Солнечная энергия

Солнечная энергия – это преобразование энергии солнечного света в электричество . Это можно сделать напрямую с помощью фотоэлектрических систем (PV), косвенно с использованием концентрированной солнечной энергии или их комбинации. Фотоэлектрические элементы преобразуют свет в электрический ток, используя фотоэлектрический эффект. В системах концентрированной солнечной энергии используются линзы или зеркала, а также системы слежения за солнечной энергией, чтобы фокусировать и концентрировать большую площадь солнечного света в небольшой луч или точку.

Обычно он считается «зеленым», возобновляемым , устойчивым и экологически чистым. С ростом стоимости энергии и альтернативных источников энергии солнечная энергия становится все более экономически целесообразной и важной во многих областях, таких как солнечное освещение .

Несколько инженеров и энтузиастов-сделателей спроектировали буквально сотни различных типов солнечных плит; от простых конструкций, таких как солнечная печь для боулинга, до более сложных, таких как параболическая корзина и солнечная плита из жестяных банок . Такое обширное разнообразие вариантов затрудняет стандартизацию и оценку солнечных плит, однако для успеха конструкции должны быть соблюдены некоторые критические факторы, некоторые из которых перечислены ниже: Стоимость - должна быть достаточно дешевой, чтобы ее можно было реализовать в сельской местности. .

• Удобство - может быть построено из легкодоступных местных материалов за короткий период времени, а также имеет небольшой вес.SOL
• Безопасность – обогреваемая зона должна быть хорошо защищена и никакие детали не должны выступать наружу.
• Эффективность – сколько времени потребуется на приготовление еды?
• Ветроустойчивость – должна быть достаточно прочной, чтобы не подвергаться воздействию слабых и умеренных ветров.
• Теплопроизводительность – достаточная теплопроизводительность в зависимости от ее использования ( пастеризация воды или приготовление пищи ).
• Долговечность – ремонт должен быть нечастым и легко выполняться.
• Простота инструкции.

Требования к приготовлению пищи на солнечной энергии очень просты. Вы должны иметь возможность разместить солнечную плиту в месте, освещенном солнцем на несколько часов, и быть защищенным от сильного ветра. Солнечные плиты, очевидно, не работают ночью или в очень пасмурные дни. Солнечный свет поглощается темными поверхностями, которые нагреваются. Еду лучше всего готовить в темных, неглубоких, тонких металлических кастрюлях с темными, плотно закрывающимися крышками, которые сохраняют тепло и влагу. Чтобы сохранить тепло, образующееся, когда черный горшок поглощает солнечные лучи, необходима прозрачная крышка. Это может быть как просто прозрачный пластиковый пакет, так и сложное, например вакуумирование нескольких слоев стекла. Один из способов ускорить процесс приготовления — использовать отражатели , чтобы увеличить концентрацию солнечного света на коллекторе.

Солнечный дегидратор ( или солнечная сушилка) позволяет пользователю сохранять продукты без затрат энергии или загрязнения, связанных с другими методами сушки.

Сельскохозяйственные и другие продукты сушились под воздействием солнца и ветра на открытом воздухе на протяжении тысячелетий. Цель состоит в том, чтобы либо сохранить их для дальнейшего использования, как в случае с пищей; или как неотъемлемая часть производственного процесса, как в случае с лесоматериалами, табаком и отмыванием денег. В промышленно развитых регионах и секторах сушка на открытом воздухе в настоящее время в значительной степени заменена механизированными сушилками с котлами для нагрева поступающего воздуха и вентиляторами, пропускающими его с высокой скоростью. Механизированная сушка происходит быстрее, чем сушка на открытом воздухе, требует гораздо меньше земли и обычно дает продукт более высокого качества. Но это оборудование дорогое и требует для работы значительного количества топлива или электроэнергии.

«Солнечная сушка» в контексте данного технического описания относится к методам использования солнечной энергии для сушки, но исключает «сушку на открытом воздухе». Обоснованием использования солнечных сушилок является то, что они могут быть более эффективными, чем сушка на солнце, но имеют более низкие эксплуатационные расходы, чем механизированные сушилки. Ряд разработок технически проверены, и хотя ни одна из них еще не получила широкого распространения, по-прежнему существует оптимизм относительно их потенциала.

Солнечная горячая вода описывает активные и пассивные солнечные технологии, которые используют свободно доступную солнечную тепловую энергию для нагрева воды для желаемого применения.

Это один из наиболее эффективных способов нагрева воды (с точки зрения энергии/отходов), поскольку он не требует преобразования энергии, в отличие от нагрева электрическим сопротивлением или сжигания топлива. Это простая передача и концентрация тепловой энергии из одного места в другое. ( См. Википедию: Теплопередача . ) Еще одним примером эффективности этой технологии является то, что она работает на солнечной энергии, которая бесплатна и зависит только от используемой технологии, ее стоимости и эффективности. Другими словами, энергия бесплатна, только устройства сбора, преобразования и хранения влияют на стоимость системы. При этом основным недостатком солнечной тепловой энергии является то, что она доступна только там, где/когда бы ни было видно Солнце.

Если вы когда-либо чувствовали, как горячая вода вытекает из садового шланга, стоявшего на солнце, вы испытали на себе горячую воду, полученную от солнечной энергии.

По сути, солнечная система горячего водоснабжения состоит из солнечного теплового коллектора , хорошо изолированного резервуара для хранения и системы передачи тепла от коллектора к контейнеру по отношению к жидкой среде, которая в некоторых случаях является сама вода.

Солнечная дезинфекция воды , также известная как солнечная пастеризация воды или SODIS, представляет собой метод дезинфекции питьевой воды с использованием тепла и ультрафиолетового света (или иногда просто тепла) солнца. Вода должна быть уже прозрачной, особенно при использовании солнечного ультрафиолета. В отличие от солнечной дистилляции , это очень простой и недорогой способ дезинфекции небольших объемов воды.

Излучение в спектре УФ-А (длина волны 320-400 нм) и повышенная температура воды – оба фактора вызывают повреждение ДНК патогенов. Эффекты также синергичны: ДНК более склонна к повреждению ультрафиолетом, если температура очень высокая. Если температура воды поднимается выше 50°C, процесс дезинфекции происходит в три раза быстрее, а УФ-излучение дает гораздо лучшие результаты. Однако некоторые патогены, такие как Giardia, ^W , нелегко уничтожить УФ-излучением. Для них тепло важнее. ^{[ нужна проверка ]}

Солнечная дистилляция — это использование солнечной энергии для испарения воды и сбора ее конденсата в одной закрытой системе. В отличие от других форм очистки воды, соленая или солоноватая вода может превращаться в пресную питьевую воду (например, опреснение ).

Конструкция, в которой осуществляется процесс, известна как солнечный перегонный аппарат, и хотя размер, размеры, материалы и конфигурация различаются, все они основаны на простой процедуре, при которой приходящий раствор поступает в систему, а более летучие растворители оставляются в стоках, оставляя после себя соленый раствор позади. ^[2]

В любом солнечном аппарате основной компоновкой является устройство для сбора дождевой воды . В большинстве случаев коллектор накрыт листом стекла или прозрачного пластика, который пропускает солнечное излучение, но не выходит наружу. Вода, испаряемая лучистым солнечным теплом, затем конденсируется на более холодном материале покрытия. Конденсатная вода не содержит примесей, таких как соли и тяжелые металлы, а также микробиологических организмов, которые могли присутствовать в забираемой воде. Конечным результатом является снабжение свежей и чистой водой. Солнечные дистилляторы могут эффективно производить питьевую воду из канавы или цистерн, особенно это касается высокоэффективных многоступенчатых увлажнителей, в которых испаритель(и) и конденсатор(ы) разделены.

Солнечная дистилляция отличается от других более энергоемких форм опреснения , таких как обратный осмос или просто кипячение воды, из-за использования свободной энергии. ^{[3] [4]} Если требуется очистка загрязненной воды, а не опреснение, то медленная песчаная фильтрация является хорошим вариантом.

Обилие чистого горючего топлива местного производства могло бы значительно улучшить уровень жизни в некоторых частях развивающегося мира. Это топливо могло бы доставлять товары на рынки, производить пар и электричество, обогревать дома, кипятить воду и готовить еду, обеспечивать электроэнергией оборудование связи и обеспечивать более высокие стандарты образования и здравоохранения. Если меньше полагаться на более грязные виды топлива, будет меньше загрязнения воздуха внутри и снаружи, меньше вырубки лесов и эрозии почв. В этом отчете описывается простая технология, необходимая для повышения эффективности солнечной установки для производства недорогого концентрированного этанола в качестве топлива на местном, «микро» уровне, надежно и безопасно.

Следует отметить, что этот проект предназначен только для топливного спирта, а не для потребления человеком, хотя основные принципы конструкции могут быть применены к перегонке воды или других жидкостей. Следует также отметить, что на данный момент это теоретическая конструкция, поэтому прототипирование или тестирование не проводились, но результаты указанного тестирования будут опубликованы, когда они станут доступны.

Солнечная энергия — один из важнейших источников энергии на Земле, доступный нам во множестве производных. Например, растительные вещества, питание которых зависит от солнечной энергии, подвергаются естественному сжатию и разложению в течение миллионов лет, образуя ископаемое топливо, которое мы используем сегодня для производства и транспортировки электроэнергии. Другие примеры этого можно увидеть в использовании биомассы в качестве топлива или сборе энергии ветра , которая зависит от нагретого солнцем воздуха для формирования течений.

Мы также можем напрямую использовать солнечный ресурс. Солнечные тепловые технологии используют этот ресурс для нагрева рабочей жидкости, которая может передавать энергию воздушному потоку или воде для бытового или коммерческого использования. Солнечные фотоэлектрические или фотоэлектрические устройства используют различные материалы (в основном кремний), которые испытывают субатомные изменения под воздействием солнечной энергии, чтобы индуцировать электрический ток. Как солнечные фотоэлектрические, так и тепловые технологии обеспечивают полезный источник энергии с небольшим количеством движущихся частей или вообще без них, без загрязнения и с очень небольшим количеством воплощенной энергии .

Для эффективного проектирования солнечной энергетической системы необходимо понимание доступных солнечных ресурсов в интересующем месте. Цель этой статьи – дать читателям представление о солнечных ресурсах Земли и представить инструменты, необходимые для проведения базового анализа. Также будет представлен краткий обзор методов измерения солнечной радиации и моделирования производительности.

Система преобразования солнечной энергии (SECS), ^{[5] [6] [7]} или сборщик солнечной энергии — это общие термины, которые можно использовать для обозначения любой машины, которая, питаясь от солнечной энергии, либо генерирует энергию, которую можно использовать для непосредственного нагревания жидкость или газ (пассивная солнечная энергия) или выработка электроэнергии (PV, CPV, PETE,...). Таким образом, этот термин может относиться к:

• Системы преобразования тепловой солнечной энергии (как правило, пассивные солнечные системы без зеркал и линз),
• Фотоэлектрические солнечные системы (PV),
• биогибридные солнечные элементы,
• Сенсибилизированные красителем солнечные элементы ,
• Люминесцентные солнечные концентраторы (разновидность концентрированных фотогальваники или технология CPV),
• Концентрирующие солнечные энергетические системы ,
• Системы фотонной усиленной термоэлектронной эмиссии,... ^[8]