Что такое солнечная энергия и как солнечная энергия преобразуется в электричество

Согласно научным данным, Земля перехватывает приличное количество энергии солнца, а конкретно 173 триллиона тераватт. Это буквально на десять тысяч больше энергии, чем потребляет все население Земли. Это подтверждает, что солнце считается самым обильным энергетическим источником на всем земном шаре и что в один великолепный день оно может быть самым надежным энергетическим источником.

Классически мировые потребности в электрической энергии удовлетворялись за счёт ископаемых видов топлива, например как нефть, газ и уголь. Однако эти источники энергии имеют два главных отрицательных результаты:

Они особенно важны в глобальном потеплении и загрязнении кислотными дождями, которые плохо воздействуют на многих животных, растения и людей во внешней среде.

Только некоторые страны имеют полный доступ к энергоресурсам на основе ископаемого топлива, что может привести к глобальной политической и нестабильности в экономике.

Прекрасной заменой считается энергия солнца, которая считается возобновляемым ресурсом, что значит, что она не станет недоступной. Она обеспечивает неограниченное, стабильное снабжение в течение длительного времени. Энергия солнца также является чистым в экологическом плане энергетическим источником, поскольку в процессе ее производства не выделяются загрязняющие вещества.

Солнечная энергетика — Евгений Кац

Итак, что такое энергия солнца?

Энергия солнца — это энергия, вырабатываемая солнцем в виде тепла и света. Это один из очень возобновляемых и легкодоступных источников энергии на планете Земля. Тот момент, что она доступна в больших количествах и бесплатно и никому не принадлежит, ее делает одним из довольно значительных оригинальных источников энергии. Энергия солнца применялась людьми с древности при помощи обычных увеличительных стекол для концентрации солнечного света в лучи, настолько горячие, что они могли заставить дерево воспламениться.

По большей части, энергия солнца может быть применена для изменения в энергию тепла или в электричество. Энергия солнца — это энергия, получаемая от солнечных лучей. Она применяется 2-мя главными способами:

  1. Через производство электричества

В данной технике применяются солнечные фотоэлектрические (PV) устройства или фотоэлектрические панели, которые преобразуют энергию солнца в электричество. Фотоэлектрические устройства делают электричество прямо из солнечного света при помощи электронного процесса, который настоящим образом происходит в конкретных типах материалов, популярных как полупроводники.

Электроны, имеющиеся в данных материалах, высвобождаются под лучами солнца и перемещаются по электронной схеме, передавая энергию в сеть или конкретно питая электрические устройства. Эта форма энергии может быть применена для питания солнечных часов, калькуляторов или светофоров. Они постоянно применяются в местах, не подключенных к электрической сети.

  1. Устройства солнечных коллекторов

Солнечный тепловой коллектор применяет тепло, поглощая лучи солнца. Данная техника применяет энергию солнца для нагревания воды (фотоэлектрические батареи для горячей воды) для бытового применения, допустим, для бойлеров, ванн с гидромассажем и наземных бассейнов. Концентрированные электростанции работающие от солнца применяют более сложные коллекторы для изготовления электроэнергии путем нагрева жидкости для вращения турбины, подключенной к генератору. Обыкновенные коллекторы обычно применяются в коммерческих и зданиях жилого фонда для обогрева помещений.

Энергия солнца, преобразованная в электричество, может быть быстро применена для питания освещения или множества иных устройств. Еще идеально, если она может быть сохранена в батареях для последующего применения. Фотоэлектрические панели обычно генерируют электричество постоянного тока (DC). Однако его можно изменить в электрический ток при помощи устройства, известного как преобразователь напряжения. Энергия солнца, преобразованная в энергию тепла для нагревания воды, может быть применена быстро или сохранена в виде горячей воды в резервуарах для будущего применения.

Энергию солнца можно разделить на активную и пассивную в зависимости от способа ее получения и применения. В активной солнечной энергетике для изменения энергии солнца в тепловую применяется специализированное солнечное нагревательное оборудование, тогда как в пассивной солнечной энергетике механическое оборудование отсутствует. Активные солнечные технологии включают применение механического оборудования, такого как фотоэлектрические детали, солнечные тепловые коллекторы или насосы и вентиляторы для улавливания энергии солнца.

Неактивные солнечные технологии преобразуют энергию солнца в тепловую без применения активных механических систем. По большей части это практика применения окон, стен, деревьев, размещения зданий и остальных обычных методов для улавливания или отклонения солнечных лучей для применения. Пассивное солнечное отопление — это замечательный способ экономии энергии и ее максимального применения. Примером пассивного солнечного отопления считается то, что происходит с вашим автомобилем в летний жаркий день.

Как энергия солнца превращается в электричество?

Ранним этапом изменения энергии солнца в электричество считается установка фотоэлектрических (ФЭ) элементов или фотоэлектрических панелей. Фотовольтаика означает свет и электричество. Такие элементы задерживают энергию солнца и преобразуют ее в электричество. Эти фотоэлектрические панели сделаны из материалов, которые показывают фотоэлектрический эффект, другими словами когда лучи солнца попадают на фотоэлемент, фотоны света пугают электроны внутри элемента, вынуждая их начать движение, по завершению производя электричество.

При желании приобрести фотоэлектрические батареи, было бы желательно знать, какие варианты доступны на рынке. Вот короткое описание главных из них:

  • Поликристаллические — в них применяется мультикристаллический кремний
  • Монокристаллические — прекрасно подойдут для маленьких помещений
  • Тонкопленочные — обычно больше по размерам и намного эффектнее днем

Разница между материалами, применяемыми для производства монокристаллических и поликристаллических, заключается в составе кремниевой подложки, применяемой для изготовления солнечных элементов и, в конечном итоге, фотоэлектрических батарей. Как видно из названия, поликристаллические предполагают много кристаллов, а монокристаллические — один кристалл. Чем больше размер кристаллов, тем эффектнее солнечные детали, что объясняет причину, по которой монокристаллические детали обычно на 10 — 15% эффектнее поликристаллических.

Как работают фотоэлектрические батареи?

Фотоэлектрическая батарея должна быть размещена на площадке открытого типа, которую не загораживают деревья или какие-нибудь сооружения. Обычно прекрасно подходит крыша. Потом она подсоединяется к строению через преобразователь напряжения. Преобразователь напряжения — это устройство, преобразующее электрический ток (электрический ток) в постоянный ток (постоянный ток). Таким образом, в этом случае электрический ток — это энергия, создаваемая фотоэлектрическими батареями. Эта энергия солнца превращается в электрический ток. Причина изменения постоянного тока в переменный состоит в том, что энергия может быть применена разными домашними приборами точно также, как вы питаете собственную электронику обыкновенным электричеством.

Соображения, которые нужно понимать перед монтажем фотоэлектрических батарей

Перед тем как приступать к установке фотоэлектрических батарей у вас дома, убедитесь, что энергия солнца подойдет для вас и вашему дому. Потом убедитесь, что в вашем населенном пункте есть большое количество солнечного света. Пригодность энергии солнца существенно зависит от того, сколько солнца получает окрестность. Если ваш район не получает необходимого количества солнечного света, инвестирование в фотоэлектрические батареи не будет замечательным решением.

Определив, что ваш район получает большое количество солнечного света, убедитесь в наличии места для установки. Мы знаем, что фотоэлектрические батареи ставятся на крышах зданий. Хотя это похвально, это не только один вариант. Если у вас есть просторное место на заднем дворе, это будет прекрасным местом для наземного монтажа. Вариант с задним двором прекрасно подойдет для тех, чьи крыши сильно затенены или конструктивно не подойдут для установки фотоэлектрических батарей. Также, нужно знать местные законы относительно установки фотоэлектрических батарей, во избежание неприятностей со здешними властями. Эти данные вы можете получить у местного консультанта по энергии солнца

Влияние на внешнюю среду

Хотя энергия солнца является одним из очень чистых и возобновляемых источников энергии среди доступных источников, она также имеет некоторые экологические результаты. Энергия солнца применяет фотоэлектрические детали для изготовления энергии солнца. Однако производство фотоэлементов для получения энергии требует кремния и производит некоторые отходы. Ошибочное обращение с данными материалами может привести к опасному влиянию на человека и внешнюю среду. Для установки электростанций работающих от солнца может понадобится большой земельный участок, что может оказать влияние на существующие экосистемы. Энергия солнца не загрязняет воздух при преобразовании в электричество при помощи фотоэлектрических батарей. Она встречается во множестве и не способствует глобальному потеплению.

Будущее энергии солнца

Перед тем как приступать к обсуждению будущего энергии солнца, мы должны рассмотреть конкретные факты:

Изменение климата — это реальное явление и большая угроза для людей и остальных форм жизни на планете Земля.

«Солнечная энергетика: преобразование света в электричество«.

Если мы серьёзно относимся к уменьшению риска для наших детей принять на себя ключевую тяжесть больших последствий изменения климата, мы должны занять позицию лидера в минимизации выбросов тепличных газов на 80% к 2050 году. Поскольку 60% глобальных выбросов происходит в результате применения энергии, мы обязаны начать внедрение технологий с невысоким уровнем выбросов углерода в очень больших масштабах, начав с нынешнего дня.

Энергия солнца считается крупным энергетическим ресурсом, несомненно

Возобновляемые либо нет, другие источники энергии, кроме геотермальной, ядерной и приливной, происходят от солнечного света. Ископаемое топливо — это просто энергия солнца, применяемая в течение десятилетий (с применением останков животных и растений) в качестве батарей. Волновая и ветровая энергия обязаны собственным происхождением энергии солнца. Среди источников энергии с невысоким уровнем выбросов углекислого газа только ветер, солнце и, может быть, ядерная энергия могут достичь уровня разворачивания тераватт (ТВт), требуемого для удовлетворения всевозрастающего спроса на энергию.

Встречается большое расширение масштабов солнечных фотоэлектрических технологий.

Фотоэлектрические технологии развиваются быстрее, чем иная другая энергетическая технология. Мощность всех установленных фотоэлектрических устройств удваивалась каждые 2 года с 2000 года, достигнув 200 гигаватт-пиков (ГВтп) в 2014 году. Этот экспоненциальный рост не показывает никаких признаков ослабления. Если быстрый рост фотоэлектрических технологий не будет прекращаться такими необычайными темпами, энергия солнца, не раздумывая, удовлетворит весь мировой интерес на электрическую энергию в течение следующего десятилетия.

При этом будущее энергии солнца представляется очень радужным, если взять во внимание, что подобные большие экономики, как США, и США, и США, и США, и США, и США, и США, и США, и США.S.США и КНР, выделяют миллиарды долларов на разработку и установку технологий энергии солнца. Помимо того, тот момент, что энергия солнца считается возобновляемым ресурсом, ее делает красивой для многих кабинетов министров, которые уменьшают зависимость от ископаемого топлива.

Новаторская солнечная электростанция работает 24 часа в сутки: Как она устроена и как ее улучшить