Когда в школе мы узнали, что, как и вода, нам нужно, чтобы солнце светило на Мать-Землю, чтобы помочь поддерживать жизнь во всех ее различных типах и формах. Это включало в себя животную и растительную жизнь, которая населяет его, а также выращивать наши культуры для еды. Но мы также можем использовать лучистую световую энергию от солнца для производства тепла, света и энергии в виде электричества, используя огромную солнечную энергию солнца.
Электромагнитные лучи в виде лучистой энергии постоянно излучаются в космос жгучим действием Солнца. Эти лучи путешествуют через пространство во всех направлениях, в то время как некоторые достигают поверхности Земли. Лучистая энергия, излучаемая Солнцем, достигает Земли в течение очень короткого периода времени.
Фактически, количество солнечной энергии, которая достигает поверхности Земли каждый час дня, больше, чем наша общая потребность в энергии за один 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 рассмотретьСолнечная энергиякак сила от солнца.
Земля получает лучистую энергию от Солнца в виде электромагнитных волн. Количество солнечной радиации, которая фактически падает на поверхность Земли в любом заданном месте и времени, зависит от многих факторов, таких как время суток (утро, день или ночь), время года (времена года) и географическая широта на поверхности Земли, чтобы назвать несколько.
Количество лучистой энергии, доступной для использования в солнечной энергетической системе, составляет лишь очень небольшое количество общей солнечной радиации, получаемой Землей над ее атмосферой. Это в основном 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 коллектором солнечной энергии, который получает большое количество энергии от Солнца. Эта солнечная энергия может использоваться непосредственно как солнечная энергия с использованием фотоэлектрической солнечной панели и косвенно как энергия ветра, прилива или волны. Солнечная энергия является возобновляемым энергетическим ресурсом, который неисчерпаем и локально доступен повсюду на земле. Но для того, чтобы собирать солнечную энергию более эффективно, приемники солнечной энергии требуют прямых солнечных лучей, а не отраженного солнечного света, что делает их неэффективными в облачных условиях.
Необработанная энергия нашего Солнца, которая достигает внешней атмосферы Земли, составляет около 1373 Ватт на квадратный метр (1,37 кВт / м2) над облачным слоем. 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 немного меньше.
Это означает, что солнечное излучение, достигающее поверхности Земли, составляет около 70% прямого и около 30% рассеянного солнечного света, потому что атмосфера и облака действуют как гигантские фильтры, блокирующие и рассеивающие лучистую энергию от Солнца во всех направлениях.
Например, газы и мелкие частицы пыли, взвешенные в атмосфере, будут вызывать эффект рассеяния на поступающую солнечную радиацию, 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 рассеивать и отражать солнечную радиацию обратно в космос, как мы видим в тусклые облачные дни.
Кроме того, отражательная способность поверхности Земли варьируется в зависимости от различных типов материалов, которые покрывают ее, будь то песок, снег или море, в то время как часть лучистой световой энергии солнца поглощается различными газами, которые составляют атмосферу, такими как водяной пар, углекислый газ и озон.
Как описано выше, солнечная радиация как рассеивается, так и отражается во всех направлениях при прохождении через атмосферу. Эта дисперсия может составлять до 60% от общего значения, которое достигает атмосферы Земли через космос. Прямая солнечная радиация, однако, отбрасывает тени, потому что она направлена, исходящая непосредственно от Солнца. Положение и расположение солнца на небе также играет важную роль в эффективности любогосолнечная энергетическая система.
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, указывающей непосредственно 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 и тот факт, что это не полдень все время, направив коллектор солнечной энергии в южном направлении, когда Солнце находится в самом ярком направлении, и, возможно, настроить его для разных сезонов, чтобы отслеживать Солнце с востока на запад.
Жизнеспособность солнечной энергии
Расположение Санз
Жизнеспособность использования солнечной радиации Солнца в качестве источника солнечной энергии либо для нагрева воды, либо для производства электроэнергии зависит главным образом от количества солнечного излучения, получаемого в любом данном месте на поверхности Земли, и это будет варьироваться как со временем, так и с сезонами, причем Земля в целом получает больше солнечной энергии в летние месяцы с мая по август.
Доступность или отсутствие солнечной радиации солнц во многом зависит от вращения Земли, так как ночью доступно меньше солнечной энергии, чем днем, а также от орбитального движения Земли, которое создает сезонные циклы от лета до зимы, когда Солнце выше и ярче.
Поэтому солнце более мощное на небе в летние месяцы, чем в зимние месяцы. Кроме того, географическая широта играет важную роль в наличии достаточного количества солнечной энергии, а также в состоянии атмосферы, облачного покрова и т. Д., Причем самый высокий потенциал для выработки солнечной энергии находится в южном полушарии. Концентрированная солнечная энергия помогает нам преодолеть некоторые из этих недостатков.
Сказав все это, достаточно солнечной энергии от солнца светит на Землю за один час, 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 на самом деле необходим. Потратив время, чтобы подумать об этом и правильно спланировать солнечную энергетическую систему, вы убедитесь, что завершенная система при вводе в эксплуатацию будет соответствовать ожидаемым потребностям в электроэнергии, а также будет экономически эффективной.
Солнечные энергетические системы
Так какие же видысолнечные энергетические системыдоступны для использования солнечной энергии в доме. Ну, теперь мы знаем сверху, что солнечные технологии преобразуют бесконечную энергию солнца в тепло, свет и энергию. Одним из лучших применений солнечной энергии является использование фотовольтаики для выработки 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 угольных или атомных электростанциях на ископаемом топливе. Другой метод заключается в использовании больших площадей фотоэлектрических элементов, соединенных вместе, чтобы сформировать солнечные батареи, которые могут генерировать электричество при высоких напряжениях и токах.
Для домашней солнечной энергетической системы не обязательно тратить большие суммы денег на проектирование очень сложных механических солнечных фотоэлектрических систем, многие новички начинают с простых «самодельных» фотоэлектрических конструкций, чтобы сэкономить деньги, заключая фотовольтаику в деревянный ящик для концентрированной солнечной энергии.
Солнечная энергия используется для преобразования энергии солнечного света в хранимую, транспортируемую энергетическую среду, такую как электричество, с использованием фотоэлектрических солнечных панелей. Фотовольтаика (или «PV») - это технология, которая преобразует свет непосредственно в электричество, и это культовая солнечная панель, установленная на крыше, которую большинство людей ассоциируют с солнечной энергией. Есть много преимуществ и недостатков солнечной энергии, и в следующем уроке мы рассмотрим фотовольтаику более подробно и посмотрим, как преобразует энергию солнца в полезную солнечную энергию.
В следующем уроке этого раздела о «солнечной энергии» мы рассмотрим солнечные элементы и посмотрим, как они могут преобразовывать солнечный свет в виде фотонов в электрическую энергию для наших домов.