W szkole nauczyliśmy się, że oprócz wody, potrzebujemy słońca, by świeciło na Matkę Ziemię, by podtrzymać życie we wszystkich jego różnych formach i formach. Dotyczyło to zwierząt i roślin, które ją zamieszkują, a także uprawy naszych upraw na żywność. Ale możemy także wykorzystać promienistą energię słoneczną do wytwarzania ciepła, światła i energii w postaci elektryczności, wykorzystując ogromną energię słoneczną Słońca.
Promienie elektromagnetyczne w postaci energii promienistej, są nieustannie emitowane w przestrzeń kosmiczną przez palące działanie słońca. Te promienie przemieszczają się we wszystkich kierunkach, a niektóre z nich docierają do powierzchni Ziemi. Promieniowa energia emitowana przez słońce dociera do Ziemi w bardzo krótkim czasie.
W rzeczywistości ilość energii słonecznej docierająca do powierzchni Ziemi w każdej godzinie dnia jest większa niż nasze całkowite zapotrzebowanie na energię w ciągu jednego roku. Ponieważ słońce jasno świeci w Układzie Słonecznym 24 godziny na dobę, 365 dni w roku, energia słoneczna w postaci "Energii Słonecznej" jest klasyfikowana jako odnawialne źródło energii i praktycznie możemy ją rozważyćEnergia słonecznajak moc ze słońca.
Ziemia otrzymuje energię promieniową od Słońca w postaci fal elektromagnetycznych. Ilość promieniowania słonecznego, która faktycznie spada na powierzchnię Ziemi w dowolnym miejscu i czasie, zależy od wielu czynników, takich jak pora dnia (rano, popołudnie lub noc), pora roku (pory roku) oraz szerokość geograficzna powierzchni Ziemi, by wymienić tylko kilka.
Ilość energii promieniowania dostępnej do wykorzystania w systemie solarnym to tylko bardzo mała część całkowitego promieniowania słonecznego odbieranego przez Ziemię nad jej atmosferą. Wynika to głównie z chmur, samej atmosfery i warunków gruntowych, które mogą pochłaniać lub odbijać większość tej energii słonecznej z powrotem w niebo i przestrzeń kosmiczną.
Ziemia jest w zasadzie ogromnym kolektorem energii słonecznej, który otrzymuje duże ilości energii ze Słońca. Energia ta może być wykorzystywana bezpośrednio jako energia słoneczna za pomocą paneli fotowoltaicznej, a pośrednio jako energia wiatru, pływów lub fal. Energia słoneczna to odnawialne źródło energii, niewyczerpane i dostępne lokalnie na całym świecie. Aby jednak efektywniej zbierać energię słoneczną, odbiorniki energii słonecznej wymagają bezpośredniego światła słonecznego, a nie odbitego światła, co czyni je nieskutecznymi w pochmurnych warunkach.
Surowa moc naszego Słońca, która dociera do zewnętrznej atmosfery Ziemi, wynosi około 1373 watów na metr kwadratowy (1,37 kW/m2) nad warstwą chmur. Ilość ta jest następnie redukowana przez atmosferę i warstwy ochronne, aby dotrzeć na powierzchnię Ziemi w południe z bezchmurnego nieba z mocą około 1000 watów na metr kwadratowy (1,0 kW/m2) lub nieco mniej.
Oznacza to, że promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi składa się w około 70% z bezpośredniego i około 30% rozproszonego światła słonecznego, ponieważ atmosfera i chmury działają jak gigantyczne filtry, blokując i rozpraszając promieniowanie słoneczne we wszystkich kierunkach.
Na przykład gazy i małe cząsteczki pyłu zawieszone w atmosferze powodują efekt rozpraszania na nadchodzące promieniowanie słoneczne, przez co część jego części zostanie odbita z powrotem w przestrzeń kosmiczną we wszystkich kierunkach przez powietrze, chmury, deszcz i mgłę. Chmury złożone z cząstek wody w cieczy i zamarzniętej będą rozpraszać i odbić promieniowanie słoneczne z powrotem w przestrzeń kosmiczną, co widzimy w pochmurne dni.
Ponadto refleksyjność powierzchni Ziemi różni się w zależności od rodzaju materiałów, które ją pokrywają, czy to piasku, śniegu czy morza, podczas gdy część promieniowania słonecznego jest pochłaniana przez różne gazy tworzące atmosferę, takie jak para wodna, dwutlenek węgla i ozon.
Jak opisano powyżej, promieniowanie słoneczne jest zarówno rozpraszane, jak i odbite we wszystkich kierunkach podczas przechodzenia przez atmosferę. Ta dyspersja może stanowić nawet 60% całkowitej wartości, która dociera do atmosfery Ziemi przez przestrzeń kosmiczną. Bezpośrednie promieniowanie słoneczne rzuca jednak cienie, ponieważ jest kierunkowe i pochodzi bezpośrednio ze Słońca. Pozycja i położenie słońca na niebie również odgrywają ważną rolę w efektywności każdego niebaSystem energii słonecznej.
W południe, w jasny, słoneczny, bezchmurny dzień na środku pustyni, energia słoneczna dostępna na poziomie gruntu może wynosić nawet 1 000 watów na metr kwadratowy, czyli 1 000 W lub 1 kW na m2 powierzchni skierowanej bezpośrednio na słońce, ale w wielu miejscach na świecie bardziej realistyczną wartością jest 600 do 800 W na m2.
Aby uzyskać maksymalną ilość energii słonecznej na m2, musimy kompensować nachylenie i kąt między Słońcem a Ziemią oraz fakt, że nie jest południe cały czas, kierując kolektor słoneczny na południe, gdzie słońce jest najjaśniejsze, i być może dostosować go do różnych pór roku, by śledzić Słońce ze wschodu na zachód.
Opłacalność energii słonecznej
Lokalizacja The Suns
Możliwość wykorzystania promieniowania słonecznego jako źródła energii słonecznej, czy to do podgrzewania wody, czy produkcji energii elektrycznej, zależy głównie od ilości promieniowania słonecznego przyjmowanego w danym miejscu na powierzchni Ziemi, która będzie się zmieniać zarówno w czasie, jak i porach roku, a Ziemia jako całość otrzymuje więcej energii słonecznej od maja do sierpnia.
Dostępność lub brak promieniowania słonecznego Słońca w dużej mierze zależy od obrotu Ziemi, ponieważ w nocy jest mniej energii słonecznej niż w ciągu dnia, a także od ruchu orbitalnego Ziemi, który powoduje cykle sezonowe od lata do zimy, z wyższym i jaśniejszym Słońcem.
Dlatego latem słońce jest silniejsze na niebie niż zimą. Ponadto szerokość geograficzna odgrywa ważną rolę w dostępności wystarczającej ilości energii słonecznej oraz w stanie atmosfery, zachmurzeniu itp., przy czym największy potencjał do wytwarzania energii słonecznej znajduje się na półkuli południowej. Skoncentrowana energia słoneczna pomaga nam pokonać niektóre z tych niedoborów.
Mimo to wystarczająco dużo energii słonecznej ze słońca pada na Ziemię w ciągu jednej godziny, by zaspokoić wszystkie nasze potrzeby przez cały rok, a pierwszym krokiem w ocenie opłacalności każdego systemu energii alternatywnej jest realistyczne oszacowanie ilości energii i rodzaju energii, która jest faktycznie potrzebna. Poświęcenie czasu na przemyślenie tego i prawidłowe zaplanowanie systemu solarnego zapewni, że gotowy system po uruchomieniu spełni oczekiwane potrzeby elektryczne i będzie opłacalny.
Systemy energii słonecznej
Jakie więc typySystemy energii słonecznejsą dostępne do wykorzystania energii słońca w domu. Cóż, teraz wiemy z góry, że technologie słoneczne przekształcają nieskończoną moc energii słonecznej w ciepło, światło i energię. Jednym z najlepszych zastosowań energii słonecznej jest wykorzystanie fotowoltaiki do wytwarzania energii elektrycznej. Aktywna energia słoneczna odnosi się do wytwarzania energii elektrycznej z wykorzystaniem energii słonecznej i istnieją dwa różne sposoby jej realizacji.
Obecnie działają ogromne komercyjne elektrownie działające na podstawie energii słonecznej do podgrzewania wody i produkcji pary, która następnie służy do produkcji energii elektrycznej, podobnie jak w elektrowniach węglowych na paliwa kopalne czy jądrowe. Inną metodą jest użycie dużych obszarów ogniw fotowoltaicznych połączonych ze sobą, tworząc panele słoneczne, które mogą generować prąd przy wysokim napięciu i prądzie.
W przypadku domowego systemu solarnego nie trzeba wydawać dużych sum na projektowanie bardzo zaawansowanych mechanicznych systemów fotowoltaicznych – wielu początkujących zaczyna od prostych, "domowych" projektów fotowoltaicznych, aby zaoszczędzić na umieszczeniu fotowoltaiki w drewnianym pudełku na skoncentrowaną energię słoneczną.
Energia słoneczna służy do przekształcania energii ze światła słonecznego do przechowywalnego, transportowalnego medium, takiego jak elektryczność, za pomocą paneli fotowoltaicznych. Fotowoltaika (czyli "PV") to technologia, która bezpośrednio przekształca światło w energię elektryczną i jest to ikoniczny panel słoneczny zamontowany na dachu, który większość ludzi kojarzy z energią słoneczną. Energia słoneczna ma wiele zalet i wad, a w następnym tutorialu przyjrzymy się fotowoltaicznej bardziej szczegółowo i zobaczymy, jak przekształcają energię słoneczną w użyteczną energię słoneczną.
W kolejnym tutorialu tej sekcji o "energii słonecznej" przyjrzymy się ogniwom słonecznym i zobaczymy, jak mogą one przekształcać światło słoneczne w postaci fotonów na energię elektryczną dla naszych domów.