Solenergi er alle typer energi generert av solen.
Solenergi er skapt av kjernefysisk fusjon som foregår i solen. Fusjon oppstår når protoner av hydrogenatomer kolliderer voldsomt i solens kjerne og smelter for å skape et heliumatom.
denne prosessen, kjent som EN PP (proton-proton) kjedereaksjon, avgir en enorm mengde energi. I kjernen smelter solen rundt 620 millioner tonn hydrogen hvert sekund. PP-kjedereaksjonen oppstår i andre stjerner som er omtrent på størrelse med vår sol, og gir dem kontinuerlig energi og varme. Temperaturen for disse stjernene er rundt 4 millioner grader På Kelvin-skalaen (ca 4 millioner grader Celsius, 7 millioner grader Fahrenheit).
i stjerner som er omtrent 1,3 ganger større enn solen, driver CNO-syklusen skapelsen av energi. CNO-syklusen konverterer også hydrogen til helium, men er avhengig av karbon, nitrogen og oksygen (C, N og O) for å gjøre det. For tiden er mindre enn 2% av solens energi skapt AV CNO-syklusen.
Kjernefysisk fusjon AV PP-kjedereaksjonen eller cno-syklusen frigjør enorme mengder energi i form av bølger og partikler. Solenergi strømmer stadig vekk fra solen og gjennom hele solsystemet. Solenergi varmer Jorden, forårsaker vind og vær, og opprettholder plante – og dyreliv.
energien, varmen og lyset fra solen strømmer bort i form av elektromagnetisk stråling (EPJ).
det elektromagnetiske spektret eksisterer som bølger av forskjellige frekvenser og bølgelengder. Frekvensen av en bølge representerer hvor mange ganger bølgen gjentar seg i en bestemt tidsenhet. Bølger med svært korte bølgelengder gjentar seg flere ganger i en gitt tidsenhet, så de er høyfrekvente. I motsetning har lavfrekvente bølger mye lengre bølgelengder.
de aller fleste elektromagnetiske bølger er usynlige for oss. De mest høyfrekvente bølgene som sendes ut av solen er gammastråler, Røntgenstråler og ultrafiolett stråling (UV-stråler). DE mest skadelige UV-strålene absorberes nesten helt Av Jordens atmosfære. Mindre kraftige UV-stråler reiser gjennom atmosfæren, og kan forårsake solbrenthet.
solen avgir også infrarød stråling, hvis bølger er mye lavere frekvens. De fleste varme fra solen kommer som infrarød energi.
Klemt mellom infrarød OG UV er det synlige spektret, som inneholder alle fargene vi ser på Jorden. Fargen rød har de lengste bølgelengdene (nærmest infrarød), og fiolett (nærmest UV) den korteste.
Naturlig Solenergi
Drivhuseffekten
de infrarøde, synlige og UV-bølgene som når Jorden, deltar i en prosess for å varme opp planeten og gjøre livet mulig – den såkalte «drivhuseffekten».»
Omtrent 30% av solenergien som når Jorden, reflekteres tilbake i rommet. Resten blir absorbert I Jordens atmosfære. Strålingen varmer Jordens overflate, og overflaten utstråler noe av energien tilbake i form av infrarøde bølger. Når de stiger gjennom atmosfæren, blir de oppfanget av klimagasser, som vanndamp og karbondioksid.
Klimagasser fanger opp varmen som reflekteres tilbake til atmosfæren. På denne måten fungerer de som glassveggene i et drivhus. Denne drivhuseffekten holder Jorden varm nok til å opprettholde livet.
Fotosyntese
Nesten alt liv på Jorden er avhengig av solenergi for mat, enten direkte eller indirekte.
Produsenter stole direkte på solenergi. De absorberer sollys og konverterer det til næringsstoffer gjennom en prosess som kalles fotosyntese. Produsenter, også kalt autotrofer, inkluderer planter, alger, bakterier og sopp. Autotrofer er grunnlaget for matbanen.
Forbrukerne er avhengige av produsenter for næringsstoffer. Herbivores, rovdyr, omnivores og detritivores stole på solenergi indirekte. Planteetere spiser planter og andre produsenter. Rovdyr og omnivorer spiser både produsenter og plantelevende dyr. Detritivores dekomponerer plante-og dyremateriale ved å konsumere det.
Fossile Brensler
Fotosyntese er også ansvarlig for alle fossile brensler på Jorden. Forskere anslår at for rundt 3 milliarder år siden utviklet de første autotrofene seg i akvatiske innstillinger. Sollys tillot plantelivet å trives og utvikle seg. Etter at autotrofene døde, dekomponerte de og skiftet dypere inn I Jorden, noen ganger tusenvis av meter. Denne prosessen fortsatte i millioner av år.
under sterkt trykk og høye temperaturer ble disse restene det vi kjenner som fossile brensler. Mikroorganismer ble petroleum, naturgass og kull.
Folk har utviklet prosesser for å utvinne disse fossile brenslene og bruke dem til energi. Fossile brensler er imidlertid en ikke-fornybar ressurs. Det tar millioner av år å danne seg.
Utnytte Solenergi
Solenergi Er en fornybar ressurs, og mange teknologier kan høste den direkte for bruk i hjem, bedrifter, skoler og sykehus. Noen solenergiteknologier inkluderer fotovoltaiske celler og paneler, konsentrert solenergi og solarkitektur.
det er forskjellige måter å fange solstråling og konvertere den til brukbar energi. Metodene bruker enten aktiv solenergi eller passiv solenergi.
Aktive solenergiteknologier bruker elektriske eller mekaniske enheter til aktivt å konvertere solenergi til en annen form for energi, oftest varme eller elektrisitet. Passiv solteknologi bruker ikke eksterne enheter. I stedet utnytter de det lokale klimaet til å varme strukturer om vinteren, og reflekterer varmen om sommeren.
Fotovoltaikk
Fotovoltaikk Er en form for aktiv solteknologi som ble oppdaget i 1839 av den 19 år gamle franske fysikeren Alexandre-Edmond Becquerel. Becquerel oppdaget at når han plasserte sølvklorid i en sur løsning og eksponerte den for sollys, genererte platinaelektroder festet til den en elektrisk strøm. Denne prosessen med å generere elektrisitet direkte fra solstråling kalles fotovoltaisk effekt, eller fotovoltaikk.
i Dag er fotovoltaikk trolig den mest kjente måten å utnytte solenergi på. Fotovoltaiske arrays involverer vanligvis solcellepaneler, en samling av dusinvis eller hundrevis av solceller.
hver solcelle inneholder en halvleder, vanligvis laget av silisium. Når halvlederen absorberer sollys, banker det elektroner løs. Et elektrisk felt styrer disse løse elektronene til en elektrisk strøm som strømmer i en retning. Metallkontakter på toppen og bunnen av en solcelle styrer strømmen til et eksternt objekt. Det eksterne objektet kan være så lite som en soldrevet kalkulator eller så stor som et kraftverk.
Photovoltaics ble først mye brukt på romfartøy. Mange satellitter, inkludert Den Internasjonale Romstasjonen, har brede, reflekterende «vinger» av solcellepaneler. ISS har to solar array vinger( Sager), hver med ca 33.000 solceller. Disse fotovoltaiske cellene leverer all strøm til ISS, slik at astronautene kan operere stasjonen, trygt leve i rommet i flere måneder om gangen, og utføre vitenskapelige og tekniske eksperimenter.
Fotovoltaiske kraftverk har blitt bygget over hele verden. De største stasjonene er I Usa, India Og Kina. Disse kraftverkene avgir hundrevis av megawatt elektrisitet, som brukes til å levere boliger, bedrifter, skoler og sykehus.
Fotovoltaisk teknologi kan også installeres i mindre skala. Solcellepaneler og celler kan festes til tak eller yttervegger av bygninger, som leverer strøm til strukturen. De kan plasseres langs veier til lette motorveier. Solceller er små nok til å drive enda mindre enheter, for eksempel kalkulatorer, parkeringsmålere, søppelkomprimatorer og vannpumper.
Konsentrert Solenergi
en annen type aktiv solteknologi er konsentrert solenergi eller KONSENTRERT solenergi (CSP). CSP-teknologi bruker linser og speil for å fokusere (konsentrere) sollys fra et stort område til et mye mindre område. Dette intense strålingsområdet oppvarmer en væske, som igjen genererer elektrisitet eller brensel en annen prosess.
Solovner er et eksempel på konsentrert solenergi. Det finnes mange forskjellige typer solenergi ovner, inkludert solenergi tårn, parabolske trau og Fresnel reflektorer. De bruker samme generelle metode for å fange og konvertere energi.
Solenergitårn bruker heliostater, flate speil som vender seg for å følge solens bue gjennom himmelen. Speilene er arrangert rundt et sentralt «samlertårn», og reflekterer sollys til en konsentrert lysstråle som skinner på et fokuspunkt på tårnet.
i tidligere design av solenergitårn oppvarmet det konsentrerte sollyset en beholder med vann, som produserte damp som drev en turbin. Mer nylig bruker noen solenergitårn flytende natrium, som har høyere varmekapasitet og beholder varme i lengre tid. Dette betyr at væsken ikke bare når temperaturer på 773 Til 1,273 K (500 til 1,000° C eller 932 til 1,832° F), men det kan fortsette å koke vann og generere kraft selv når solen ikke skinner.
Parabolske troughs og Fresnel reflektorer bruker OGSÅ CSP, men deres speil er formet annerledes. Parabolske speil er buede, med en form som ligner på en sadel. Fresnel reflektorer bruker flate, tynne strimler av speil for å fange sollys og lede det på et rør av væske. Fresnel reflektorer har mer overflateareal enn parabolske troughs og kan konsentrere solens energi til omtrent 30 ganger sin normale intensitet.
Konsentrerte solkraftverk ble først utviklet på 1980-tallet. det største anlegget i verden er en serie planter i Californias Mojave-Ørken. Dette Solenergigenereringssystemet (SEGS) genererer mer enn 650 gigawatt-timer elektrisitet hvert år. Andre store og effektive planter har blitt utviklet i Spania og India.
Konsentrert solenergi kan også brukes i mindre skala. Det kan generere varme for solkokere, for eksempel. Folk i landsbyer over hele verden bruker solenergi komfyrer å koke vann for sanitær og å lage mat.
Solkokere gir mange fordeler i forhold til vedovner: De er ikke brannfare, produserer ikke røyk, krever ikke drivstoff og reduserer tap av habitat i skoger der trær vil bli høstet for drivstoff. Solkokere tillater også landsbyboere å forfølge tid for utdanning, næringsliv, helse eller familie i løpet av tiden som tidligere ble brukt til å samle brensel. Solar komfyrer brukes i områder så forskjellige Som Tsjad, Israel, India og Peru.
Solar Architecture
i løpet av en dag er solenergi en del av prosessen med termisk konveksjon, eller bevegelsen av varme fra et varmere rom til en kjøligere. Når solen står opp, begynner den å varme gjenstander og materiale på Jorden. Gjennom dagen absorberer disse materialene varme fra solstråling. Om natten, når solen går ned og atmosfæren er avkjølt, slipper materialene sin varme tilbake i atmosfæren.
Passiv solenergi teknikker dra nytte av denne naturlige oppvarming og kjøling prosessen.
Boliger og andre bygninger bruker passiv solenergi til å distribuere varme effektivt og rimelig. Beregning av bygningens «termiske masse» er et eksempel på dette. En bygnings termiske masse er hoveddelen av materialet oppvarmet hele dagen. Eksempler på en bygnings termiske masse er tre, metall, betong, leire, stein eller gjørme. Om natten frigjør termisk masse varmen tilbake i rommet. Effektive ventilasjonssystemer—korridorer, vinduer og luftkanaler-fordeler den oppvarmede luften og opprettholder en moderat, konsistent innetemperatur.
Passiv solteknologi er ofte involvert i utformingen av en bygning. For eksempel, i planleggingsfasen av byggingen, ingeniør eller arkitekt kan justere bygningen med solens daglige banen for å motta ønskelige mengder sollys. Denne metoden tar hensyn til breddegrad, høyde og typisk skydekke av et bestemt område. I tillegg kan bygninger bygges eller ettermonteres for å ha termisk isolasjon, termisk masse eller ekstra skygge.
Andre eksempler på passiv solarkitektur er kjølige tak, strålingsbarrierer og grønne tak. Kule tak er malt hvitt, og reflekterer solens stråling i stedet for å absorbere den. Den hvite overflaten reduserer mengden varme som når inn i bygningen, noe som igjen reduserer mengden energi som trengs for å avkjøle bygningen.
Radiant barrierer fungerer på samme måte som kjølige tak. De gir isolasjon med svært reflekterende materialer, for eksempel aluminiumsfolie. Folien reflekterer, i stedet for absorberer, varme, og kan redusere kjølekostnadene opptil 10%. I tillegg til tak og loft, kan strålende barrierer også installeres under gulv.
Grønne tak er tak som er helt dekket av vegetasjon. De krever jord og vanning for å støtte plantene, og et vanntett lag under. Grønne tak reduserer ikke bare mengden varme som absorberes eller går tapt, men gir også vegetasjon. Gjennom fotosyntese absorberer plantene på grønne tak karbondioksid og avgir oksygen. De filtrerer forurensende stoffer ut av regnvann og luft, og kompenserer for noen av effektene av energibruk i det rommet.
Grønne tak har vært en tradisjon I Skandinavia i århundrer, og har nylig blitt populært I Australia, Vest-Europa, Canada og Usa. For Eksempel dekket Ford Motor Company 42.000 kvadratmeter (450.000 kvadratmeter) av monteringsanleggstakene i Dearborn, Michigan, med vegetasjon. I tillegg til å redusere klimagassutslippene, reduserer takene overvannsavrenning ved å absorbere flere centimeter nedbør.
Grønne tak og kjølige tak kan også motvirke» urban heat island » – effekten. I travle byer kan temperaturen være konsekvent høyere enn de omkringliggende områdene. Mange faktorer bidrar til Dette: Byer er konstruert av materialer som asfalt og betong som absorberer varme; høye bygninger blokkerer vind og dens kjøleeffekter; og store mengder spillvarme genereres av industri, trafikk og høye befolkninger. Bruk av ledig plass på taket til å plante trær, eller reflekterende varme med hvite tak, kan delvis lindre lokale temperaturøkninger i byområder.
Solenergi Og Mennesker
siden sollys bare skinner i omtrent halvparten av dagen i de fleste deler av verden, må solenergi teknologier inkludere metoder for lagring av energi i mørke timer.
Termiske massesystemer bruker parafinvoks eller ulike former for salt for å lagre energien i form av varme. Fotovoltaiske systemer kan sende overflødig strøm til det lokale strømnettet, eller lagre energien i oppladbare batterier.
det er mange fordeler og ulemper med å bruke solenergi.
Fordeler
en stor fordel ved å bruke solenergi er at det er en fornybar ressurs. Vi vil ha en jevn, ubegrenset tilførsel av sollys i ytterligere 5 milliarder år. I løpet av en time mottar jordens atmosfære nok sollys til å drive elektrisitetsbehovet til hvert menneske på Jorden i et år.
Solenergi er ren. Etter at solteknologiutstyret er konstruert og satt på plass, trenger solenergi ikke drivstoff til å fungere. Det avgir heller ikke klimagasser eller giftige materialer. Ved hjelp av solenergi kan drastisk redusere virkningen vi har på miljøet.
det er steder hvor solenergi er praktisk. Boliger og bygninger i områder med store mengder sollys og lav skydekke har mulighet til å utnytte solens rikelig energi.
Solkokere gir et utmerket alternativ til matlaging med vedfyrte ovner – som 2 milliarder mennesker fortsatt stoler på. Solar komfyrer gir en renere og sikrere måte å rense vann og lage mat.
Solenergi utfyller andre fornybare energikilder, som vind-eller vannkraft.
Hjem eller bedrifter som installerer vellykkede solcellepaneler kan faktisk produsere overflødig strøm. Disse huseiere eller bedriftseiere kan selge energi tilbake til den elektriske leverandøren, redusere eller eliminere strømregninger.
Ulemper
den viktigste avskrekkende for bruk av solenergi er det nødvendige utstyret. Solenergi teknologi utstyr er dyrt. Innkjøp og installasjon av utstyret kan koste titusenvis av dollar for individuelle boliger. Selv om regjeringen ofte tilbyr reduserte skatter til personer og bedrifter som bruker solenergi, og teknologien kan eliminere strømregninger, er den opprinnelige kostnaden for bratt for mange å vurdere.
Solenergi utstyr er også tungt. For å ettermontere eller installere solcellepaneler på taket av en bygning, må taket være sterkt, stort og orientert mot solens sti.
både aktiv og passiv solteknologi er avhengig av faktorer som er utenfor vår kontroll, for eksempel klima og skydekke. Lokale områder må studeres for å avgjøre om solenergi vil være effektiv i det området.
Sollys må være rikelig og konsekvent for solenergi å være et effektivt valg. På De fleste steder på Jorden gjør sollysets variabilitet det vanskelig å implementere som den eneste energikilden.