Definicja energii słonecznej z przykładami i zastosowaniami

Definicja energii słonecznej z przykładami i zastosowaniami
Definicja energii słonecznej to energia pochodząca ze Słońca, którą możemy uchwycić dzięki promieniowaniu słonecznemu.Pojęcie energii słonecznej jest często używane w odniesieniu do energii elektrycznej lub cieplnej uzyskiwanej za pomocą promieniowania słonecznego.

To źródło energii stanowi główne źródło energii na Ziemi.Ponieważ jest to źródło niewyczerpalne, uważa się je za energię odnawialną.

Z tej energii uzyskuje się wiele innych źródeł energii, takich jak:

Energia wiatrowa, która wykorzystuje siłę wiatru.Wiatr powstaje, gdy Słońce podgrzewa duże ilości powietrza.
Paliwa kopalne: powstają w wyniku niezwykle długiego procesu rozkładu cząstek organicznych.Organicznymi substancjami rozkładającymi były głównie rośliny fotosyntetyzujące.
Energia hydrauliczna, która wykorzystuje energię potencjalną wody.Bez promieniowania słonecznego obieg wody nie byłby możliwy.
Energia z biomasy po raz kolejny jest wynikiem fotosyntezy roślin.
Ten rodzaj energii odnawialnej stanowi alternatywę dla paliw kopalnych, które nie emitują gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla.

Przykłady energii słonecznej
Oto kilka przykładów energii słonecznej:

Fotowoltaiczne panele słoneczne wytwarzają energię elektryczną;urządzenia te znajdują zastosowanie w domach, schroniskach górskich itp.
Elektrownie fotowoltaiczne: są znaczącym rozwinięciem paneli fotowoltaicznych, których celem jest wytwarzanie energii elektrycznej do zasilania sieci elektroenergetycznej.
Samochody zasilane energią słoneczną wykorzystują ogniwa fotowoltaiczne do przekształcania promieniowania słonecznego w energię elektryczną, która napędza silnik elektryczny.
Kuchenki słoneczne: są wykonane z układu parabolicznego, który koncentruje światło słoneczne do punktu, który podnosi temperaturę i umożliwia gotowanie.
Systemy grzewcze: za pomocą energii słonecznej można podgrzać płyn, który można wykorzystać w obiegu grzewczym.
Ogrzewanie basenu to prosty obieg płynu, w którym woda krąży wzdłuż zestawu kolektorów słonecznych wystawionych na działanie słońca.
Kalkulatory: Niektóre urządzenia elektroniczne mają mały panel słoneczny dostarczający energię do obwodu elektrycznego.
Wentylacja słoneczna to rodzaj energii słonecznej, która wykorzystuje ciepło słoneczne do wentylacji pomieszczenia.Jest często stosowany w domach i budynkach w celu poprawy jakości powietrza i zmniejszenia kosztów energii.Wentylację słoneczną można wykorzystać do wentylacji pojedynczego pomieszczenia lub całego budynku.
Fotosynteza to naturalny sposób, w jaki rośliny wykorzystują energię słoneczną do konwersji energii chemicznej.
Rodzaje energii słonecznej
Istnieją trzy rodzaje technologii energii słonecznej:

Fotowoltaiczna energia słoneczna: Panele fotowoltaiczne składają się z materiału, który pod wpływem promieniowania słonecznego uwalnia elektrony i generuje prąd elektryczny.
Termiczna energia słoneczna: System ten wykorzystuje pojemność cieplną promieni słonecznych.Promieniowanie słoneczne zamieniane jest na energię cieplną w celu ogrzania płynu, który można wykorzystać do podgrzania ciepłej wody użytkowej.W elektrowniach słonecznych wytwarzana jest para, a następnie energia elektryczna.
Pasywna energia słoneczna jest zasobem umożliwiającym wykorzystanie ciepła słonecznego bez korzystania z zasobów zewnętrznych.Na przykład architekci mogą orientować domy i decydować, gdzie umieścić okna, biorąc pod uwagę, gdzie będzie odbierane promieniowanie słoneczne.Technika ta znana jest jako architektura bioklimatyczna.
Jak wytwarzana jest energia słoneczna?
Z fizycznego punktu widzenia energia słoneczna wytwarzana jest w Słońcu w wyniku następujących po sobie reakcji jądrowych.Kiedy ta energia dotrze do nas na Ziemi, możemy ją wykorzystać na wiele sposobów:

Panele słoneczne z ogniwami fotowoltaicznymi.Panele fotowoltaiczne wykonane są z materiału, który odbierając światło bezpośrednio jonizuje i uwalnia elektron.W ten sposób promieniowanie słoneczne zamieniane jest na energię elektryczną.
Stosowanie kolektorów słonecznych, których zadaniem jest zamiana promieniowania słonecznego na energię cieplną.Jego zadaniem jest podgrzanie płynu krążącego wewnątrz.W tym przypadku nie mamy prądu, ale mamy płyn o wysokiej temperaturze, który można wykorzystać w wielu zastosowaniach.
Skoncentrowana energia słoneczna to system, który odbija całe oświetlenie słoneczne do centralnego punktu, aby osiągnąć wysoką temperaturę.Technologia ta jest wykorzystywana w elektrowniach termosłonecznych do wytwarzania energii.
Pasywne systemy energii słonecznej wykorzystują energię słoneczną bez żadnego zewnętrznego źródła energii.Na przykład projekty architektoniczne pozwalają na maksymalne nasłonecznienie zimą i zapobiegają nadmiernemu nagrzewaniu się latem.
Rodzaje paneli słonecznych
Termin panele słoneczne jest używany w odniesieniu do obu metod (fotowoltaicznej i termicznej).W każdym razie projekt różni się znacznie w zależności od rodzaju technologii słonecznej, do której będzie używany:

Panel słoneczny wykorzystuje promienie słoneczne do podgrzewania cieczy, która przekazuje ciepło do płynu, a następnie podgrzewa wodę.W domach wykorzystuje się energię słoneczną do podgrzewania wody.
Panel fotowoltaiczny wykorzystuje właściwości poszczególnych elementów półprzewodnikowych umieszczonych w ogniwach słonecznych.Ogniwa słoneczne wytwarzają energię elektryczną pod wpływem promieniowania słonecznego.Dzięki tzw. efektowi fotowoltaicznemu ekspozycja na słońce powoduje ruch elektronów w elemencie (najczęściej krzemie), generując ciągły prąd elektryczny.
W koncentrującym panelu słonecznym zastosowano także szereg zwierciadeł parabolicznych o strukturze liniowej.Celem tych luster jest skupienie promieniowania słonecznego w ognisku, aby osiągnąć temperaturę wystarczająco wysoką, aby wytworzyć parę.
Wykorzystanie energii słonecznej

Wykorzystanie mocy słońca: przewodnik po fotowoltaice
Energia słoneczna ma wiele zastosowań i zastosowań, które można podsumować w trzech punktach:

Ciepła woda użytkowa
Słoneczne podgrzewanie wody służy do dostarczania ciepłej wody użytkowej (CWU) oraz ogrzewania domów i małych kompleksów budynków.Zbudowano elektrownie słoneczne, które za pomocą turbin parowych przekształcają zmagazynowane ciepło w energię elektryczną.

Jednakże prototypy te nie znalazły szerokiego zastosowania ze względu na niską wydajność tych elektrowni w porównaniu z wysokimi kosztami i nieregularnymi dostawami energii elektrycznej.

Generowanie elektryczności
Panele fotowoltaiczne są stosowane w izolowanych układach słonecznych do zasilania urządzeń oddalonych od sieci elektrycznych (sondy kosmiczne, wzmacniacze telefoniczne na dużych wysokościach itp.).Stosowane są również w zastosowaniach o tak niskim zapotrzebowaniu na energię, że podłączenie do sieci energetycznej nie byłoby ekonomiczne (sygnalizacja świetlna, parkometry itp.).

Urządzenia te muszą być wyposażone w akumulatory zdolne do gromadzenia nadwyżki energii elektrycznej wytworzonej w ciągu dnia do zasilania urządzeń w nocy i podczas pochmurnej pogody, zazwyczaj baterie słoneczne.

Stosowane są również w dużych systemach podłączonych do sieci, chociaż zasilanie jest zmienne w warunkach dobowych i sezonowych.Dlatego jest trudny do przewidzenia i nie da się go zaprogramować.

Ta nieciągłość utrudnia zaspokojenie zapotrzebowania na energię elektryczną w dowolnym momencie, z wyjątkiem produkcji z szerokim marginesem bezpieczeństwa powyżej rocznych szczytów zapotrzebowania.Jednak będąc szczytem produkcji elektrowni słonecznych w lecie, udaje się zrównoważyć większe zapotrzebowanie wewnętrzne ze względu na klimatyzatory.

Jakie są zalety i wady energii słonecznej?
Wykorzystanie energii słonecznej wiąże się z konkretnymi zaletami i wadami.

Główne uwagi krytyczne lub wady to:

Wysoki koszt inwestycji w przeliczeniu na uzyskany kilowat.
Oferuje bardzo wysoką wydajność.
Uzyskana wydajność zależy od harmonogramu słonecznego, pogody i kalendarza.Z tego powodu trudno jest przewidzieć, jaką moc elektryczną będziemy w stanie w danym momencie uzyskać.Wada ta znika w przypadku innych źródeł energii, takich jak energia jądrowa czy kopalna.
Ilość energii potrzebnej do wytworzenia panelu słonecznego.Produkcja paneli fotowoltaicznych wymaga dużych nakładów energii, często wykorzystując nieodnawialne źródła energii, takie jak węgiel.
Z drugiej strony należy wziąć pod uwagę zalety energii słonecznej:

Jego zwolennicy popierają redukcję kosztów i wzrost wydajności dzięki korzyściom skali i ulepszeniom technologicznym w przyszłych systemach fotowoltaicznych.
Odnosząc się do braku tego źródła energii w nocy, zwracają również uwagę, że maksymalny szczyt zużycia energii elektrycznej osiągany jest w ciągu dnia, czyli podczas maksymalnej produkcji energii słonecznej.
Jest to odnawialne źródło energii.Inaczej mówiąc, jest niewyczerpany.
Jest to energia niezanieczyszczająca: nie generuje gazów cieplarnianych, a zatem nie przyczynia się do pogłębiania problemu zmian klimatycznych.
Autor: Oriol Planas – inżynier techniczny przemysłu