В школе мы узнали, что помимо воды, нам нужно, чтобы солнце светило на Мать-Землю, чтобы поддерживать жизнь во всех её видах и формах. Сюда входили животные и растения, обитающие здесь, а также выращивание культур для пищи. Но мы также можем использовать энергию излучающего света от солнца для производства тепла, света и энергии в виде электричества, используя огромную солнечную энергию солнца.
Электромагнитные лучи в виде излучающей энергии постоянно испускаются в космос под действием солнечного горения. Эти лучи распространяются по космосу во всех направлениях, а некоторые из них достигают поверхности Земли. Излучаемая энергия, исходящая от солнца, достигает Земли за очень короткое время.
На самом деле, количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли каждый час суток, превышает наш общий спрос на энергию за целый год. Поскольку солнце ярко горит в солнечной системе круглосуточно, 365 дней в году, солнечная энергия в виде «солнечной энергии» классифицируется как возобновляемый источник энергии, и на практике это можно рассмотретьСолнечная энергиякак силу солнца.
Земля получает излучающую энергию от Солнца в виде электромагнитных волн. Количество солнечной радиации, фактически падающей на поверхность Земли в любое место и время, зависит от множества факторов, таких как время суток (утро, день или ночь), время года (сезоны) и географическая широта поверхности Земли, чтобы назвать лишь некоторые.
Количество радиационной энергии, доступной для использования в солнечной энергетической системе, составляет лишь очень небольшое количество от общего солнечного излучения, получаемого Землёй над атмосферой. Это связано с облаками, атмосферой и земными условиями, которые могут либо поглощать, либо отражать большую часть этой солнечной энергии обратно в небо и космос.
Земля — это, по сути, огромный солнечный энергетический коллектор, который получает большие объёмы энергии от Солнца. Эта солнечная энергия может использоваться напрямую как солнечная энергия с помощью фотоэлектрической солнечной панели, а косвенно — как энергия ветра, приливов или волн. Солнечная энергия — это возобновляемый энергетический ресурс, который неисчерпаем и доступен по всему миру. Но для более эффективного сбора солнечной энергии солнечные приёмники требуют прямого солнечного света, а не отраженного солнечного света, что делает их неэффективными в пасмурных условиях.
Сырая энергия нашего Солнца, достигающая внешней атмосферы Земли, составляет около 1373 Ватт на квадратный метр (1,37 кВт/м²) над слоем облаков. Это количество затем уменьшается атмосферой и защитными слоями, чтобы достигать поверхности Земли в полдень с безоблачного неба с мощностью около 1000 ватт на квадратный метр (1,0 кВт/м²) или немного меньше.
Это означает, что солнечное излучение, достигающее поверхности Земли, состоит примерно из 70% прямого и около 30% рассеянного солнечного света, поскольку атмосфера и облака действуют как гигантские фильтры, блокирующие и рассеивающие солнечную энергию во всех направлениях.
Например, газы и мелкие частицы пыли, взвешенные в атмосфере, вызывают эффект рассеяния на поступающую солнечную радиацию, в результате чего часть её отражения обратно в космос во всех направлениях из-за воздействия воздуха, облаков, дождя и дымки. Облака, состоящие из жидких и замёрзших частиц воды, будут рассеиваться и отражать солнечное излучение обратно в космос, как мы видим в тусклые пасмурные дни.
Кроме того, отражательная способность поверхности Земли варьируется в зависимости от различных материалов, которые её покрывают, будь то песок, снег или море, а часть солнечной излучаемой энергии света поглощается различными газами, составляющими атмосферу, такими как водяной пар, углекислый газ и озон.
Как описано выше, солнечная радиация рассеивается и отражается во всех направлениях при прохождении через атмосферу. Эта дисперсия может составлять до 60% от общего значения, которое достигает атмосферы Земли через космос. Прямое солнечное излучение, однако, отбрасывает тени, потому что оно направленно и поступает непосредственно от солнца. Положение и расположение солнца на небе также играют важную роль в эффективности любогоСолнечная энергетическая система.
В полдень в ясный солнечный безоблачный день посреди пустыни солнечная энергия, доступная на уровне земли, может достигать 1000 ватт на квадратный метр, то есть 1000 Вт или 1 кВт на м² площади, направленной прямо на солнце, но для многих мест по всему миру более реалистичным является 600–800 Вт на м2.
Чтобы получить максимальное количество солнечной энергии на м², нам нужно компенсировать наклон и угол между Солнцем и Землёй, а также тот факт, что не всегда полдень, направляя солнечный коллектор на юг там, где солнце наиболее ярко, и, возможно, скорректировать его для разных сезонов, чтобы отслеживать движение солнца с востока на запад.
Жизнеспособность солнечной энергии
Местоположение «Санз»
Жизнеспособность использования солнечной радиации в качестве источника солнечной энергии — либо для нагрева воды, либо для производства электроэнергии, в основном зависит от количества солнечного излучения, получаемого в определённом месте на поверхности Земли, и это будет меняться как во времени, так и в зависимости от сезонов, причём Земля в целом получает больше солнечной энергии в летние месяцы с мая по август.
Доступность или отсутствие солнечной радиации во многом зависит от вращения Земли, так как ночью доступно меньше солнечной энергии, чем днём, а также от орбитального движения Земли, которое приводит к сезонным циклам с лета на зиму, при этом солнце выше и ярче.
Поэтому солнце в небе сильнее летом, чем зимой. Кроме того, географическая широта играет важную роль в обеспечении достаточного количества солнечной энергии, а также состояние атмосферы, облачность и т.д., при этом наибольший потенциал для генерации солнечной энергии находится в южном полушарии. Концентрированная солнечная энергия помогает нам преодолеть некоторые из этих недостатков.
Тем не менее, достаточно солнечной энергии от солнца падает на Землю за один час, чтобы удовлетворить все наши потребности в течение целого года, и первым шагом к оценке жизнеспособности любой альтернативной энергетической системы является реалистичная оценка того, сколько энергии и какой тип энергии действительно необходим. Посвятив время размышлению и правильному планированию солнечной электросистемы, вы обеспечите, что готовая система при работе будет удовлетворять ожидаемые электрические потребности и быть экономически эффективной.
Солнечные энергетические системы
Итак, какие видыСолнечные энергетические системыдоступны для использования энергии солнц в доме. Теперь мы знаем сверху, что солнечные технологии преобразуют бесконечную энергию солнца в тепло, свет и энергию. Одно из лучших применений солнечной энергии — использование фотоэлектрической энергии для производства электроэнергии. Активная солнечная энергия означает выработку электрической энергии с использованием солнечной энергии, и существует два разных способа этого осуществления.
Сегодня используются огромные коммерческие электростанции, которые используют солнечную энергию для нагрева воды с целью производства пара, который затем используется для производства электроэнергии, как это делают на ископаемом топливе уголь или атомные электростанции. Другой метод — использование больших площадей фотоэлектрических элементов, соединённых друг с другом для создания солнечных батарей, способных генерировать электричество при высоких напряжениях и токах.
Для домашней солнечной системы не обязательно тратить большие суммы денег на проектирование сложных механических солнечных фотоэлектрических систем, многие начинают с простых «самодельных» фотоэлектрических конструкций, чтобы сэкономить, помещая фотоэлектрическую систему в деревянный ящик для концентрированной солнечной энергии.
Солнечная энергия используется для преобразования солнечной энергии в хранимую и транспортируемую энергетическую среду, такую как электричество, с помощью фотоэлектрических солнечных панелей. Фотоэлектрическая система (или «PV») — это технология, которая напрямую преобразует свет в электричество, и именно культовая солнечная панель, установленная на крыше, ассоциирует с солнечной энергией. У солнечной энергии есть множество преимуществ и недостатков, и в следующем учебном пособии мы подробнее рассмотрим фотоэлектрическую энергию и увидим, как она преобразует солнечную энергию в пригодную солнечную энергию.
В следующем учебном разделе по «солнечной энергии» мы рассмотрим солнечные элементы и посмотрим, как они могут преобразовывать солнечный свет в виде фотонов в электроэнергию для наших домов.