируете, что готовая система после ввода в эксплуатацию будет соответствовать ожидаемым потребностям в электроэнергии, а также будет экономически эффективной.
Солнечные энергетические системы
Так какие же виды Системы солнечной энергетики доступны для использования солнечной энергии в домашних условиях. Что ж, теперь мы знаем сверху, что солнечные технологии преобразуют бесконечную мощность солнечной энергии в тепло, свет и энергию. Одним из лучших способов использования солнечной энергии является использование фотоэлектрических элементов для производства электроэнергии. Активная солнечная энергия относится к производству электрической энергии с использованием солнечной энергии, и есть два разных способа сделать это.
Сегодня используются огромные коммерческие электростанции, которые используют солнечную энергию для нагрева воды для производства пара, который затем используется для выработки электроэнергии, как на ископаемом топливе, угле или атомных электростанциях. Другой метод заключается в использовании больших площадей фотоэлектрических элементов, соединенных вместе для формирования солнечных батарей, которые могут вырабатывать электричество при высоких напряжениях и токах.
Для домашней солнечной энергетической системы нет необходимости тратить большие суммы денег на проектирование очень сложных механических солнечных фотоэлектрических систем, многие новички начинают с простых «самодельных» фотоэлектрических конструкций, чтобы сэкономить деньги, заключая фотоэлектрические элементы в деревянный ящик для концентрации солнечной энергии.
Солнечная энергия используется для преобразования энергии солнечного света в хранящуюся, транспортируемую энергетическую среду, такую как электричество, с помощью фотоэлектрических солнечных панелей. Фотовольтаика (или «PV») — это технология, которая преобразует свет непосредственно в электричество, и это культовая солнечная панель, установленная на крыше, которая у большинства людей ассоциируется с солнечной энергией. Существует множество преимуществ и недостатков солнечной энергии, и в следующем уроке мы рассмотрим фотоэлектрическую энергию более подробно и увидим, как она преобразует солнечную энергию в пригодную для использования солнечную энергию.
В следующем уроке этого раздела о солнечной энергии, мы рассмотрим солнечные батареи и увидим, как они могут преобразовывать солнечный свет в виде фотонов в электрическую энергию для наших домов.