Ang solar energy ay anumang uri ng enerhiya na nalilikha ng araw.

Ang solar energy ay nilikha sa pamamagitan ng nuclear fusion na nagaganap sa araw.Ang fusion ay nangyayari kapag ang mga proton ng hydrogen atoms ay marahas na nagbanggaan sa core ng araw at nag-fuse upang lumikha ng isang helium atom.

Ang prosesong ito, na kilala bilang isang PP (proton-proton) chain reaction, ay naglalabas ng napakalaking enerhiya.Sa core nito, ang araw ay nagsasama ng humigit-kumulang 620 milyong metrikong tonelada ng hydrogen bawat segundo.Ang PP chain reaction ay nangyayari sa ibang mga bituin na halos kasing laki ng ating araw, at nagbibigay sa kanila ng tuluy-tuloy na enerhiya at init.Ang temperatura para sa mga bituin na ito ay humigit-kumulang 4 milyong digri sa sukat ng Kelvin (mga 4 milyong digri Celsius, 7 milyong digri Fahrenheit).

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

Ang nuclear fusion ng PP chain reaction o CNO cycle ay naglalabas ng napakalaking dami ng enerhiya sa anyo ng mga alon at particle.Ang solar energy ay patuloy na dumadaloy palayo sa araw at sa buong solar system.Pinapainit ng solar energy ang Earth, nagiging sanhi ng hangin at panahon, at nagpapanatili ng buhay ng halaman at hayop.

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

Umiiral ang electromagnetic spectrum bilang mga wave ng iba't ibang frequency at wavelength.Ang dalas ng alon ay kumakatawan sa kung gaano karaming beses umuulit ang alon sa isang partikular na yunit ng oras.Ang mga alon na may napakaikling wavelength ay umuulit ng ilang beses sa isang partikular na yunit ng oras, kaya mataas ang dalas ng mga ito.Sa kaibahan, ang mga low-frequency wave ay may mas mahabang wavelength.

Ang karamihan sa mga electromagnetic wave ay hindi nakikita sa atin.Ang pinaka-mataas na dalas na alon na ibinubuga ng araw ay gamma ray, X-ray, at ultraviolet radiation (UV rays).Ang pinaka-nakakapinsalang UV rays ay halos ganap na hinihigop ng kapaligiran ng Earth.Ang hindi gaanong malakas na mga sinag ng UV ay naglalakbay sa kapaligiran, at maaaring magdulot ng sunburn.

Ang araw ay naglalabas din ng infrared radiation, na ang mga alon ay mas mababa ang frequency.Karamihan sa init mula sa araw ay dumarating bilang infrared na enerhiya.

Naka-sandwich sa pagitan ng infrared at UV ang nakikitang spectrum, na naglalaman ng lahat ng kulay na nakikita natin sa Earth.Ang kulay pula ay may pinakamahabang wavelength (pinakamalapit sa infrared), at violet (pinakamalapit sa UV) ang pinakamaikli.

Likas na Enerhiya ng Solar

Greenhouse effect
Ang infrared, visible, at UV waves na umaabot sa Earth ay nakikibahagi sa isang proseso ng pag-init ng planeta at ginagawang posible ang buhay—ang tinatawag na “greenhouse effect.”

Humigit-kumulang 30 porsiyento ng solar energy na umaabot sa Earth ay makikita pabalik sa kalawakan.Ang natitira ay hinihigop sa kapaligiran ng Earth.Pinapainit ng radiation ang ibabaw ng Earth, at ang ibabaw ay naglalabas ng ilan sa enerhiya pabalik sa anyo ng mga infrared wave.Habang tumataas sila sa atmospera, naharang ang mga ito ng mga greenhouse gas, tulad ng singaw ng tubig at carbon dioxide.

Kinulong ng mga greenhouse gas ang init na sumasalamin pabalik sa atmospera.Sa ganitong paraan, kumikilos sila tulad ng mga salamin na dingding ng isang greenhouse.Ang epekto ng greenhouse na ito ay nagpapanatili ng sapat na init ng Earth upang mapanatili ang buhay.

Photosynthesis
Halos lahat ng buhay sa Earth ay umaasa sa solar energy para sa pagkain, direkta man o hindi direkta.

Direktang umaasa ang mga producer sa solar energy.Sila ay sumisipsip ng sikat ng araw at nagko-convert ito sa mga sustansya sa pamamagitan ng prosesong tinatawag na photosynthesis.Ang mga producer, na tinatawag ding autotroph, ay kinabibilangan ng mga halaman, algae, bacteria, at fungi.Ang mga autotroph ay ang pundasyon ng food web.

Umaasa ang mga mamimili sa mga producer para sa mga sustansya.Ang mga herbivore, carnivores, omnivores, at detritivores ay hindi direktang umaasa sa solar energy.Ang mga herbivore ay kumakain ng mga halaman at iba pang mga producer.Ang mga carnivore at omnivore ay kumakain ng parehong mga producer at herbivores.Nabubulok ng mga detritivore ang mga halaman at hayop sa pamamagitan ng pagkonsumo nito.

Mga Fossil Fuel
Ang photosynthesis ay responsable din para sa lahat ng fossil fuels sa Earth.Tinataya ng mga siyentipiko na mga tatlong bilyong taon na ang nakalilipas, ang mga unang autotroph ay umunlad sa mga setting ng tubig.Ang liwanag ng araw ay nagpapahintulot sa buhay ng halaman na umunlad at umunlad.Matapos mamatay ang mga autotroph, nabulok sila at lumipat nang mas malalim sa Earth, kung minsan ay libu-libong metro.Ang prosesong ito ay nagpatuloy sa milyun-milyong taon.

Sa ilalim ng matinding presyon at mataas na temperatura, ang mga labi na ito ay naging kilala natin bilang mga fossil fuel.Ang mga mikroorganismo ay naging petrolyo, natural gas, at karbon.

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

Paggamit ng Solar Energy

Ang enerhiya ng solar ay isang nababagong mapagkukunan, at maraming teknolohiya ang maaaring direktang anihin ito para magamit sa mga tahanan, negosyo, paaralan, at ospital.Kasama sa ilang teknolohiya ng solar energy ang mga photovoltaic cell at panel, concentrated solar energy, at solar architecture.

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

Ang mga aktibong solar na teknolohiya ay gumagamit ng mga de-koryente o mekanikal na aparato upang aktibong i-convert ang solar energy sa isa pang anyo ng enerhiya, kadalasang 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 upang magpainit ng mga istruktura sa panahon ng taglamig, at nagpapakita ng init sa panahon ng tag-araw.

Photovoltaics

Ang photovoltaics ay isang anyo ng aktibong solar technology na natuklasan noong 1839 ng 19-taong-gulang na French physicist na si Alexandre-Edmond Becquerel.Natuklasan ni Becquerel na kapag inilagay niya ang silver-chloride sa isang acidic na solusyon at inilantad ito sa sikat ng araw, ang mga platinum electrodes na nakakabit dito ay nakabuo ng 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 pinakapamilyar na paraan upang magamit ang solar energy.Ang mga photovoltaic array ay kadalasang kinabibilangan ng mga solar panel, isang koleksyon ng dose-dosenang o kahit na daan-daang solar cell.

Ang bawat solar cell ay naglalaman ng isang semiconductor, karaniwang gawa sa silikon.Kapag ang semiconductor ay sumisipsip ng sikat ng araw, ito ay nagpapakawala ng mga electron.Ang isang electrical field ay nagdidirekta sa mga maluwag na electron na ito sa isang electric current, na dumadaloy sa isang direksyon.Ang mga metal na contact sa itaas at ibaba ng isang solar cell ay nagdidirekta ng kasalukuyang iyon sa isang panlabas na bagay.Ang panlabas na bagay ay maaaring kasing liit ng solar-powered calculator o kasing laki ng power station.

Ang photovoltaics ay unang malawak na ginamit sa spacecraft.Maraming satelayt, kabilang ang International Space Station (ISS), ay nagtatampok ng malalawak, mapanimdim na "mga pakpak" ng mga solar panel.Ang ISS ay may dalawang solar array wings (SAW), bawat isa ay gumagamit ng humigit-kumulang 33,000 solar cell.Ang mga photovoltaic cell na ito ay nagbibigay ng lahat ng kuryente sa ISS, na nagpapahintulot sa mga astronaut na patakbuhin ang istasyon, ligtas na manirahan sa kalawakan sa loob ng ilang buwan sa isang pagkakataon, at magsagawa ng mga eksperimento sa siyensya at engineering.

Ang mga photovoltaic power station 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 megawatts ng kuryente, na ginagamit sa pagbibigay ng mga tahanan, negosyo, paaralan, at mga ospital.

Ang teknolohiyang photovoltaic ay maaari ding i-install sa mas maliit na sukat.Ang mga solar panel at cell ay maaaring maayos sa mga bubong o panlabas na dingding ng mga gusali, na nagbibigay ng kuryente para sa istraktura.Maaari silang ilagay sa kahabaan ng mga kalsada patungo sa magaan na mga highway.Ang mga solar cell ay sapat na maliit upang paganahin ang kahit na mas maliliit na device, tulad ng mga calculator, parking meter, trash compactor, at water pump.

Puro Solar Energy

Ang isa pang uri ng aktibong solar technology ay concentrated solar energy o concentrated solar power (CSP).Gumagamit ang teknolohiya ng CSP ng mga lente at salamin upang ituon (i-concentrate) ang sikat ng araw mula sa isang malaking lugar patungo sa isang mas maliit na lugar.Ang matinding lugar ng radyasyon na ito ay nagpapainit ng likido, na gumagawa naman ng kuryente o nagpapagatong sa isa pang proseso.

Ang mga solar furnace ay isang halimbawa ng puro solar power.Mayroong maraming iba't ibang uri ng mga solar furnace, kabilang ang mga solar power tower, parabolic trough, at Fresnel reflector.Gumagamit sila ng parehong pangkalahatang paraan upang makuha at ma-convert ang enerhiya.

Gumagamit ang mga solar power tower ng mga heliostat, mga patag na salamin na lumiliko upang sundin ang arko ng araw sa kalangitan.Ang mga salamin ay nakaayos sa paligid ng isang sentral na "collector tower," at sumasalamin sa sikat ng araw sa isang puro sinag ng liwanag na kumikinang sa isang focal point sa tore.

Sa mga nakaraang disenyo ng mga solar power tower, pinainit ng puro sikat ng araw ang isang lalagyan ng tubig, na nagdulot ng singaw na nagpapagana ng turbine.Kamakailan lamang, ang ilang solar power 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 mga temperatura na 773 hanggang 1,273K (500° hanggang 1,000° C o 932° hanggang 1,832° F), ngunit maaari itong patuloy na kumulo ng tubig at makabuo ng kapangyarihan kahit na hindi sumisikat ang araw.

Gumagamit din ng CSP ang mga parabolic trough at Fresnel reflector, ngunit iba ang hugis ng kanilang mga salamin.Ang mga parabolic na salamin ay hubog, na may hugis na katulad ng saddle.Gumagamit ang mga fresnel reflector ng patag at manipis na mga piraso ng salamin upang makuha ang sikat ng araw at idirekta ito sa isang tubo ng likido.Ang mga fresnel reflector ay may mas maraming surface area kaysa parabolic troughs at maaaring i-concentrate ang enerhiya ng araw sa humigit-kumulang 30 beses sa normal nitong intensity.

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) na ito ay bumubuo ng higit sa 650 gigawatt-hours ng kuryente bawat taon.Ang iba pang malalaki at mabisang halaman ay binuo sa Spain at India.

Ang puro solar power ay maaari ding gamitin sa 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 sanitasyon at upang magluto ng pagkain.

Ang mga solar cooker ay nagbibigay ng maraming kalamangan kaysa sa mga kalan na nagsusunog ng kahoy: Hindi ito isang panganib sa sunog, hindi gumagawa ng usok, hindi nangangailangan ng gasolina, at binabawasan ang pagkawala ng tirahan sa mga kagubatan kung saan ang mga puno ay aanihin para panggatong.Ang mga solar cooker ay nagbibigay-daan din sa mga taganayon na maglaan ng oras para sa edukasyon, negosyo, kalusugan, o pamilya sa panahon na dating ginagamit sa pag-iipon ng panggatong.Ginagamit ang mga solar cooker sa mga lugar na magkakaibang gaya ng Chad, Israel, India, at Peru.

Arkitekturang Solar

Sa kabuuan ng isang araw, ang solar energy ay bahagi ng proseso ng thermal convection, o ang paggalaw ng init mula sa mas mainit na espasyo patungo sa mas malamig.Kapag sumikat ang araw, nagsisimula itong magpainit ng mga bagay at materyal sa Earth.Sa buong araw, ang mga materyales na ito ay sumisipsip ng init mula sa solar radiation.Sa gabi, kapag lumubog ang araw at lumamig ang kapaligiran, ang mga materyales ay naglalabas ng init pabalik sa atmospera.

Sinasamantala ng mga passive solar energy ang natural na proseso ng pag-init at paglamig na ito.

Ang mga tahanan at iba pang mga gusali ay gumagamit ng passive solar energy upang maipamahagi ang init nang mahusay at mura.Ang pagkalkula ng "thermal mass" ng isang gusali ay isang halimbawa nito.Ang thermal mass ng isang gusali ay ang bulto ng 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, ang thermal mass ay naglalabas ng init nito pabalik sa silid.Ang mabisang sistema ng bentilasyon—mga pasilyo, bintana, at mga duct ng hangin—ay namamahagi ng pinainit na hangin at nagpapanatili ng katamtaman, pare-parehong temperatura sa loob ng bahay.

Ang passive solar technology ay kadalasang kasangkot sa disenyo ng isang gusali.Halimbawa, sa yugto ng pagpaplano ng konstruksiyon, maaaring ihanay ng inhinyero o arkitekto ang gusali sa araw-araw na daanan ng araw upang makatanggap ng kanais-nais na dami ng sikat ng araw.Isinasaalang-alang ng paraang ito ang latitude, altitude, at karaniwang cloud cover ng isang partikular na lugar.Bilang karagdagan, ang mga gusali ay maaaring itayo o i-retrofit upang magkaroon ng thermal insulation, thermal mass, o dagdag na shading.

Ang iba pang mga halimbawa ng passive solar architecture ay ang mga cool na bubong, nagniningning na mga hadlang, at mga berdeng bubong.Ang mga cool na bubong ay pininturahan ng puti, at sumasalamin sa radiation ng araw sa halip na sumipsip nito.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 sila ng insulation na may mataas na reflective na materyales, tulad ng aluminum foil.Ang foil ay sumasalamin, sa halip na sumisipsip, init, at maaaring mabawasan ang mga gastos sa paglamig ng hanggang 10 porsiyento.Bilang karagdagan sa mga bubong at attics, maaari ding i-install ang mga radiant barrier sa ilalim ng mga 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.Ang mga berdeng bubong ay hindi lamang binabawasan 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 mula sa tubig-ulan at hangin, at binabawasan ang ilan sa mga epekto ng paggamit ng enerhiya sa espasyong iyon.

Ang mga berdeng bubong ay isang tradisyon sa Scandinavia sa loob ng maraming siglo, at kamakailan ay naging tanyag sa Australia, Kanlurang Europa, Canada, at Estados Unidos.Halimbawa, sakop ng Ford Motor Company ang 42,000 square meters (450,000 square feet) ng mga assembly plant roof nito sa Dearborn, Michigan, na may mga halaman.Bilang karagdagan sa pagbabawas ng greenhouse gas emissions, binabawasan ng mga bubong ang stormwater runoff sa pamamagitan ng pagsipsip ng ilang sentimetro ng ulan.

Ang mga berdeng bubong at malalamig na bubong ay maaari ding humadlang sa epekto ng "urban heat island".Sa mga abalang lungsod, ang temperatura ay maaaring patuloy na mas mataas kaysa sa mga nakapaligid na lugar.Maraming salik ang nag-aambag dito: Ang mga lungsod ay gawa sa mga materyales tulad ng aspalto at kongkreto na sumisipsip ng init;hinaharangan ng matataas na gusali ang hangin at ang mga epekto nito sa paglamig;at mataas na dami ng basurang init ay nalilikha ng industriya, trapiko, at mataas na populasyon.Ang paggamit ng magagamit na espasyo sa bubong upang magtanim ng mga puno, o sumasalamin sa init na may puting mga bubong, ay maaaring bahagyang magpakalma sa lokal na pagtaas ng temperatura sa mga urban na lugar.

Solar Energy at Tao

Dahil ang sikat ng araw ay sumisikat lamang sa halos kalahati ng araw sa karamihan ng bahagi ng mundo, ang mga teknolohiya ng solar energy ay kailangang magsama ng mga paraan ng pag-iimbak ng enerhiya sa madilim na oras.

Gumagamit ang mga thermal mass system ng paraffin wax o iba't ibang anyo ng asin upang iimbak ang enerhiya sa anyo ng init.Ang mga photovoltaic system ay maaaring magpadala ng labis na kuryente sa lokal na grid ng kuryente, o mag-imbak ng enerhiya sa mga rechargeable na baterya.

Mayroong maraming mga kalamangan at kahinaan sa paggamit ng solar energy.

Mga kalamangan
Ang isang pangunahing bentahe sa paggamit ng solar energy ay na ito ay isang nababagong mapagkukunan.Magkakaroon tayo ng tuluy-tuloy, walang limitasyong supply ng sikat ng araw para sa isa pang limang bilyong taon.Sa loob ng isang oras, ang kapaligiran ng Earth ay tumatanggap ng sapat na sikat ng araw upang bigyang lakas ang mga pangangailangan ng kuryente ng bawat tao sa Earth sa loob ng isang taon.

Malinis ang solar energy.Matapos maitayo at mailagay ang kagamitan ng solar technology, hindi na kailangan ng solar energy para gumana.Hindi rin ito naglalabas ng mga greenhouse gas o nakakalason na materyales.Ang paggamit ng solar energy ay maaaring mabawasan nang husto ang epekto natin sa kapaligiran.

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

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

Ang enerhiya ng solar ay umaakma sa iba pang nababagong pinagkukunan ng enerhiya, tulad ng enerhiya ng hangin o hydroelectric.

Ang mga bahay o negosyo na nag-install ng matagumpay na mga solar panel ay maaaring aktwal na makagawa ng labis na kuryente.Ang mga may-ari ng bahay o mga may-ari ng negosyo ay maaaring magbenta ng enerhiya pabalik sa tagapagkaloob ng kuryente, bawasan o kahit na alisin ang mga singil sa kuryente.

Mga disadvantages
Ang pangunahing hadlang sa paggamit ng solar energy ay ang kinakailangang kagamitan.Mahal ang kagamitan sa solar technology.Ang pagbili at pag-install ng kagamitan ay maaaring nagkakahalaga ng sampu-sampung libong dolyar para sa mga indibidwal na tahanan.Bagama't madalas na nag-aalok ang gobyerno ng pinababang buwis sa mga tao at negosyong gumagamit ng solar energy, at maaaring alisin ng teknolohiya ang mga singil sa kuryente, ang paunang gastos ay masyadong matarik para isaalang-alang ng marami.

Mabigat din ang mga kagamitan sa solar energy.Upang mai-retrofit o mai-install ang mga solar panel sa bubong ng isang gusali, ang bubong ay dapat na matibay, malaki, at nakatutok sa daanan ng araw.

Parehong aktibo at passive solar na teknolohiya ay nakadepende sa mga salik na wala sa aming kontrol, gaya ng klima at ulap.Dapat pag-aralan ang mga lokal na lugar upang matukoy kung magiging epektibo o hindi 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 Earth, ang pagkakaiba-iba ng sikat ng araw ay nagpapahirap sa pagpapatupad bilang ang tanging pinagmumulan ng enerhiya.