Ang enerhiya ng solar ay anumang uri ng enerhiya na nabuo ng araw.

Ang enerhiya ng solar ay nilikha ng nuclear fusion na nagaganap sa araw. Ang pagsasanib ay nangyayari kapag ang mga proton ng hydrogen atoms ay marahas na bumangga sa core ng araw at fuse upang lumikha ng isang helium atom.

Ang prosesong ito, na kilala bilang isang reaksyon ng chain ng PP (proton-proton), ay nagpapalabas ng napakalaking halaga ng enerhiya. Sa core nito, ang araw ay nag -fuse ng halos 620 milyong metriko tonelada ng hydrogen tuwing segundo. Ang reaksyon ng chain ng PP ay nangyayari sa iba pang mga bituin na tungkol sa laki ng ating araw, at nagbibigay sa kanila ng patuloy na enerhiya at init. Ang temperatura para sa mga bituin na ito ay nasa paligid ng 4 milyong degree sa Kelvin scale (tungkol sa 4 milyong degree Celsius, 7 milyong degree Fahrenheit).

Sa mga bituin na halos 1.3 beses na mas malaki kaysa sa araw, ang siklo ng CNO ay nagtutulak ng paglikha ng enerhiya. Ang cycle ng CNO ay nagko -convert din ng hydrogen sa helium, ngunit umaasa sa carbon, nitrogen, at oxygen (C, N, at O) na gawin ito. Sa kasalukuyan, mas mababa sa dalawang porsyento ng enerhiya ng araw ay nilikha ng siklo ng CNO.

Ang nuclear fusion sa pamamagitan ng reaksyon ng chain ng PP o CNO cycle ay naglalabas ng napakalaking halaga ng enerhiya sa anyo ng mga alon at mga particle. Ang enerhiya ng solar ay patuloy na dumadaloy palayo sa araw at sa buong solar system. Ang enerhiya ng solar ay nagpapainit sa lupa, nagiging sanhi ng hangin at panahon, at nagpapanatili ng buhay ng halaman at hayop.

Ang enerhiya, init, at ilaw mula sa araw ay dumadaloy palayo sa anyo ng electromagnetic radiation (EMR).

Ang electromagnetic spectrum ay umiiral bilang mga alon ng iba't ibang mga frequency at haba ng haba. Ang dalas ng isang alon ay kumakatawan kung gaano karaming beses na inuulit ng alon ang sarili sa isang tiyak na yunit ng oras. Ang mga alon na may napaka-maikling haba ng haba ay ulitin ang kanilang mga sarili nang maraming beses sa isang naibigay na yunit ng oras, kaya ang mga ito ay mataas na dalas. Sa kaibahan, ang mga mababang-dalas na alon ay may mas mahabang haba ng haba.

Ang karamihan ng mga electromagnetic waves ay hindi nakikita sa amin. Ang pinaka-mataas na dalas na alon na inilabas ng araw ay mga gamma ray, x-ray, at ultraviolet radiation (UV ray). Ang pinaka -nakakapinsalang mga sinag ng UV ay halos ganap na nasisipsip ng kapaligiran ng Earth. Hindi gaanong makapangyarihang mga sinag ng UV ang naglalakbay sa kapaligiran, at maaaring maging sanhi ng sunog ng araw.

Ang araw ay naglalabas din ng infrared radiation, na ang mga alon ay mas mababa sa dalas. Karamihan sa init mula sa araw ay dumating habang ang enerhiya ng infrared.

Ang sandwiched sa pagitan ng infrared at UV ay ang nakikitang spectrum, na naglalaman ng lahat ng mga kulay na nakikita natin sa Earth. Ang kulay pula ay may pinakamahabang haba ng haba (pinakamalapit sa infrared), at ang lila (pinakamalapit sa UV) ang pinakamaikling.

Likas na enerhiya ng solar

Epekto ng greenhouse
Ang mga infrared, nakikita, at mga alon ng UV na umaabot sa Earth ay nakikibahagi sa isang proseso ng pag-init ng planeta at posible ang buhay-ang tinatawag na "greenhouse effect."

Humigit -kumulang 30 porsyento ng enerhiya ng solar na umabot sa lupa ay makikita pabalik sa kalawakan. Ang natitira ay nasisipsip sa kapaligiran ng Earth. Ang radiation ay nagpapainit sa ibabaw ng lupa, at ang ibabaw ay sumasalamin sa ilan sa enerhiya na bumalik sa anyo ng mga infrared waves. Habang tumataas sila sa kapaligiran, naharang sila ng mga gas ng greenhouse, tulad ng singaw ng tubig at carbon dioxide.

Ang mga gas ng greenhouse ay bitag ang init na sumasalamin sa pag -back up sa kapaligiran. Sa ganitong paraan, kumikilos sila tulad ng mga dingding ng salamin ng isang greenhouse. Ang epekto ng greenhouse na ito ay nagpapanatili ng sapat na init sa lupa upang mapanatili ang buhay.

Photosynthesis
Halos lahat ng buhay sa mundo ay nakasalalay sa solar energy para sa pagkain, direkta o hindi tuwiran.

Ang mga tagagawa ay direktang umaasa sa solar energy. Sinisipsip nila ang sikat ng araw at binago ito sa mga sustansya sa pamamagitan ng isang proseso na tinatawag na fotosintesis. Ang mga tagagawa, na tinatawag ding autotrophs, ay may kasamang mga halaman, algae, bakterya, at fungi. Ang Autotrophs ay ang pundasyon ng web web.

Ang mga mamimili ay umaasa sa mga prodyuser para sa mga sustansya. Ang mga herbivores, carnivores, omnivores, at detritivores ay umaasa sa solar energy nang hindi direkta. Ang mga Herbivores ay kumakain ng mga halaman at iba pang mga prodyuser. Ang mga carnivores at omnivores ay kumakain ng parehong mga prodyuser at halamang gulay. Ang mga detritivores ay nabubulok ang halaman at hayop sa pamamagitan ng pag -ubos nito.

Fossil fuels
Ang photosynthesis ay may pananagutan din para sa lahat ng mga fossil fuels sa Earth. Tinantiya ng mga siyentipiko na mga tatlong bilyong taon na ang nakalilipas, ang unang autotrophs ay umusbong sa mga setting ng aquatic. Pinayagan ng sikat ng araw ang buhay ng halaman na umunlad at magbago. Matapos mamatay ang mga autotroph, nabulok sila at lumipat nang mas malalim sa lupa, kung minsan libu -libong metro. Ang prosesong ito ay nagpatuloy sa milyun -milyong taon.

Sa ilalim ng matinding presyur at mataas na temperatura, ang mga ito ay nananatiling kung ano ang alam natin bilang mga fossil fuels. Ang mga microorganism ay naging petrolyo, natural gas, at karbon.

Ang mga tao ay nakabuo ng mga proseso para sa pagkuha ng mga fossil fuels na ito at ginagamit ang mga ito para sa enerhiya. Gayunpaman, ang mga fossil fuels ay isang hindi mapagkukunang mapagkukunan. Tumatagal sila ng milyun -milyong taon upang mabuo.

Pag -gamit ng enerhiya ng solar

Ang enerhiya ng solar ay isang nababago na mapagkukunan, at maraming mga teknolohiya ang maaaring mag -ani nang direkta para magamit sa mga bahay, negosyo, paaralan, at ospital. Ang ilang mga teknolohiya ng solar na enerhiya ay kinabibilangan ng mga photovoltaic cells at panel, puro solar energy, at solar architecture.

Mayroong iba't ibang mga paraan ng pagkuha ng solar radiation at pag -convert ito sa magagamit na enerhiya. Ang mga pamamaraan ay gumagamit ng alinman sa aktibong solar energy o passive solar energy.

Ang mga aktibong teknolohiya ng solar ay gumagamit ng mga de -koryenteng o mekanikal na aparato upang aktibong mai -convert ang solar energy sa isa pang anyo ng enerhiya, madalas na init o kuryente. Ang mga passive solar na teknolohiya ay hindi gumagamit ng anumang mga panlabas na aparato. Sa halip, sinasamantala nila ang lokal na klima sa mga istruktura ng init sa panahon ng taglamig, at sumasalamin sa init sa panahon ng tag -araw.

Photovoltaics

Ang Photovoltaics ay isang anyo ng aktibong teknolohiyang solar na natuklasan noong 1839 ng 19-taong-gulang na pisika ng Pransya na si Alexandre-Edmond Becquerel. Natuklasan ni Becquerel na kapag inilagay niya ang pilak-chloride sa isang acidic solution at inilantad ito sa sikat ng araw, ang mga platinum na electrodes na nakakabit dito ay nabuo ng isang electric current. Ang prosesong ito ng pagbuo ng kuryente nang direkta mula sa solar radiation ay tinatawag na photovoltaic effect, o photovoltaics.

Ngayon, ang photovoltaics ay marahil ang pinaka pamilyar na paraan upang magamit ang solar energy. Ang mga Photovoltaic arrays ay karaniwang nagsasangkot ng mga solar panel, isang koleksyon ng dose -dosenang o kahit na daan -daang mga solar cells.

Ang bawat solar cell ay naglalaman ng isang semiconductor, na karaniwang gawa sa silikon. Kapag ang semiconductor ay sumisipsip ng sikat ng araw, kumatok ito ng mga electron. Ang isang de -koryenteng patlang ay nagdidirekta sa mga maluwag na electron na ito sa isang electric current, na dumadaloy sa isang direksyon. Ang mga contact sa metal sa tuktok at ibaba ng isang solar cell ay direktang direktang sa isang panlabas na bagay. Ang panlabas na bagay ay maaaring kasing liit ng isang solar-powered calculator o kasing laki ng isang istasyon ng kuryente.

Ang Photovoltaics ay unang malawakang ginamit sa spacecraft. Maraming mga satellite, kabilang ang International Space Station (ISS), ay nagtatampok ng malawak, mapanimdim na "mga pakpak" ng mga solar panel. Ang ISS ay may dalawang mga pakpak ng solar array (saws), bawat isa ay gumagamit ng halos 33,000 solar cells. Ang mga photovoltaic cells na ito ay nagbibigay ng lahat ng koryente sa ISS, na nagpapahintulot sa mga astronaut na mapatakbo ang istasyon, ligtas na mabuhay sa espasyo nang maraming buwan, at magsagawa ng mga eksperimento sa pang -agham at engineering.

Ang mga istasyon ng kapangyarihan ng Photovoltaic ay itinayo sa buong mundo. Ang pinakamalaking istasyon ay nasa Estados Unidos, India, at China. Ang mga istasyon ng kuryente na ito ay naglalabas ng daan -daang mga megawatts ng kuryente, na ginamit upang magbigay ng mga bahay, negosyo, paaralan, at ospital.

Ang teknolohiya ng Photovoltaic ay maaari ring mai -install sa isang mas maliit na sukat. Ang mga solar panel at cell ay maaaring maayos sa mga bubong o panlabas na pader ng mga gusali, na nagbibigay ng koryente para sa istraktura. Maaari silang mailagay sa mga kalsada patungo sa mga light highway. Ang mga solar cells ay maliit na sapat upang mag -kapangyarihan kahit na mas maliit na mga aparato, tulad ng mga calculator, metro ng paradahan, mga basurahan, at mga bomba ng tubig.

Konsentrado na enerhiya ng solar

Ang isa pang uri ng aktibong teknolohiya ng solar ay puro solar energy o puro solar power (CSP). Ang teknolohiya ng CSP ay gumagamit ng mga lente at salamin upang mag -focus (concentrate) na sikat ng araw mula sa isang malaking lugar sa isang mas maliit na lugar. Ang matinding lugar ng radiation ay kumakain ng isang likido, na kung saan ay bumubuo ng kuryente o fuels ng isa pang proseso.

Ang mga solar furnaces ay isang halimbawa ng puro solar power. Maraming iba't ibang mga uri ng mga solar furnaces, kabilang ang mga solar power tower, parabolic troughs, at fresnel reflectors. Ginagamit nila ang parehong pangkalahatang pamamaraan upang makuha at mai -convert ang enerhiya.

Ang mga solar tower tower ay gumagamit ng mga heliostats, flat salamin na sundin ang arko ng araw sa kalangitan. Ang mga salamin ay nakaayos sa paligid ng isang gitnang "kolektor tower," at sumasalamin sa sikat ng araw sa isang puro na sinag ng ilaw na kumikinang sa isang focal point sa tower.

Sa mga nakaraang disenyo ng mga solar tower tower, ang puro na sikat ng araw ay nagpainit ng isang lalagyan ng tubig, na gumawa ng singaw na pinalakas ang isang turbine. Karamihan sa mga kamakailan -lamang, ang ilang mga solar tower tower ay gumagamit ng likidong sodium, na may mas mataas na kapasidad ng init at nagpapanatili ng init sa mas mahabang panahon. Nangangahulugan ito na ang likido ay hindi lamang umabot sa temperatura ng 773 hanggang 1,273K (500 ° hanggang 1,000 ° C o 932 ° hanggang 1,832 ° F), ngunit maaari itong magpatuloy na kumulo ng tubig at makabuo ng kapangyarihan kahit na ang araw ay hindi nagniningning.

Ang mga parabolic trough at fresnel reflectors ay gumagamit din ng CSP, ngunit naiiba ang kanilang mga salamin. Ang mga parabolic mirrors ay hubog, na may isang hugis na katulad ng isang saddle. Ang mga reflector ng Fresnel ay gumagamit ng flat, manipis na mga piraso ng salamin upang makuha ang sikat ng araw at idirekta ito sa isang tubo ng likido. Ang mga reflector ng Fresnel ay may mas maraming lugar sa ibabaw kaysa sa mga parabolic trough at maaaring tumutok ang enerhiya ng araw sa halos 30 beses na normal na intensity nito.

Ang mga concentrated solar power plant ay unang binuo noong 1980s. Ang pinakamalaking pasilidad sa mundo ay isang serye ng mga halaman sa Mojave Desert sa estado ng US ng California. Ang Solar Energy Generating System (SEGS) ay bumubuo ng higit sa 650 gigawatt-hour ng kuryente bawat taon. Ang iba pang malaki at epektibong halaman ay binuo sa Espanya at India.

Ang puro solar power ay maaari ring magamit sa isang mas maliit na sukat. Maaari itong makabuo ng init para sa mga solar cooker, halimbawa. Ang mga tao sa mga nayon sa buong mundo ay gumagamit ng mga solar cooker upang pakuluan ang tubig para sa kalinisan at magluto ng pagkain.

Nagbibigay ang mga solar cooker ng maraming pakinabang sa mga stoves na nasusunog ng kahoy: hindi sila isang peligro ng sunog, hindi makagawa ng usok, hindi nangangailangan ng gasolina, at bawasan ang pagkawala ng tirahan sa mga kagubatan kung saan ang mga puno ay maani para sa gasolina. Pinapayagan din ng mga solar cooker ang mga tagabaryo na ituloy ang oras para sa edukasyon, negosyo, kalusugan, o pamilya sa oras na dati nang ginamit para sa pangangalap ng kahoy na panggatong. Ang mga solar cooker ay ginagamit sa mga lugar na magkakaibang bilang Chad, Israel, India, at Peru.

Solar Architecture

Sa buong kurso ng isang araw, ang enerhiya ng solar ay bahagi ng proseso ng thermal convection, o ang paggalaw ng init mula sa isang mas mainit na espasyo sa isang mas malamig. Kapag sumisikat ang araw, nagsisimula itong magpainit ng mga bagay at materyal sa mundo. Sa buong araw, ang mga materyales na ito ay sumisipsip ng init mula sa solar radiation. Sa gabi, kapag ang araw ay sumisikat at ang kapaligiran ay pinalamig, ang mga materyales ay naglalabas ng kanilang init pabalik sa kapaligiran.

Passive Solar Energy Techniques Sinasamantala ang natural na proseso ng pag -init at paglamig.

Ang mga tahanan at iba pang mga gusali ay gumagamit ng passive solar energy upang ipamahagi ang init nang maayos at murang. Ang pagkalkula ng "thermal mass" ng isang gusali ay isang halimbawa nito. Ang thermal mass ng isang gusali ay ang karamihan sa materyal na pinainit sa buong araw. Ang mga halimbawa ng thermal mass ng isang gusali ay kahoy, metal, kongkreto, luad, bato, o putik. Sa gabi, pinakawalan ng thermal mass ang init nito pabalik sa silid. Ang mga epektibong sistema ng bentilasyon - mga hallways, windows, at air ducts - ay ipinamamahagi ang pinainit na hangin at mapanatili ang isang katamtaman, pare -pareho ang panloob na temperatura.

Ang passive solar na teknolohiya ay madalas na kasangkot sa disenyo ng isang gusali. Halimbawa, sa yugto ng pagpaplano ng konstruksyon, ang inhinyero o arkitekto ay maaaring ihanay ang gusali sa pang -araw -araw na landas ng araw upang makatanggap ng kanais -nais na halaga ng sikat ng araw. Ang pamamaraang ito ay isinasaalang -alang ang latitude, taas, at karaniwang takip ng ulap ng isang tiyak na lugar. Bilang karagdagan, ang mga gusali ay maaaring itayo o muling mai -retrofitted upang magkaroon ng thermal pagkakabukod, thermal mass, o labis na shading.

Ang iba pang mga halimbawa ng passive solar architecture ay mga cool na bubong, nagliliwanag na hadlang, at berdeng bubong. Ang mga cool na bubong ay pininturahan ng puti, at sumasalamin sa radiation ng araw sa halip na sumipsip ito. Ang puting ibabaw ay binabawasan ang dami ng init na umaabot sa loob ng gusali, na kung saan ay binabawasan ang dami ng enerhiya na kinakailangan upang palamig ang gusali.

Ang mga nagliliwanag na hadlang ay gumagana nang katulad sa mga cool na bubong. Nagbibigay ang mga ito ng pagkakabukod ng mga lubos na mapanimdim na materyales, tulad ng aluminyo foil. Ang foil ay sumasalamin, sa halip na sumisipsip, init, at maaaring mabawasan ang mga gastos sa paglamig hanggang sa 10 porsyento. Bilang karagdagan sa mga bubong at attics, ang mga nagliliwanag na hadlang ay maaari ring mai -install sa ilalim ng sahig.

Ang mga berdeng bubong ay mga bubong na ganap na natatakpan ng mga halaman. Nangangailangan sila ng lupa at patubig upang suportahan ang mga halaman, at isang hindi tinatagusan ng tubig na layer sa ilalim. Hindi lamang binabawasan ng mga berdeng bubong ang dami ng init na nasisipsip o nawala, ngunit nagbibigay din ng mga halaman. Sa pamamagitan ng photosynthesis, ang mga halaman sa berdeng bubong ay sumisipsip ng carbon dioxide at naglalabas ng oxygen. Sinasala nila ang mga pollutant sa labas ng tubig -ulan at hangin, at na -offset ang ilan sa mga epekto ng paggamit ng enerhiya sa puwang na iyon.

Ang mga berdeng bubong ay naging isang tradisyon sa Scandinavia sa loob ng maraming siglo, at kamakailan lamang ay naging tanyag sa Australia, Western Europe, Canada, at Estados Unidos. Halimbawa, ang Ford Motor Company ay sumasakop sa 42,000 square meters (450,000 square feet) ng mga bubong ng halaman ng pagpupulong sa Dearborn, Michigan, na may mga halaman. Bilang karagdagan sa pagbabawas ng mga paglabas ng gas ng greenhouse, binabawasan ng mga bubong ang runoff ng bagyo sa pamamagitan ng pagsipsip ng ilang sentimetro ng pag -ulan.

Ang mga berdeng bubong at cool na bubong ay maaari ring salungatin ang "Urban Heat Island" na epekto. Sa mga abalang lungsod, ang temperatura ay maaaring palagiang mas mataas kaysa sa mga nakapalibot na lugar. Maraming mga kadahilanan ang nag -aambag sa mga ito: ang mga lungsod ay itinayo ng mga materyales tulad ng aspalto at kongkreto na sumisipsip ng init; Ang mga matataas na gusali ay humarang sa hangin at ang mga epekto ng paglamig nito; at ang mataas na halaga ng init ng basura ay nabuo ng industriya, trapiko, at mataas na populasyon. Ang paggamit ng magagamit na puwang sa bubong upang magtanim ng mga puno, o sumasalamin sa init na may mga puting bubong, ay maaaring bahagyang maibsan ang mga lokal na pagtaas ng temperatura sa mga lunsod o bayan.

Enerhiya ng solar at mga tao

Dahil ang sikat ng araw ay nagniningning lamang ng halos kalahati ng araw sa karamihan ng mga bahagi ng mundo, ang mga teknolohiya ng enerhiya ng solar ay kailangang isama ang mga pamamaraan ng pag -iimbak ng enerhiya sa mga madilim na oras.

Ang mga thermal mass system ay gumagamit ng paraffin wax o iba't ibang anyo ng asin upang maiimbak ang enerhiya sa anyo ng init. Ang mga sistemang Photovoltaic ay maaaring magpadala ng labis na kuryente sa lokal na grid ng kuryente, o itabi ang enerhiya sa mga rechargeable na baterya.

Maraming mga kalamangan at kahinaan sa paggamit ng solar energy.

Kalamangan
Ang isang pangunahing bentahe sa paggamit ng solar energy ay ito ay isang mababagong mapagkukunan. Magkakaroon kami ng isang matatag, walang hanggan na supply ng sikat ng araw para sa isa pang limang bilyong taon. Sa isang oras, ang kapaligiran ng Earth ay tumatanggap ng sapat na sikat ng araw upang mabigyan ng kapangyarihan ang mga pangangailangan ng kuryente ng bawat tao sa mundo sa loob ng isang taon.

Malinis ang enerhiya ng solar. Matapos mabuo ang kagamitan sa teknolohiya ng solar at inilalagay, ang solar energy ay hindi nangangailangan ng gasolina upang gumana. Hindi rin ito naglalabas ng mga gas ng greenhouse o nakakalason na materyales. Ang paggamit ng enerhiya ng solar ay maaaring mabawasan ang epekto sa kapaligiran.

May mga lokasyon kung saan praktikal ang solar energy. Ang mga tahanan at gusali sa mga lugar na may mataas na halaga ng sikat ng araw at mababang takip ng ulap ay may pagkakataon na magamit ang masaganang enerhiya ng araw.

Ang mga solar cooker ay nagbibigay ng isang mahusay na alternatibo sa pagluluto na may mga kahoy na fired stoves-kung saan ang dalawang bilyong tao ay umaasa pa rin. Nagbibigay ang mga solar cooker ng isang mas malinis at mas ligtas na paraan upang mag -sanitize ng tubig at magluto ng pagkain.

Ang enerhiya ng solar ay umaakma sa iba pang mga nababago na mapagkukunan ng enerhiya, tulad ng hangin o hydroelectric na enerhiya.

Ang mga tahanan o negosyo na nag -install ng matagumpay na mga solar panel ay maaaring makagawa ng labis na kuryente. Ang mga may -ari ng bahay o may -ari ng negosyo ay maaaring magbenta ng enerhiya pabalik sa electric provider, pagbabawas o kahit na pagtanggal ng mga bill ng kuryente.

Mga Kakulangan
Ang pangunahing hadlang sa paggamit ng solar energy ay ang kinakailangang kagamitan. Ang mga kagamitan sa teknolohiya ng solar ay mahal. Ang pagbili at pag -install ng kagamitan ay maaaring gastos ng libu -libong dolyar para sa mga indibidwal na tahanan. Bagaman ang gobyerno ay madalas na nag -aalok ng nabawasan na buwis sa mga tao at negosyo na gumagamit ng solar energy, at ang teknolohiya ay maaaring matanggal ang mga bayarin sa kuryente, ang paunang gastos ay masyadong matarik para sa marami na isaalang -alang.

Mabigat din ang mga kagamitan sa enerhiya ng solar. Upang mai -retrofit o mai -install ang mga solar panel sa bubong ng isang gusali, ang bubong ay dapat na malakas, malaki, at nakatuon sa landas ng araw.

Parehong aktibo at passive solar na teknolohiya ay nakasalalay sa mga kadahilanan na wala sa aming kontrol, tulad ng klima at takip ng ulap. Ang mga lokal na lugar ay dapat pag -aralan upang matukoy kung magiging epektibo ang solar power sa lugar na iyon.

Ang sikat ng araw ay dapat na sagana at pare -pareho para sa solar energy upang maging isang mahusay na pagpipilian. Sa karamihan ng mga lugar sa mundo, ang pagkakaiba -iba ng Sunlight ay nagpapahirap na ipatupad bilang ang tanging mapagkukunan ng enerhiya.