太陽エネルギー

太陽エネルギーは、太陽によって生成されるあらゆる種類のエネルギーです。
太陽エネルギーは、太陽の下で起こる核融合によって生成される。 核融合は、水素原子の陽子が激しく太陽のコアに衝突し、ヘリウム原子を作成するために融合するときに発生します。
PP(proton-proton)連鎖反応として知られるこのプロセスは、膨大な量のエネルギーを放出します。 その中心部では、太陽は毎秒約620万トンの水素を融合させています。 PP連鎖反応は、私たちの太陽の大きさに近い他の星で起こり、連続的なエネルギーと熱を提供します。 これらの星の温度は、ケルビンスケールで約400万度（摂氏約400万度、華氏700万度）です。
太陽の約1.3倍の大きさの星では、CNOサイクルがエネルギーの生成を駆動します。 CNOサイクルは水素もヘリウムに変換しますが、炭素、窒素、酸素（C、N、O）に依存しています。 現在、太陽のエネルギーの2％未満がCNOサイクルによって生成されます。
PP連鎖反応やCNOサイクルによる核融合は、波や粒子の形で膨大な量のエネルギーを放出します。 太陽エネルギーは、常に太陽から離れて、太陽系全体に流れています。 太陽エネルギーは地球を暖め、風および天候を引き起こし、そして植物および動物の生命を支えます。
太陽からのエネルギー、熱、光は電磁放射（EMR）の形で流れ去る。
電磁スペクトルは、異なる周波数と波長の波として存在する。 波の周波数は、波が特定の時間単位で何回繰り返されるかを表します。 非常に短い波長の波は、与えられた時間単位で数回繰り返されるため、高周波数です。 対照的に、低周波の波ははるかに長い波長を持っています。
電磁波の大部分は私たちには見えません。 太陽から放出される最も高い周波数の波は、ガンマ線、X線、および紫外線（UV光線）です。 最も有害な紫外線は、地球の大気によってほぼ完全に吸収されます。 より少なく有効な紫外線は大気を通って移動し、日焼けを引き起こすことができます。
太陽はまた、赤外線を放射し、その波ははるかに低い周波数である。 太陽からのほとんどの熱は赤外線エネルギーとして到着します。
赤外線と紫外線に挟まれたのは可視スペクトルであり、地球上で見るすべての色を含んでいます。 赤は最も長い波長（赤外線に最も近い）を持ち、紫は最も短い波長（紫外線に最も近い）を持ちます。
自然の太陽エネルギー
温室効果
地球に到達する赤外線、可視光、紫外線の波は、地球を温め、生命を可能にするプロセス、いわゆる”温室効果”に参加します。「
地球に到達する太陽エネルギーの約30%が宇宙に反射されます。 残りは地球の大気に吸収されます。 放射は地球の表面を暖め、表面は赤外線波の形でエネルギーの一部を放射します。 それらが大気中を上昇すると、水蒸気や二酸化炭素などの温室効果ガスによって傍受されます。

温室効果ガスは、反射した熱を大気中に閉じ込めます。 このようにして、彼らは温室のガラス壁のように行動します。 この温室効果は、地球を生命を維持するのに十分なほど暖かく保ちます。
光合成
地球上のほとんどすべての生命は、直接的または間接的に、食料のために太陽エネルギーに依存しています。
生産者は太陽エネルギーに直接依存しています。 彼らは日光を吸収し、光合成と呼ばれるプロセスを介して栄養素に変換します。 独立栄養とも呼ばれる生産者には、植物、藻類、細菌、および真菌が含まれる。 独立栄養は食物網の基礎です。
消費者は栄養素の生産者に依存しています。 草食動物、肉食動物、雑食動物、およびdetritivoresは間接的に太陽エネルギーに依存しています。 草食動物は植物や他の生産者を食べる。 肉食動物と雑食動物は生産者と草食動物の両方を食べる。 Detritivoresはそれを消費することによって植物および動物の問題を分解する。
化石燃料
光合成は地球上のすべての化石燃料にも責任があります。 科学者たちは、約3億年前に、最初の独立栄養生物が水生環境で進化したと推定しています。 日光は植物の生命が繁栄し、進化することを可能にしました。 独立栄養生物が死亡した後、彼らは分解し、時には数千メートルの地球に深くシフトしました。 このプロセスは何百万年も続いた。
強烈な圧力と高温の下で、これらの遺跡は我々が化石燃料として知っているものとなった。 微生物は石油、天然ガス、石炭となった。
人々は、これらの化石燃料を抽出し、エネルギーに使用するためのプロセスを開発しました。 しかし、化石燃料は再生不可能な資源です。 彼らは形成するために何百万年もかかります。
太陽エネルギーの活用
太陽エネルギーは再生可能な資源であり、多くの技術は家庭、企業、学校、病院で使用するために直接収穫することができます。 ある太陽エネルギーの技術は光電池およびパネル、集中された太陽エネルギーおよび太陽建築を含んでいます。
太陽放射を捕捉し、それを使用可能なエネルギーに変換するには、さまざまな方法があります。 この方法は、能動的な太陽エネルギーまたは受動的な太陽エネルギーのいずれかを使用する。
アクティブソーラー技術は、電気的または機械的装置を使用して、太陽エネルギーを他の形態のエネルギーに積極的に変換します。 パッシブソーラー技術は、外部デバイスを使用しません。 代わりに、彼らは冬の間に構造物を加熱するために地元の気候を利用し、夏の間に熱を反映します。
太陽光発電
太陽光発電は、1839年に19歳のフランスの物理学者Alexandre-Edmond Becquerelによって発見されたアクティブソーラー技術の一形態です。 ベクレルは、塩化銀を酸性溶液に入れて日光にさらすと、それに取り付けられた白金電極が電流を発生させることを発見しました。 太陽放射から直接電気を生成するこのプロセスは、太陽光発電効果、または太陽光発電と呼ばれています。

今日、太陽光発電はおそらく太陽エネルギーを利用する最も身近な方法です。 太陽光発電アレイは、通常、太陽電池パネル、数十または数百もの太陽電池のコレクションを含みます。
各太陽電池には、通常はシリコン製の半導体が含まれています。 半導体が太陽光を吸収すると、電子が緩んでノックします。 電界は、一方向に流れる電流にこれらの緩い電子を指示します。 太陽電池の上部と下部にある金属接点は、その電流を外部の物体に向ける。 外部オブジェクトは、太陽光発電の計算機のように小さくても、発電所のように大きくてもかまいません。
太陽電池は宇宙船で初めて広く使用された。 国際宇宙ステーションを含む多くの衛星は、太陽電池パネルの広い反射”翼”を備えています。 ISSには、約33,000個の太陽電池を使用する2つの太陽電池アレイ翼（Saw）があります。 これらの太陽電池はISSにすべての電気を供給し、宇宙飛行士はステーションを操作し、一度に数ヶ月間宇宙に安全に住み、科学的および工学的実験を行
太陽光発電所は世界中に建設されています。 最大の駅は、米国、インド、中国です。 これらの発電所は、家庭、企業、学校、病院に供給するために使用される数百メガワットの電力を放出します。
太陽光発電技術は、小規模に設置することもできます。 太陽電池パネルおよび細胞は構造のための電気を供給する建物の屋根か外壁に固定することができます。 彼らは光の高速道路への道路に沿って配置することができます。 太陽電池は、電卓、駐車メーター、ゴミ圧縮機、水ポンプなどのさらに小さなデバイスに電力を供給するのに十分小さいです。
集中太陽エネルギー
もう一つのタイプの活動的な太陽技術は集中された太陽エネルギーか集中された太陽エネルギー(CSP)である。 CSPの技術は大いにより小さい区域に大きい区域からの日光を集中させるのにレンズおよびミラーを使用する(集中させる)。 放射のこの強い区域はそれから電気を発生させるか、または別のプロセスに燃料を供給する液体を熱する。
太陽炉は集中された太陽エネルギーの例である。 多くの異なったタイプの太陽エネルギータワー、放物線たらいおよびフレネルの反射器を含む太陽炉が、ある。 それらはエネルギーを捕獲し、変えるのに同じ一般的な方法を使用する。
太陽光発電塔は、空を通って太陽の弧をたどるように回転する平らな鏡であるヘリオスタットを使用しています。 鏡は中央の”集光塔”の周りに配置され、太陽光を反射して塔の焦点を照らす集中光線になります。
これまでの太陽光発電塔の設計では、集中した太陽光が水の容器を加熱し、タービンに動力を与える蒸気を生成した。 最近では、いくつかの太陽光発電塔は、より高い熱容量を有し、より長い期間熱を保持する液体ナトリウムを使用する。 これは、流体が773〜1,273K（500〜1,000°Cまたは932〜1,832°F）の温度に達するだけでなく、太陽が輝いていなくても水を沸騰させて発電し続けることができるこ
放物線の谷とフレネル反射板もCSPを使用しますが、それらの鏡は異なった形をしています。 放物線鏡は、鞍に似た形状で湾曲しています。 フレネルの反射器は日光を捕獲し、液体の管に指示するのにミラーの平らで、薄いストリップを使用する。 フレネルリフレクターは、放物線の谷よりも表面積が多く、太陽のエネルギーを通常の強度の約30倍に集中させることができます。
1980年代に初めて開発された集中型太陽光発電所は、カリフォルニア州のモハーベ砂漠にある一連の発電所で、世界最大規模の施設です。 この太陽エネルギー発電システム（SEGS）は、毎年650ギガワット時間以上の電力を発生させます。 他の大規模かつ効果的な植物は、スペインとインドで開発されています。

集中型太陽光発電も小規模で使用できます。 それは例えば太陽炊事道具のための熱を発生できます。 世界中の村の人々は、衛生のために水を沸騰させ、食べ物を調理するために太陽調理器を使用しています。
ソーラークッカーは、火災の危険性がなく、煙を発生させず、燃料を必要とせず、燃料のために樹木が収穫される森林の生息地の損失を低減するという、薪ストーブに比べて多くの利点を提供している。 ソーラー炊飯器はまた、以前は薪を集めるために使用されていた時間の間に、村人が教育、ビジネス、健康、または家族のための時間を追求することを可能に 太陽炊事道具はチャド、イスラエル共和国、インドおよびペルー多様な区域で使用される。
太陽建築
一日を通して、太陽エネルギーは熱対流のプロセス、またはより暖かい空間からより涼しい空間への熱の移動の一部です。 太陽が昇ると、地球上の物体や物質を暖め始めます。 一日を通して、これらの材料は太陽放射からの熱を吸収します。 夜になると、太陽が沈み、大気が冷却されると、材料は熱を大気中に放出します。
受動の太陽エネルギーの技術はこの自然な暖房および冷却プロセスを利用する。
住宅やその他の建物は、受動的な太陽エネルギーを使用して効率的かつ安価に熱を分配します。 建物の”熱質量”を計算することは、この例です。 建物の熱質量は、一日を通して加熱された材料の大部分です。 建物の熱塊の例としては、木材、金属、コンクリート、粘土、石、または泥があります。 夜になると、熱塊はその熱を部屋に戻します。 有効な換気装置—玄関、窓および送風管—暖められた空気を配り、適当な、一貫した屋内温度を維持する。
パッシブソーラー技術は、多くの場合、建物の設計に関与しています。 例えば、建設の計画段階では、エンジニアまたは建築家は、望ましい量の太陽光を受けるために、建物を太陽の毎日の経路と整列させることができる。 この方法は、特定の地域の緯度、高度、および典型的な雲量を考慮に入れます。 さらに、建物は断熱材、熱固まり、または余分陰影を持つために組み立てられるか、または改装することができる。
パッシブソーラーアーキテクチャの他の例は、クール屋根、放射障壁、および緑の屋根です。 涼しい屋根は白く塗られ、それを吸収するかわりに太陽の放射を反映する。 白い表面は順番に建物を冷却するために必要とされるエネルギーの量を減少させる、建物の内部に到達する熱の量を減少させます。
放射障壁は屋根を冷却するために同様に働きます。 それらはアルミホイルのような非常に反射材料を絶縁材に、与える。 箔は、吸収するのではなく、熱を反射し、冷却コストを最大10％削減することができます。 屋根およびアチックに加えて、放射障壁はまた床の下に取付けられているかもしれない。
緑の屋根は完全に植生で覆われた屋根です。 彼らは植物を支えるために土壌と灌漑、そして下の防水層を必要とします。 緑の屋根は吸収されるか、または失われるが、また植物を提供する熱の量を減らすだけでなく、。 光合成によって、緑の屋根の植物は二酸化炭素を吸収し、酸素を放出します。 彼らは雨水や空気から汚染物質をろ過し、その空間でのエネルギー使用の影響の一部を相殺しました。
緑の屋根は何世紀にもわたってスカンジナビアの伝統であり、最近ではオーストラリア、西ヨーロッパ、カナダ、米国で人気が高まっています。 例えば、フォード・モーター・カンパニーはミシガン州ディアボーンにある組立工場の屋根の42,000平方メートル（450,000平方フィート）を植生で覆っていた。 温室効果ガスの排出量を削減することに加えて、屋根は数センチメートルの降雨を吸収することによって雨水の流出を減少させる。

緑の屋根と涼しい屋根は、”都市ヒートアイランド”効果を打ち消すこともできます。 忙しい都市では、温度は周囲の地域よりも一貫して高くなる可能性があります。 都市は熱を吸収するアスファルトやコンクリートなどの材料で構成されており、高層ビルは風とその冷却効果を遮断し、産業、交通、人口が多いことによ 屋根上の利用可能なスペースを使用して樹木を植えたり、白い屋根で熱を反射したりすると、都市部の局所的な温度上昇を部分的に軽減することがで
太陽エネルギーと人々
世界のほとんどの地域では、太陽光は一日の約半分しか輝いていないため、太陽エネルギー技術には暗い時間にエネルギーを蓄える方法が含まれていなければなりません。
熱質量システムは、パラフィンワックスまたは様々な形態の塩を使用して、熱の形でエネルギーを貯蔵する。 光起電システムはローカル電力網に余分な電気を送るか、または充電電池でエネルギーを貯えることができます。
太陽エネルギーの使用には多くの長所と短所があります。
利点
太陽エネルギーを使用する主な利点は、再生可能な資源であることです。 私たちは、さらに50億年の間、安定した無限の日光の供給を受けるでしょう。 一時間で、地球の大気は、年間地球上のすべての人間の電気ニーズに電力を供給するのに十分な太陽光を受け取ります。
太陽技術装置が組み立てられ、置かれた後、太陽エネルギーは燃料が働くことを必要としません。 また、温室効果ガスや有毒物質を放出しません。 太陽エネルギーを使用すると、環境への影響を大幅に減らすことができます。
太陽エネルギーが実用的な場所があります。 太陽光が多く、雲が少ない地域の住宅や建物は、太陽の豊富なエネルギーを活用する機会があります。
ソーラークッカーは、薪ストーブで調理する優れた代替手段を提供します-2億人がまだ依存しています。 太陽炊事道具は水を消毒し、食糧を調理するよりきれいで、より安全な方法を提供する。
太陽エネルギーは、風力や水力などの他の再生可能エネルギー源を補完します。
成功したソーラーパネルを設置する家庭や企業は、実際に過剰な電力を生産することができます。 これらの自家所有者かbusinessownersは電気提供者に戻ってエネルギーを販売できま力手形を減らすか、また更に除去します。
短所
太陽エネルギーを使用する主な抑止力は、必要な機器です。 太陽技術装置は高価です。 装置を購入し、取付けることは数万の個々の家のためのドルを要することができる。 政府は、多くの場合、太陽エネルギーを使用して人々や企業に減税を提供し、技術は電気代を排除することができますが、初期コストは、多くの人が考慮す
太陽エネルギー機器も重い。 建物の屋根にソーラーパネルを改造または設置するためには、屋根は強く、大きく、太陽の道に向かって配向していなければなりません。
能動型と受動型の両方の太陽技術は、気候や雲量など、私たちが制御できない要因に依存します。 太陽光発電がその地域で有効であるかどうかを判断するためには、地域を研究する必要があります。
太陽エネルギーが効率的な選択であるためには、太陽光は豊富で一貫していなければならない。 地球上のほとんどの場所では、太陽光の変動は、それが困難なエネルギーの唯一のソースとして実装することができます。