Принципи та використання сонячної енергії

З моменту зародження життя на Землі, вона вижила в основному завдяки енергії теплового випромінювання, що надається сонцем, і з давніх часів люди знали, як сушити предмети сонячним світлом і використовувати його як спосіб приготування їжі, наприклад виготовлення солі та засолювання риби.

У разі зменшення викопного палива, сонячна енергія стала важливою частиною людського використання енергії та продовжує розвиватися. Сонячна енергія використовується двома способами: фототермічне перетворення та фотоелектричне перетворення, і сонячна енергія є новим джерелом відновлюваної енергії.

Що таке сонячна енергія

Сонячна енергія є відновлюваним джерелом енергії. Це енергія теплового випромінювання Сонця (побачити три способи передачі теплової енергії: випромінювання), яка в основному проявляється в тому, що часто називають сонячними променями. У нові часи, зазвичай використовується для виробництва електроенергії або для забезпечення енергією водонагрівачів. Сонячна енергія в більш широкому сенсі також включає вітрову, хімічний, і водна енергія землі.

Принципи сонячної енергії

Сонячна енергія генерується з випромінювання Сонця шляхом вивільнення величезної кількості ядерної енергії в результаті воднево-гелієвого термоядерного синтезу в атомах водню всередині Сонця.. Переважна більшість енергії, необхідної людям, надходить прямо чи опосередковано від сонця. Рослини виділяють кисень і поглинають вуглекислий газ за допомогою фотосинтезу, і перетворювати сонячну енергію в хімічну для зберігання на заводі. Викопне паливо, наприклад вугілля, масло, і природний газ також є первинними джерелами енергії, які утворилися протягом тривалих геологічних періодів з рослин і тварин, похованих у землі в стародавні часи. Енергія в самій Землі зазвичай називається енергією, пов'язаною з тепловою енергією всередині Землі та енергією, пов'язаною з атомними ядерними реакціями.

Хоча енергія, що випромінюється Сонцем в атмосферу Землі, лише одна 2.2 мільярдні частки його загальної випромінюваної енергії, це вже так високо, як 173,000 TW, це означає, що енергія Сонця, що потрапляє на Землю щосекунди, еквівалентна 5 мільйонів тонн вугілля, а енергія, що потрапляє на Землю щосекунди, становить 1,465×10^14 Джоулів. Вітер, води, різниця температур океану, хвиля, і енергія біомаси на землі вся походить від сонця; навіть викопне паливо на землі (наприклад вугілля, масло, природний газ, тощо) це сонячна енергія, яка зберігається з давніх часів, тому сфера застосування сонячної енергії в широкому розумінні дуже велика, тоді як сонячна енергія у вузькому розумінні обмежується прямим перетворенням енергії сонячного випромінювання у фототеплову, фотоелектричні та фотохімічні.

Класифікація сонячної енергії

Фотоелектричні

Модуль фотоелектричної панелі — це пристрій для вироблення електроенергії, який генерує постійний струм під дією сонячного світла і складається з твердих фотоелектричних елементів, виготовлених майже повністю з напівпровідникових матеріалів., наприклад кремній. Прості фотоелектричні елементи можуть забезпечити енергією годинники та комп’ютери, тоді як більш складні фотоелектричні системи може забезпечити освітлення будинків, а також світлофори та системи спостереження, які підключаються до електромережі. Модулі фотоелектричних панелей можуть бути виготовлені в різних формах, і модулі можуть бути підключені для отримання більшої кількості електроенергії. Фотоелектричні панелі можна використовувати на дахах і поверхнях будівель, або навіть як частина вікон, мансардні вікна, або пристрої для затінення, і ці фотоелектричні установки часто називають прикріпленими до будівлі фотоелектричними системами.

Фототермічний

Сучасна сонячна теплова технологія агрегує сонячне світло та використовує його енергію для виробництва гарячої води, пар, і електрику. На додаток до використання відповідних технологій для збору сонячної енергії, Будівлі можуть використовувати сонячне світло та тепло, включивши відповідне обладнання у свій дизайн, наприклад гігантські вікна, що виходять на південь, або будівельні матеріали, які поглинають і повільно віддають сонячне тепло.