открыть разделы

Как устроена солнечная энергия

6 апреля 2016

Если задать вопрос, как работает солнечная энергия, то не многие смогут правильно рассказать об основных принципах своим друзьям и знакомым. В этой статье мы поможем освежить ваши знания по возобновляемым источникам энергии.

Факты о солнце

Они помогут разобраться, как этот замечательный источник энергии светится.

Родившееся около 4,6 миллиардов лет назад, Солнце имеет диаметр в 109 раз больший, чем у Земли. Другими словами, в Солнце может поместиться 1 миллион планет Земля.

Если верить NASA, видимая поверхность Солнца имеет температуру 5 500°С, в то время, как температура в ядре составляет 15 000 000°С, благодаря ядерным реакциям. Понадобилось бы взрывать 100 миллиардов тон динамита каждую секунду, чтобы производить столько же энергии, сколько и солнце, говорят в NASA.

Солнце на три четверти состоит из водорода. Оставшуюся четверть в основном составляет гелий.

Поверхность Солнца в 11 990 раз больше поверхности Земли.

Солнце продолжит гореть около 130 миллионов лет после того, как оно переработает свой водород, сжигая при этом гелий. За это время оно увеличиться в размерах, поглотив Меркурий, Венеру и Землю.

Энергия, производится ядром Солнца посредством термоядерного синтеза.

Солнце двигается со скоростью 220 км в секунду.

Свет Солнца достигает Земли за 8 минут.

В возрасте 4,5 миллиарда лет Солнце израсходует около половины своего водорода и после этого оставшегося водорода ему хватит на 5 миллиардов лет.

По классификации, Солнце – это желтый карлик.

Древняя история солнечной энергии

На CleanTechnica, в книге “дайте ему светить: 6000-летняя история солнечной энергии”, Автор Джон Перлин пишет о древнем китайском устройстве под названием Ян суй, возрастом три тысячи лет. Чашеобразное устройство было направлено на солнце, и служило, чтобы разжечь костер, как сегодня используют увеличительное стекло для воспламенения бумажки.

Различные применения энергии солнца

Ниже перечислены различные технологии, которые использую энергию солнца:

Пассивный солнечный дизайн. Творческое использование окон, мансардных окон, лоджий, самих строений и окружающего их ландшафта. При пассивном солнечном дизайне используются термические строительные материалы для обогрева и освещения здания или для нагрева воды. Проще говоря, дом с пассивным солнечным дизайном получает тепло, когда солнце светит в его южные окна и аккумулирует его в материалах, известных, как «тепловая масса». Часть тепловой нагрузки дома, которую можно удовлетворить при помощи пассивного солнечного дизайна называется «пассивная солнечная фракция». Хорошо продуманный пассивный солнечный дизайн обеспечивает дом дневным светом круглый год и комфорт в холодное время года за счет ночного использования вентиляции.

Концентрированная солнечная энергия. Системы концентрированной солнечной энергии используют зеркала, обычно установленные рядами, имитируя огромную параболическую тарелку, в центре которой находится «силовая башня». Она собирает отраженные от зеркал лучи на тепло-аккумулирующий элемент. Концентрированный солнечный свет нагревает воду или другой какой-нибудь теплоноситель, который служит для выработки пара для вращения турбин и выработки электричества. Концентрированная солнечная энергия противопоставляется статической фотоэлектрической, поскольку в ней используются движущиеся элементы, такие как турбины, которые и вырабатывают электричество.

Фотоэлектричество. Солнечные или, по другому, фотоэлектрические панели преобразуют непосредственно солнечные лучи в электричество. Большинство фотоэлектрических панелей произведены из кремния, вещества, используемого в компьютерных микросхемах. Когда солнечные лучи ударяются об панель, их энергия выбивает электроны, освобождая их от атома, и электроны получают возможность течь по материалу. В результате, вырабатывается постоянный ток, который превращается в переменный при помощи инвертера.

Солнечные тепловые коллекторы. Представляют собой теплопоглощающие панели, состоящие из рядов параллельных циркуляционных труб. Служат для нагрева воды или обогрева здания. Нагрев воды с помощью солнечной энергии является рентабельным и экологически ответственным способом получения горячей воды, который минимизирует затраты на электроэнергию, либо органические виды топлива для нагрева воды и уменьшения связанных с этим экологических последствий. В солнечных водонагревательных системах использованы коллекторы, которые используют солнечный свет для нагрева воды, из которых она направляется к точкам использования.

Существует три основных типа солнечных тепловых коллекторов:

Эволюция солнечных панелей

Солнечные панели, которые также называются фотоэлектрическими панелями (photovoltaic или PV), преобразуют солнечный свет в электричество. PV-панели получили свое название из процесса преобразования света (фотонов) в электричество. Сам процесс называется PV-эффект.

Обычные солнечные панели изготавливаются из кремния, имеют плоскую форму, в общем, очень эффективны.

Солнечные панели второго поколения называются тонкопленочными солнечными панелями, потому что они сделаны из аморфного кремния или из безкремниевых материалов, таких как теллурид кадмия. В тонкопленочных панелях используется слой полупроводника всего в несколько микронов толщиной. Из-за своей гибкости тонкопленочные панели могут повторять рельеф крыши (черепицы, профлиста и т.д.), фасада или остекления.

В солнечных панелях третьего поколения кроме кремния используется много других материалов, в том числе солнечные краски, наносимые с использованием технологии обычной печати и проводимые пластики. В некоторых новых PV-панелях использованы пластиковые линзы или зеркала, чтобы сконцентрировать солнечный свет на небольшом участке высокоэффективного PV-материала.

Солнечные панели, которые обеспечивают электричеством помещение для бизнеса, обычно представляют из себя 40 единиц, комбинированных в один модуль. Обычный дом могут обеспечить от 10 до 20 панелей. Панели монтируются под определенным углом на южной стороне крыши здания. Иногда используется следящее за солнцем устройство и панели поворачиваются за ним. Солнечные панели, комбинированные в одну систему, называются «солнечный луч».