Солнечная энергия источник для процессов происходящих: Впиши пропущенное слово в определение: Солнечная энергия

Содержание

Солнечная энергия. Особенности использования. Cleandex

К настоящему времени основными способами использования солнечной энергии являются преобразование ее в электрическую и тепловую.

Солнечные коллекторы (СК) являются техническими устройствами, предназначенными для прямого преобразования солнечного излучения в тепловую энергию в системах теплоснабжения для нагрева воздуха, воды или других жидкостей. Системы теплоснабжения принято разделять на пассивные и активные. Самыми простыми и дешевыми являются пассивные системы теплоснабжения, которые для сбора и распределения солнечной энергии используют специальным образом сконструированные архитектурные или строительные элементы зданий сооружений и не требуют дополнительного специального оборудования.

В настоящее время наибольшее распространение получают активные системы теплоснабжения со специально установленным оборудованием для сбора, хранения и распространения энергии солнца, которые по сравнению с пассивными позволяют значительно повысить эффективность использования солнечной энергии, обеспечить большие возможности регулирования тепловой нагрузки и расширить область применения солнечных систем теплоснабжения в целом.

Плоские солнечные коллекторы являются простейшим и наиболее дешевым способом использования солнечной энергии. Плоский солнечный коллектор представляет собой теплоизолированный с тыльной стороны и боков ящик, внутри которого помещена тепловоспринимающая металлическая или пластиковая панель, окрашенная для лучшего поглощения солнечного излучения в темный цвет и закрытая сверху светопрозрачным ограждением (один или два слоя стекла или прозрачного стойкого под воздействием ультрафиолета пластика). Панель является теплообменником, по каналам которого прокачивается нагреваемая вода. Вода направляется в теплоизолированный бак гидравлически соединенный с солнечным коллектором. За день вода из бака может несколько раз проходить через коллектор, нагреваясь до расчетного уровня температуры, зависящего от соотношения между объемом бака и площадью солнечного коллектора, а также от климатических условий. Циркуляция воды в замкнутом контуре солнечный коллектор — бак — солнечный коллектор может осуществляться принудительно с помощью небольшого циркуляционного насоса или естественным образом за счет разности гидростатических давлений в столбах холодной и нагретой воды. В последнем случае бак должен располагаться выше верхней отметки солнечного коллектора.

Солнечные фотоэлектрические установки осуществляют прямое преобразование энергии солнечного излучения в электроэнергию с помощью фотопреобразователей.

Солнечная фотоэлектрическая установка состоит из солнечных батарей в виде плоских прямоугольных поверхностей, работа которых состоит в преобразовании энергии солнечного излучения в электрическую энергию. Электрический ток в фотоэлектрическом генераторе возникает в результате процессов, происходящих в фотоэлементах при попадании на них солнечного излучения. Наиболее эффективны фотоэлектрические генераторы, основанные на возбуждении электродвижущей силы (ЭДС) на границе между проводником и светочувствительным полупроводником (например, кремний) или между разнородными проводниками.

Наибольшее распространение получили солнечные фотоэлектрические установки на основе кремния трех видов: монокристаллического, поликристаллического и аморфного.
Для фотопреобразователей из монокристаллического кремния в лабораторных условиях на опытных образцах достигнут кпд 24%. На малых опытных модулях — 18%. Для поликристаллического кремния эти рекордные значения равны 17 и 16 %, для аморфного кремния на опытных модулях достигнуты кпд около 11 %.

Все эти данные соответствуют так называемым однослойным фотоэлементам. Кроме того, используются двух- и трехслойные фотоэлементы, которые позволяют использовать большую часть солнечного спектра по длине волны солнечного излучения. Для двухслойного фотоэлемента на опытных образцах получен КПД 30%, а для трехслойного 35–40%.

Более подробную информацию о рынке солнечной энергетики в России можно получить из следующих отчетов:

— Маркетинговое исследование российского рынка солнечной энергетики

— Маркетинговое исследование рынка поликристаллического и монокристаллического кремния

Источник:
Министерство регионального развития РФ

5.2. Потенциал солнечной энергии.

Условия ее эффективного использования

Солнце – специфический гидродинамический объект диаметром 1 390 000 км, образовавшийся из облака газа, в основном водорода. Температура его недр настолько высока, что обеспечивает синтез водорода в гелий. Этот синтез, происходящий в недрах Солнца, высвобождает энергию в виде высокочастотного электромагнитного излучения, которое, переизлучаясь, постепенно доходит до его поверхности. Излучение, достигающее в конечном итоге Земли, исходит из тонкого поверхностного слоя Солнца, называемого фотосферой (рис. 5.10).

Электромагнитное излучение фотосферы Солнца распространяется в космическом пространстве со скоростью света (300 000 км/с) в виде расходящихся лучей (рис. 5.11).

Мощность излучения Солнца (3,8·10 2 0 МВт) очень велика. Энергия, излучаемая Солнцем каждый день, является источником жизни на Земле. Она поддерживает в газообразном состоянии земную атмосферу, постоянно нагревает сушу и водоёмы, даёт энергию ветрам и водопадам, морским течениям и волнам, обеспечивает жизнедеятельность животных и растений. Часть солнечной энергии запасена в недрах Земли в виде каменного угля, нефти, природного газа и других полезных ископаемых. Всё это подчёркивает роль Солнца как первичного источника энергии.

Рис. 5.10. Схема строения Солнца: 1 – ядро; 2 – конвективная зона; 3 – фотосфера

Рис. 5.11. Прохождение солнечных лучей через атмосферу

Среднее количество солнечной энергии, попадающей в атмосферу Земли, огромно – около 1,353 кВт/м 2, или 178 000 ТВт. Гораздо меньшее её количество достигает поверхности Земли, а доля, которую можно использовать, ещё меньше. Тем не менее, солнечная энергия и возобновляемое сырьё представляют собой такой ресурсный потенциал, который намного превышает потенциал ископаемых ресурсов. Объём энергии, ежегодно даваемый Земле Солнцем, в 15 000 раз больше годового потребления атомной энергии и энергии из ископаемых источников. Одной Италии оно даёт в 6 раз больше энергии, чем используется в течение года во всём мире. Ежегодная производительность фотосинтеза флоры в 10 000 раз превышает годовую производительность химической промышленности

всего мира. Это значит, что в перспективе есть возможность заменить весь потенциал ископаемых ресурсов ресурсами солнечной энергии.

Иногда мы не вполне осознаём, что имеем дело с самым, может быть, феноменальным явлением природы: на нашу планету непрерывно низвергается нескончаемый поток энергии.

Эта энергия доступна всем и каждому. Её практически неограниченное количество. Она экологична, ничего не загрязняет, ничего не нарушает, ни во что не врывается губительным диссонансом (за немногими исключениями). Она даёт жизнь всему сущему на Земле. Больше того, эта энергия даровая. Она разлита повсюду: бери, сколько хочешь, никаких вроде бы препятствий. Поток её постоянен, независимо от того, используем мы его или нет.

В общем можно сказать, что это идеальная энергия. Тогда почему же вклад солнечного излучения в топливно-энергетический ба

Если бы за последние тридцать лет на разработку получения солнечной энергии было затрачено столько же сил и средств, сколько на получение атомной энергии, то к 2000 году «солнечный ток» мог бы заменить атомный. К такому выводу пришли немецкие учёные.

Энергетическая отдача Солнца равнозначна сжиганию или превращению в энергию массы в количестве 4,2·10 6 т в секунду.

Земля, находящаяся на расстоянии 150 млн.км от Солнца, получает приблизительно 2 миллиардные доли его общего излучения.

Общее количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли за год, в 50 раз превышает всю энергию, которую можно получить из доказанных запасов ископаемого топлива, и в 35 000 раз превышает нынешнее ежегодное потребление энергии в мире.

За неделю на территорию России поступает солнечная энергия, превышающая энергию всех российских ресурсов нефти, газа, угля и урана.

ланс всех стран Земли ничтожен? Очевидно, чтобы всерьёз пустить его в дело и сделать этот вклад весомым, необходимо выполнить несколько главных условий.

При всех достоинствах солнечной энергии её использование сегодня является самым затратным (рис. 5.12). Следовательно, надо совершенствовать существующие технологии преобразования солнечной энергии с целью увеличения их эффективности и снижения стоимости.

Очень рассеянным, неплотным потоком приходит на Землю излучение нашего светила. Надо его как-то сгущать, искать эффективные способы его концентрации.

Для создания солнечных орбитальных электростанций придётся научиться собирать в космосе гигантские и одновременно лёгкие конструкции. С панели площадью в 100 км 2 можно снимать мощность около 10 миллионов киловатт. Надо обеспечить передачу этой энергии на Землю, иметь многоразовые транспортные средства для доставки грузов на орбиту.

Для получения фотоэлектрохимических солнечных элементов, эффективно абсорбирующих свет и имеющих приемлемые КПД, необходимо от научных разработок перейти к промышленному освоению и коммерческому применению наноструктурных технологий.

Важное условие использования солнечной энергии – объединение в одном устройстве фотогальванических элементов с процессом электролиза с целью получения кислорода и водорода.

Солнечная энергетика относится к наиболее материалоёмким видам производства энергии. Крупномасштабное её использование потребует разработки новых материалов, увеличения добычи сырья и роста трудовых ресурсов для его обогащения.

Характеризуя потенциал солнечной энергии, нельзя не сказать о сенсационном сообщении журнала «Examiner»: люди могут питаться энергией Солнца. Так утверждает 663летний инженер3механик из Калькутты Ратан Манег. Начиная с 1995 г. он не пот3 ребляет твёрдой пищи. Чувство голода по3 давляет, впитывая глазами солнечную энергию. Манег убеждён, что люди способны изменить потребности своего организма очень простым способом – нужно смотреть на Солнце в первую часть рассвета или же на его закате, стоя на земле босыми ногами. Через несколько дней тренировок можно по3 чувствовать, как энергия солнечных лучей проникает в тело через глаза. Головной мозг начинает использовать свои незадейство3 ванные ресурсы, питая организм. По призна3 нию Манега, солнечная энергия избавляет человека не только от физических, но и от различных психических недугов. Этот фено3 мен уже три года изучает команда индий3 ских врачей, а недавно к ним присоединились американские ученые. Результаты его обсле3 дования специалистами из Университета Томаса Джефферсона в Филадельфии пока3 зали, что индус действительно абсолютно здоров.

Рис. 5.12. Стоимость электроэнергии, получаемой в США за счет возобновляемых источников энергии

Симптомы грядущей катастрофы видны в ухудшении экологической обстановки, безудержном росте населения, усилении политической напряжённости и в других направлениях. Становится очевидным, что подобное неуправляемое развитие цивилизации продолжаться не может.

Одна из главнейших задач нового столетия – уменьшить техногенное влияние на климат Земли. При этом альтернатива – солнечная энергетика. Солнечные (как наземные, так и космические) электростанции, солнечные и термальные батареи, солнечные пруды, гелиохимия, солнечно-водородная энергетика, солнечные термовоздушные электростанции, системы биоконверсии – это всего лишь наиболее яркие вехи, штрихи, отдельные черточки того сценария, который пишется на наших глазах и который можно назвать завтрашним днём энергетики.

К этому дню путь долог, непрост и тернист. Но у человечества нет другого выбора. Солнечная энергия с точки зрения экологии действительно идеальна, поскольку не нарушает равновесия в природе. Поэтому усилия мирового сообщества, задачи международного сотрудничества должны быть сконцентрированы и направлены на скорейшее преодоление этого пути к эре энергетического изобилия.

Системы солнечных электростанций, за счет своего к.п.д., будут иметь в будущем очень широкое коммерческое использование

Использование солнечной энергии — Science Learning Hub

Добавить в коллекцию

+ Создать новую коллекцию

Солнечная энергия преобразуется в другие формы энергии для использования на Земле — энергия для пищи (химическая энергия), электрическая энергия и тепловая энергия .

Еда

Солнечная энергия (солнечный свет) имеет решающее значение для нашего выживания на Земле. Солнечный свет (видимый свет) падает на листья растений, где происходит процесс, называемый фотосинтезом. Энергия (красный и синий свет), которую растения поглощают от Солнца, является источником энергии для создания простых сахаров, которые затем превращаются в крахмал для хранения. Затем растение может использовать этот запас энергии для роста. Когда мы едим растения, запасенная химическая энергия растения передается нам. Это дает нам запас энергии для всех наших жизненных процессов, таких как рост, движение, создание звуков и дыхание. Вся жизнь зависит от энергии Солнца.

Электричество

Точно так же, как солнечная энергия преобразуется в полезную форму энергии в растениях и животных (через пищевую цепь), ученые обнаружили, что мы также можем преобразовывать солнечную энергию в электрическую энергию (электричество) для наших нужд.

В настоящее время существует как минимум 2 способа преобразования солнечной энергии в электричество:

Солнечные (фотогальванические) элементы используются для преобразования энергии солнечного света в электричество.
Концентрация солнечной энергии (CSP) позволяет большой площади солнечного света попадать в желоб, где солнечные коллекторы (линзы, зеркала и системы слежения) концентрируют его в луч, который кипит жидкость для производства пара, который приводит в движение турбины для производства электроэнергии.

Использование солнечной энергии для производства электроэнергии экологически безопасно. Он не производит парниковых газов или других выбросов в атмосферу. Основным компонентом для этого производства электроэнергии является просто солнечный свет. Использование этого источника энергии означает, что мы можем сократить использование ископаемого топлива, которое является ограниченным ресурсом.

Благодаря новым технологиям яркий солнечный свет не нужен для выработки электроэнергии из солнечной энергии. Солнечные батареи могут работать в хмурые дни, если температура умеренная.

Солнечная энергия может использоваться для электроснабжения в слаборазвитых странах, где нет доступа к электричеству, но много солнечного света (например, в некоторых африканских странах). Солнечные электростанции могут быть установлены для обеспечения электроэнергией целой деревни.

Нагрев

Ученые обнаружили, что темные объекты нагреваются на Солнце теплее, чем светлые. Это связано с тем, что темные цвета поглощают больше световой энергии. Световая энергия солнца заставляет частицы объекта вибрировать, превращая световую энергию в тепловую. Затем тепловая энергия излучается в виде инфракрасного света. В статье «Тепловая энергия» эти процессы объясняются более подробно.

Темные объекты нагреваются и остывают быстрее, чем светлые, потому что они лучше поглощают и излучают инфракрасный свет. Материалы, которые плохо поглощают видимый свет, снова отражают его. Вот почему эти объекты кажутся светлыми. Тогда светлые объекты отражают большую часть световой энергии и, следовательно, холоднее, чем более темные объекты.

Пассивный обогрев — это когда солнце нагревает объекты без дополнительной помощи. Таким образом, Солнце прогревает здания через крышу, стены и окна. Здания в более прохладных странах часто проектируются лицом к солнцу, чтобы улавливать много солнечной тепловой энергии. Покраска стен в темные или черные цвета делает поверхности очень хорошими для поглощения света для производства тепловой энергии. В жарких частях мира люди красят свои дома в белый или другие более светлые тона, чтобы отражать солнечную энергию и сохранять прохладу в своих домах.

Воду можно нагревать с помощью солнечной энергии. Это делается с помощью солнечных коллекторов. Солнечные коллекторы улавливают и поглощают энергию Солнца. Как правило, солнечный коллектор состоит из трех слоев. Первый слой – это прозрачный слой, который пропускает солнечные лучи. Нижний слой окрашен в черный цвет, чтобы поглощать как можно больше солнечной энергии (которая затем излучается в виде тепловой энергии). Между этими слоями находятся трубы, заполненные водой, которая нагревается за счет излучаемой тепловой энергии. Затем трубы передают тепловую энергию воде. Нагретую воду можно использовать для хозяйственных нужд, для обогрева внутренних помещений дома (через изолированные трубы) или для бассейнов.

Тепловая энергия также может собираться с помощью больших массивов зеркал в качестве солнечных коллекторов. В некоторых отраслях промышленности (например, при рафинировании металлов и обжиге керамики) зеркала используются для фокусировки солнечного света на духовке или топке. Температура в этих печах достигает более 3300°C.

Природа науки

Ученые должны изучить будущие потребности в энергии. В отличие от ископаемого топлива, солнечная энергия никогда не иссякнет, и она бесплатна — устойчивый вариант для развития в качестве источника энергии. Ученые часто «вынуждены» исследовать определенные области науки из-за необходимости.

Идеи для занятий

С помощью этих практических занятий учащиеся могут изучить преобразование энергии в тепловую Использование тепловой энергии, Изучение солнечной энергии и Изготовление солнечной печи.

Мероприятие «Мауи и Солнце» использует легенду маори, чтобы представить концепцию использования Солнца как солнечной энергии.

Дополнительные ресурсы для учителей включают Альтернативные представления об энергии и план занятий.

Опубликовано 9 августа 2010 г. Статьи Reference Hub

Перейти к полному глоссарию

Добавить 0 элементов в коллекцию

+ Создать новую коллекцию

Скачать 0 элементов

Скачать все

Solar Power | UC Davis

Что такое солнечная энергия?

70 процентов солнечной энергии, поглощаемой Землей в год, составляют примерно 3,85 миллиона эксаджоулей. (UC Davis)

Солнечная энергия — это энергия, получаемая от солнца, которая преобразуется в различные виды энергии, включая тепловую и электрическую.

Множество инновационных и развивающихся технологий, в том числе фотогальваника, солнечная тепловая энергия, солнечное отопление и многое другое, используются для использования тепла и света, которые преобразуются в тепловую или электрическую энергию.

Солнечная энергия считается экологически чистой и является одним из самых распространенных доступных возобновляемых источников энергии.

Как работает солнечная энергия

Около 30 процентов поступающего солнечного излучения отражается в космос и не играет никакой роли в климатической системе Земли. Из оставшихся 70 процентов 23 процента поступающей солнечной радиации поглощаются атмосферой либо водяным паром, атмосферными частицами, пылью и озоном. Остальные 47 процентов проходят через атмосферу и поглощаются сушей и морем Земли, что составляет почти 71 процент всего мира.

Только около 30 процентов солнечной энергии отклоняется атмосферой Земли. Остальные 70 процентов поглощаются на Земле. (UC Davis)

70 процентов солнечной энергии, поглощаемой Землей в год, составляют примерно 3,85 миллиона эксаджоулей. Другими словами, количества солнечной энергии, падающей на Землю за один час, более чем достаточно для питания мира в течение одного года. Однако то, как солнечная энергия улавливается и хранится, становится еще более интересным.

Методы активной солнечной генерации, такие как внедрение систем солнечных тепловых коллекторов, подобных этим, преобразуют солнечный свет в тепловую или электрическую энергию. (Калифорнийский университет в Дэвисе)

Использование солнечной энергии

Доказано, что использование возобновляемых источников энергии снижает выбросы парниковых газов и загрязнение воздуха. Часто называемая «зеленой энергией», солнечная энергия является лишь одним из видов возобновляемых источников энергии. Использование солнечной энергии зависит от ряда факторов, включая географию и технологии. Технология, используемая для использования солнечной энергии, характеризуется как активная или пассивная, в зависимости от того, как она улавливает и перерабатывает солнечный свет в пригодную для использования солнечную энергию.

Активные солнечные технологии собирают солнечное излучение, которое затем преобразуется в различные источники энергии. Активные солнечные технологии включают в себя использование фотогальваники, концентрированной солнечной энергии, систем солнечных тепловых коллекторов и других систем для преобразования солнечного света.

Активные солнечные технологии

Система Ivanpah Solar Electric Generating System – это концентрированная солнечная тепловая электростанция в пустыне Мохаве в Калифорнии.

Солнечная энергия источник для процессов происходящих: Впиши пропущенное слово в определение: Солнечная энергия —