Poraba sončne energije. Drugi alternativni viri energije. Načini izrabe sončne energije

Brez energije je življenje na planetu nemogoče. Fizikalni zakon ohranjanje energije pomeni, da energija ne more nastati iz nič in ne izgine brez sledu. Lahko ga pridobimo iz naravnih virov, kot so premog, zemeljski plin ali uran, in pretvorimo v oblike, ki jih lahko uporabimo, kot sta toplota ali svetloba. V svetu okoli nas najdemo različne oblike akumulacije energije, vendar je za človeka najpomembnejša energija, ki jo dajejo sončni žarki – sončna energija.

Sončna energija se nanaša na obnovljive vire energije, torej se obnavlja brez človekovega posredovanja, naravno. Spada med okolju prijazne viri energije, ki ne onesnažuje okolja. Možne aplikacije sončna energija so praktično neomejeni in znanstveniki po vsem svetu razvijajo sisteme, ki širijo možnosti uporabe sončna energija.

En kvadratni meter Sonca oddaja 62.900 kW energije. To približno ustreza moči 1 milijona električnih sijalk. Ta številka je impresivna - Sonce daje Zemlji 80 tisoč milijard kW vsako sekundo, to je nekajkrat več kot vse elektrarne na svetu. prej moderna znanost Naloga je naučiti se čim bolj polno in učinkovito, kot najbolj varno, izrabljati sončno energijo. Znanstveniki menijo, da široka uporaba sončna energija- to je prihodnost človeštva.

Svetovne zaloge odprtih nahajališč premoga in plina bi morale biti ob taki stopnji njihove uporabe kot danes izčrpane v naslednjih 100 letih. Ocenjujejo, da bi v še neraziskanih nahajališčih zaloge fosilnih goriv zadostovale za 2-3 stoletja. Toda hkrati bi bili naši potomci prikrajšani za te energetske vire, produkti njihovega zgorevanja pa bi povzročili gromozansko škodo okolju.

Jedrska energija ima ogromen potencial. Černobilska nesreča aprila 1986 pa je pokazala, kakšne resne posledice ima lahko uporaba jedrske energije. Javnost po vsem svetu je priznala, da je uporaba jedrske energije v miroljubne namene ekonomsko upravičena, vendar jo je treba spoštovati. najstrožji ukrepi varnost pri uporabi.

Zato je najčistejši, najvarnejši vir energije Sonce!

Sončna energija lahko pretvorimo v koristno energijo z uporabo aktivnih in pasivnih sistemov sončne energije.

Pasivni solarni sistemi.

Najbolj primitiven način pasivne uporabe sončna energija- pobarvan je temna barva posoda za vodo. Temna barva, kopičenje sončna energija, spremeni v toploto – voda se segreje.

Vendar pa obstajajo naprednejši načini pasivne uporabe sončna energija. Razvite so bile gradbene tehnologije, ki pri načrtovanju stavb ob upoštevanju podnebnih razmer izbirajo gradbeni materiali kar najbolje izkoristiti sončna energija za ogrevanje ali hlajenje, razsvetljavo zgradb. Pri tej zasnovi je sama gradbena konstrukcija zbiralnik, akumulacija sončna energija.

Tako je leta 100 našega štetja Plinij mlajši zgradil majhno hišo v severni Italiji. V eni od sob so okna iz sljude. Izkazalo se je, da je bila ta soba toplejša od ostalih in da je bilo za ogrevanje potrebno manj drv. V tem primeru je sljuda delovala kot izolator, ki je zadrževal toploto.

Sodobne gradbene konstrukcije upoštevajo geografska lega zgradbe. Torej, veliko število predvidena so okna, ki gledajo proti jugu severne regije da omogočite več sončne svetlobe in toplote ter omejite število oken na vzhodni in zahodni strani, da omejite količino sončne svetlobe poleti. V takšnih stavbah so orientacija in lokacija oken, toplotna obremenitev in toplotna izolacija enoten konstrukcijski sistem za projektiranje.

Takšne zgradbe so okolju prijazne, energetsko neodvisne in udobne. V prostorih je veliko naravne svetlobe, bolj se čuti povezanost z naravo, občutno se prihrani tudi elektrika. Toploto v takšnih objektih ohranjajo zahvaljujoč izbranim toplotnoizolacijskim materialom sten, stropov in tal. Te prve "sončne" zgradbe so v Ameriki pridobile izjemno popularnost po drugi svetovni vojni. Kasneje je zaradi nižjih cen nafte zanimanje za načrtovanje tovrstnih zgradb nekoliko zbledelo. Vendar se zdaj, zaradi svetovne okoljske krize, povečuje pozornost do okoljski projekti s sistemi obnovljivih virov energije spet povečala.

Aktivni solarni sistemi

Temelji na sistemih aktivne uporabe sončna energija uporabljajo se sončni kolektorji. Zbiralnik, absorbiranje sončna energija, jo pretvarja v toploto, ki preko hladilne tekočine ogreva objekte, ogreva vodo, jo lahko pretvarja v električno energijo itd. Sončni kolektorji se lahko uporabljajo v vseh industrijskih procesih, kmetijstvo, domače potrebe, kjer se uporablja toplota.

Vrste kolektorjev

to najpreprostejša oblika sončni kolektorji. Njegova zasnova je izjemno preprosta in spominja na učinek navadnega rastlinjaka, ki ga najdemo na kateri koli poletni koči. Poskusite z majhnim eksperimentom. V sončnem zimskem dnevu postavite poljuben predmet na okensko polico, tako da nanj padajo sončni žarki in čez nekaj časa nanj položite dlan. Čutili boste, da se je predmet segrel. In zunaj okna je lahko 20! Na tem principu temelji delovanje sončnega zračnega kolektorja.

Glavni element kolektorja je toplotno izolirana plošča iz katerega koli materiala, ki dobro prevaja toploto. Plošča je temno pobarvana. Sončni žarki prehajajo skozi prozorno površino, segrejejo ploščo, nato pa s pretokom zraka prenašajo toploto v prostor. Zrak teče z naravno konvekcijo ali s pomočjo ventilatorja, kar izboljša prenos toplote.

Pomanjkljivost tega sistema pa je, da zahteva dodatne stroške za delovanje ventilatorja. Ti zbiralniki delujejo za dnevne ure, zato ne morejo nadomestiti glavnega vira ogrevanja. Če pa kolektor vgradite v glavni vir ogrevanja ali prezračevanja, se njegova učinkovitost nesorazmerno poveča. Sončne zračne kolektorje lahko uporabimo tudi za razsoljevanje morska voda, kar zniža stroške na 40 centov na kubični meter.

Sončni kolektorji so lahko ploščati in vakuumski.

Kolektor je sestavljen iz elementa, ki absorbira sončno energijo, obloge (steklo z zmanjšano vsebnostjo kovin), cevovoda in toplotno izolacijske plasti. Transparentna prevleka ščiti ohišje pred neugodnimi vremenskimi vplivi. V notranjosti ohišja je sprejemna plošča (absorber) sončne energije povezana s hladilno tekočino, ki kroži po ceveh. Cevovod je lahko v obliki rešetke ali v obliki serpentine. Skozi njih se hladilna tekočina premika od dovodnih do odvodnih cevi in ​​se postopoma segreje. Absorber plošča je izdelana iz kovine, ki dobro prevaja toploto (aluminij, baker).

Kolektor zajema toploto in jo pretvarja v toplotna energija. Takšne kolektorje lahko vgradimo v streho ali postavimo na streho objekta ali pa jih postavimo ločeno. To bo dalo spletnemu mestu moderen videz.

Vakuumski sončni kolektor

Lahko se uporabljajo vakuumski kolektorji vse leto. Glavni element kolektorjev so vakuumske cevi. Vsak od njih je sestavljen iz dveh steklenih cevi. Cevi so izdelane iz borosilikatnega stekla, notranjost pa je prevlečena s posebnim premazom, ki zagotavlja vpijanje toplote z minimalnim odbojem. Zrak je bil izčrpan iz prostora med cevmi. Za vzdrževanje vakuuma se uporablja barijev absorber. Ko je vakuumska cev v dobrem stanju, je srebrne barve. Če je videti belo, je vakuum izginil in je treba cev zamenjati.

Vakuumski kolektor je sestavljen iz sklopa vakuumskih cevi (10-30) in prenaša toploto v zalogovnik skozi tekočino, ki ne zmrzuje (hladilno sredstvo). Učinkovitost vakuumskih kolektorjev je visoka:

– v oblačnem vremenu, saj vakuumske cevi lahko absorbirajo energijo infrardečih žarkov, ki prehajajo skozi oblake

- lahko deluje pri temperaturah pod ničlo.

Solarni paneli.

Sončna baterija je sklop modulov, ki sprejemajo in pretvarjajo sončno energijo, vključno s toplotno. Toda ta izraz je bil tradicionalno dodeljen fitoelektričnim pretvornikom. Ko rečemo »sončna baterija« torej mislimo na fitoelektrično napravo, ki pretvarja sončno energijo v električno.

Sončni kolektorji lahko neprekinjeno proizvajajo električno energijo ali jo shranijo nadaljnjo uporabo. Prvič so bile fotovoltaične baterije uporabljene na vesoljskih satelitih.

Prednost solarnih kolektorjev je največja enostavnost zasnove, enostavna montaža, minimalne zahteve po vzdrževanju, dolgoročno delovanje. Ni potrebno med namestitvijo dodatni prostor. Edini pogoj je, da jih ne senčite dlje časa in odstranite prah z delovne površine. Sodobni solarni paneli lahko delujejo desetletja! Težko je najti sistem, ki je tako varen, učinkovit in traja tako dolgo! Proizvajajo energijo ves dan, tudi v oblačnem vremenu.

Sončne baterije imajo svoje pomanjkljivosti pri uporabi:

- občutljivost na onesnaženje. (Če baterijo postavite pod kotom 45 stopinj, jo bo dež ali sneg odstranil, zato ne boste potrebovali dodatnega vzdrževanja)

- občutljivost na visoka temperatura. (Da, ko se segreje na 100 - 125 stopinj, se lahko sončna baterija celo izklopi in bo morda potreben hladilni sistem. Prezračevalni sistem bo porabil majhen delež energije, ki jo ustvari baterija. Sodobne zasnove sončnih kolektorjev zagotavljajo vročino sistem za odvod zraka.)

- visoka cena. (Glede na dolgo življenjsko dobo sončnih kolektorjev ne bo le povrnilo stroškov nakupa, ampak bo tudi prihranilo pri porabi električne energije, prihranilo na tone tradicionalnih goriv in bo okolju prijazno)

Uporaba sistemov sončne energije v gradbeništvu.

V sodobni arhitekturi se vse bolj načrtuje gradnja hiš z vgrajenimi polnilnimi viri sončne energije. Solarni paneli so nameščeni na strehah stavb ali na posebnih nosilcih. Te zgradbe uporabljajo tih, zanesljiv in varen vir energije – Sonce. Sončna energija se uporablja za razsvetljavo, ogrevanje prostorov, hlajenje zraka, prezračevanje in proizvodnjo električne energije.

Predstavljamo več inovativnih arhitekturnih projektov z uporabo solarnih sistemov.

Uporaba sistemov sončne energije v svetu.

Sistemi uporabe sončna energija popoln in okolju prijazen. Povpraševanje po njih je ogromno po vsem svetu. Po vsem svetu ljudje zaradi naraščajočih cen plina in nafte začenjajo opuščati uporabo tradicionalnih goriv. Tako je v Nemčiji leta 2004. 47 % hiš je imelo sončne kolektorje za ogrevanje vode.

V mnogih državah po svetu so bili razviti vladni programi za razvoj uporabe sončna energija. V Nemčiji je to program »100.000 solarnih streh«, v ZDA je podoben program »Million Solar Roofs«. Leta 1996 arhitekti iz Nemčije, Avstrije, Velike Britanije, Grčije in drugih držav razvili Evropsko listino o sončna energija v gradbeništvu in arhitekturi. Kitajska vodi v Aziji, kjer temelji na sodobne tehnologije sistemi sončnih kolektorjev se uvajajo v gradnjo objektov in uporabo sončna energija v industriji.

Dejstvo, ki zgovorno pove: eden od pogojev za vstop v Evropsko unijo je povečanje deleža alternativnih virov v energetskem sistemu države. Leta 2000 Na svetu je delovalo 60 milijonov kvadratnih kilometrov sončnih kolektorjev, do leta 2010 se je površina povečala na 300 milijonov kvadratnih kilometrov.

Strokovnjaki ugotavljajo, da je trg sistemov sončna energija na ozemlju Rusije, Ukrajine in Belorusije šele nastaja. Solarni sistemi se nikoli niso proizvajali v velikem obsegu, ker so bile surovine tako poceni, da po dragi solarni opremi ni bilo povpraševanja ... Proizvodnja kolektorjev, na primer v Rusiji, je skoraj popolnoma prenehala.

Zaradi rasti cen tradicionalnih energetskih virov je ponovno oživelo zanimanje za uporabo solarnih sistemov. V številnih regijah teh držav, ki se soočajo s pomanjkanjem energetskih virov, se sprejemajo lokalni programi za uporabo solarnih sistemov, vendar so solarni sistemi na širšem potrošniškem trgu praktično neznani.

Glavni razlog za počasen razvoj trga prodaje in uporabe solarnih sistemov je, prvič, njihova visoka začetna cena, in drugič, pomanjkanje informacij o zmogljivostih solarnih sistemov, naprednih tehnologijah za njihovo uporabo in o razvijalci in proizvajalci solarnih sistemov. Vse to ne more omogočiti pravilne ocene učinkovitosti uporabe delujočih sistemov sončna energija.

Upoštevati je treba, da sončni kolektor ni končni izdelek. Za pridobitev končnega izdelka – toplote, elektrike, tople vode – morate iti skozi proces od načrtovanja, montaže do zagona solarnih sistemov. Majhne obstoječe izkušnje pri uporabi sončnih kolektorjev kažejo, da to delo ni nič težje od vgradnje tradicionalnega ogrevanja, vendar je ekonomska učinkovitost veliko večja.

V Belorusiji, Rusiji in Ukrajini je veliko podjetij, ki se ukvarjajo z načrtovanjem in montažo ogrevalne opreme, danes pa imajo tradicionalni viri energije prednost. Razvoj gospodarskih procesov, svetovne izkušnje pri uporabi sistemov sončna energija kaže, da je prihodnost v alternativnih virih energije. Za bližnjo prihodnost je mogoče ugotoviti, da so solarni sistemi novost, praktično ne zavzet položaj našem trgu.

Ministrstvo za izobraževanje Republike Belorusije

Izobraževalna ustanova

"Beloruska država pedagoška univerza imenovan po Maksimu Tanku"

Oddelek za splošno in teoretično fiziko

Tečajna naloga iz splošne fizike

Sončna energija in možnosti njene uporabe

Dijaki skupine 321

Fakulteta za fiziko

Leshkevich Svetlana Valerievna

Znanstveni mentor:

Fedorkov Česlav Mihajlovič

Minsk, 2009

Uvod

1. Splošne informacije o soncu

2. Sonce je vir energije

2.1 Raziskave sončne energije

2.2 Potencial sončne energije

3. Izraba sončne energije

3.1 Pasivna raba sončne energije

3.2 Aktivna uporaba sončna energija

3.2.1 Sončni kolektorji in njihove vrste

3.2.2 Sončni sistemi

3.2.3 Sončne termoelektrarne

3.3 Fotovoltaični sistemi

4. Solarna arhitektura

Zaključek

Seznam uporabljenih virov

Uvod

Sonce ima izjemno vlogo v življenju Zemlje. Celoten organski svet našega planeta dolguje svoj obstoj Soncu. Sonce ni le vir svetlobe in toplote, temveč tudi izvirni vir številnih drugih vrst energije (nafta, premog, voda, veter).

Od trenutka, ko se je človek pojavil na zemlji, je začel uporabljati energijo sonca. Po arheoloških podatkih je znano, da so za stanovanja imeli prednost mirni kraji, zaščiteni pred hladnimi vetrovi in ​​odprti za sončno svetlobo.

Morda prvi znani heliosistem lahko štejemo za kip Amenhotepa III., ki sega v 15. stoletje pr. V notranjosti kipa je bil sistem zračnih in vodnih komor, ki so pod sončnimi žarki poganjale skrito glasbilo. V stari Grčiji so častili Heliosa. Ime tega boga je danes osnova mnogih izrazov, povezanih s sončno energijo.

Problem oskrbe z električno energijo številnih sektorjev svetovnega gospodarstva in nenehno naraščajočih potreb zemeljskega prebivalstva postaja vse bolj pereč.

1. Splošne informacije o Soncu

Sonce je osrednje telo sončni sistem, vroča plazemska krogla, tipična pritlikava zvezda spektralnega razreda G2.

Značilnosti sonca

1. Teža M S ~2*10 23 kg

2. R S ~629 tisoč km

3. V= 1,41*10 27 m 3, kar je skoraj 1300 tisočkrat večja prostornina Zemlje,

4. povprečna gostota 1,41 * 10 3 kg/m 3,

5. svetilnost L S =3,86*10 23 kW,

6. efektivna temperatura površina (fotosfera) 5780 K,

7. Obdobje rotacije (sinodično) se spreminja od 27 dni na ekvatorju do 32 dni. na polih,

8. pospešek prostega pada 274 m/s 2 (pri tako velikem gravitacijskem pospešku bi oseba s 60 kg tehtala več kot 1,5 tone).

Struktura Sonca

V osrednjem delu Sonca je vir njegove energije ali v figurativnem jeziku tista »peč«, ki ga greje in ne pusti, da bi se ohladil. To območje imenujemo jedro (glej sliko 1). V jedru, kjer temperatura doseže 15 MK, se sprošča energija. Polmer jedra ne presega četrtine celotnega polmera Sonca. Vendar je v njegovem volumnu skoncentrirana polovica sončne mase in sprosti se skoraj vsa energija, ki podpira sij Sonca.

Takoj okoli jedra se začne cona sevalnega prenosa energije, kjer se le-ta širi z absorpcijo in emisijo delov svetlobe – kvantov – s strani snovi. Zelo dolgo traja, da kvant prodre skozi gosto sončno snov navzven. Če bi torej »peč« v Soncu nenadoma ugasnila, bi za to izvedeli šele milijone let pozneje.

riž. 1 Struktura Sonca

Na poti skozi notranje sončne plasti tok energije naleti na območje, kjer se motnost plina močno poveča. To je konvektivna cona Sonca. Tu se energija ne prenaša s sevanjem, temveč s konvekcijo. Konvektivna cona se začne pri približno 0,7 radiju od središča in sega skoraj do najbolj vidne površine Sonca (fotosfere), kjer prenos glavnega energijskega toka ponovno postane sevalni.

Fotosfera je sevalna površina Sonca, ki ima zrnato strukturo, imenovano granulacija. Vsako tako »zrno« je veliko skoraj kot Nemčija in predstavlja tok vroče snovi, ki se je dvignila na površje. V fotosferi pogosto opazimo razmeroma majhna temna področja – sončne pege. So 1500˚C hladnejši od okoliške fotosfere, katere temperatura doseže 5800˚C. Zaradi temperaturne razlike s fotosfero so te lise videti popolnoma črne, ko jih opazujemo skozi teleskop. Nad fotosfero je naslednja, bolj redka plast, imenovana kromosfera, to je "barvna krogla". Kromosfera je to ime dobila zaradi rdeče barve. In končno, nad njim je zelo vroč, a tudi izjemno redek del sončne atmosfere - korona.

2. Sonce je vir energije

Naše Sonce je ogromna žareča krogla plina, znotraj katere teče zapleteni procesi posledično se energija nenehno sprošča. Energija sonca je vir življenja na našem planetu. Sonce segreva ozračje in površje Zemlje. Zahvaljujoč sončni energiji pihajo vetrovi, v naravi poteka kroženje vode, morja in oceani se segrevajo, rastline se razvijajo, živali imajo hrano. Zahvaljujoč sončnemu sevanju obstajajo fosilna goriva na Zemlji. Sončno energijo lahko pretvarjamo v toploto ali hlad, gibalno moč in električno energijo.

Sonce izhlapeva vodo iz oceanov, morij in z zemeljskega površja. To vlago spremeni v vodne kapljice, ki tvorijo oblake in meglo, nato pa povzroči, da pade nazaj na Zemljo v obliki dežja, snega, rose ali zmrzali in tako ustvari ogromen cikel vlage v ozračju.

Sončna energija je vir splošnega kroženja ozračja in kroženja vode v oceanih. Zdi se, kot da ustvarja ogromen sistem ogrevanja vode in zraka našega planeta, ki prerazporeja toploto po zemeljski površini.

Sončna svetloba, ki pada na rastline, povzroča proces fotosinteze, določa rast in razvoj rastlin; ko pride v tla, se spremeni v toploto, jo segreje, oblikuje talno klimo, s čimer daje vitalnost rastlinskim semenom, mikroorganizmom in živim bitjem, ki živijo v njej, ki bi brez te toplote bili v stanju anabioze (hibernacije).

Sonce oddaja ogromno energije – približno 1,1 x 10 20 kWh na sekundo. Kilovatna ura je količina energije, ki je potrebna za 10-urno delovanje 100-vatne žarnice z žarilno nitko. Zemljina zunanja atmosfera prestreže približno milijoninko energije, ki jo oddaja Sonce, ali približno 1500 kvadrilijonov (1,5 x 10 18) kWh letno. Vendar le 47 % vse energije ali približno 700 kvadrilijonov (7 x 10 17) kWh doseže površje Zemlje. Preostalih 30 % sončne energije se odbije nazaj v vesolje, približno 23 % izhlapi voda, 1 % energije izvira iz valov in tokov, 0,01 % pa iz procesa fotosinteze v naravi.

2.1 Raziskave sončne energije

Zakaj Sonce sije in se ne ohladi milijarde let? Kakšno »gorivo« mu daje energijo? Znanstveniki že stoletja iščejo odgovore na to vprašanje in šele v začetku 20. stoletja so ga našli prava odločitev. Zdaj je znano, da tako kot druge zvezde sije zaradi termonuklearnih reakcij, ki se pojavljajo v njegovih globinah.

Če se jedra atomov lahkih elementov združijo v jedro atoma težjega elementa, bo masa novega manjša od skupne mase tistih, iz katerih je nastal. Preostanek mase se pretvori v energijo, ki jo odnesejo delci, ki se sprostijo med reakcijo. Ta energija se skoraj v celoti pretvori v toploto. Ta reakcija zlitja atomskih jeder se lahko zgodi le pri zelo visokem tlaku in temperaturi nad 10 milijonov stopinj. Zato se imenuje termonuklearna.

Glavna snov, ki sestavlja Sonce, je vodik, ki predstavlja približno 71% celotne mase zvezde. Skoraj 27 % pripada heliju, preostala 2 % pa prihaja iz težjih elementov, kot so ogljik, dušik, kisik in kovine. Glavno "gorivo" Sonca je vodik. Iz štirih atomov vodika kot posledica verige transformacij nastane en atom helija. In iz vsakega grama vodika, ki sodeluje v reakciji, se sprosti 6x10 11 J energije! Na Zemlji bi ta količina energije zadoščala za segrevanje 1000 m 3 vode od temperature 0º C do vrelišča.

2.2 Potencial sončne energije

Sonce nam daje 10.000-krat veliko število brezplačne energije, kot se dejansko uporablja po vsem svetu. Samo na svetovnem komercialnem trgu se kupi in proda nekaj manj kot 85 bilijonov (8,5 x 10 13) kWh energije na leto. Ker je nemogoče spremljati celoten proces, je nemogoče z gotovostjo trditi, koliko nekomercialne energije ljudje porabijo (npr. koliko lesa in gnojil se zbere in zakuri, koliko vode se porabi za mehansko oz. električna energija). Nekateri strokovnjaki ocenjujejo, da takšna nekomercialna energija predstavlja petino vse porabljene energije. Toda tudi če je tako, je celotna energija, ki jo človeštvo porabi v enem letu, le približno ena sedemtisočinka sončne energije, ki v istem obdobju udari na Zemljino površje.

V razvitih državah, kot so ZDA, je poraba energije približno 25 trilijonov (2,5 x 10 13) kWh na leto, kar ustreza več kot 260 kWh na osebo na dan. Ta številka je enakovredna delovanju več kot sto 100 W žarnic z žarilno nitko cel dan vsak dan. Povprečen državljan ZDA porabi 33-krat več energije kot Indijec, 13-krat več kot Kitajec, dvainpolkrat več kot Japonec in dvakrat več kot Šved.

Že od antičnih časov so ljudje o Soncu govorili kot o močnem in velikem in ga v svojih religijah povzdigovali v živi objekt. Svetilo so častili, hvalili, z njim merili čas in vedno veljalo za primarni vir zemeljskih blagoslovov.

Potreba po sončni energiji

Minila so tisočletja. Človeštvo je vstopilo nova doba njegov razvoj in uživa sadove hitro razvijajočega se tehnološkega napredka. Vendar je Sonce do danes glavni naravni vir toplote in posledično življenja.

Kako človeštvo uporablja Sonce pri svojih vsakodnevnih dejavnostih? Razmislimo o tem vprašanju podrobneje.

"Delo" sonca

Nebesno telo služi kot edini vir energije, potrebne za fotosintezo v rastlinah. Sonce sproži kroženje vode in le po njegovi zaslugi ima naš planet vse znano človeštvu fosilna goriva. In ljudje uporabljajo moč te svetle zvezde tudi za zadovoljevanje svojih potreb po električni in toplotni energiji. Brez tega bi bilo življenje na planetu enostavno nemogoče.

Glavni vir energije

Narava modro poskrbi, da človeštvo prejme nebeško telo njegova darila. Sončna energija se na Zemljo prenaša s prenosom sevalnih valov na površje celin in vode. Še več, od celotnega poslanega spektra do nas pridejo le:

1. Ultravijolični valovi. Človeškemu očesu so nevidni in predstavljajo približno 2 % celotnega spektra.

2. Svetlobni valovi. To je približno polovica energije Sonca, ki doseže Zemljino površje. Zahvaljujoč svetlobnim valovom človek vidi vse barve sveta okoli sebe.

3. Infrardeči valovi. Sestavljajo približno 49 % spektra in segrevajo površino vode in kopnega. Prav ti valovi so najbolj iskani pri izrabi sončne energije na Zemlji.

Načelo pretvorbe infrardečih valov

Kako poteka proces izrabe sončne energije na Zemlji? Kot vsaka druga podobna akcija se izvaja po načelu neposredne transformacije. Če želite to narediti, potrebujete le posebno površino. Ko ga zadene sončna svetloba, se ta pretvori v energijo. Za pridobivanje toplote mora biti v to vezje vključen kolektor. Absorbira infrardeče valove. Nadalje, v napravi, ki uporablja sončno energijo, zagotovo obstajajo naprave za shranjevanje. Za ogrevanje končnega izdelka so nameščeni posebni toplotni izmenjevalniki.

Cilj, ki ga zasleduje sončna energija, je pridobivanje za človeštvo prepotrebne toplote in svetlobe. Nova industrija se včasih imenuje sončna energija. Navsezadnje Helios v prevodu iz grščine pomeni Sonce.

Delovanje kompleksa

Teoretično lahko vsak od nas izračuna sončno instalacijo. Navsezadnje je znano, da bo tok svetlobnih žarkov po prehodu poti od edine zvezde našega galaktičnega sistema do Zemlje s seboj prinesel energijski naboj, ki je enak 1367 W na kvadratni meter. To je tako imenovana solarna konstanta, ki obstaja na vhodu v atmosferske plasti. Ta možnost je možna le, če idealne razmere, ki jih v naravi enostavno ni. Po prehodu skozi ozračje bodo sončni žarki na ekvator prinesli 1020 vatov na kvadratni meter. Toda zaradi menjave dneva in noči lahko dobimo trikrat manjšo vrednost. Kar zadeva zmerne zemljepisne širine, se tu spreminja ne le dolžina dnevne svetlobe, ampak tudi sezonskost. Tako bo treba proizvodnjo električne energije v krajih, ki so daleč od ekvatorja, pri izračunu zmanjšati še za faktor dva.

Geografija sevanja nebesnih teles

Kje lahko sončna energija deluje precej učinkovito? Naravni pogoji postaviti inštalacije igra pomembno vlogo v tej rastoči industriji.
Porazdelitev sončnega sevanja na zemeljskem površju je neenakomerna. V nekaterih regijah je sončni žarek dolgo pričakovan in redek gost, v drugih pa lahko depresivno vpliva na vsa živa bitja.

Količina sončnega sevanja, ki ga prejme določeno območje, je odvisna od zemljepisne širine njegove lege. Največje odmerke naravne svetlobne energije prejmejo države blizu ekvatorja. A to še ni vse. Prostornina sončnega toka je odvisna od količine jasni dnevi, ki se spreminjajo ob prehodu z enega podnebno območje drugemu. Zračni tokovi in ​​druge značilnosti območja lahko povečajo ali zmanjšajo stopnjo sevanja. Najbolj poznane so prednosti sončne energije:

Države severovzhodne Afrike ter nekatere jugozahodne in osrednje regije celina;
- prebivalci Arabskega polotoka;
- vzhodna obala Afrike;
- severozahodna Avstralija in nekateri indonezijski otoki;
- Zahodna obala Južne Amerike.

Kar zadeva Rusijo, kot kažejo meritve na njenem ozemlju, regije, ki mejijo na Kitajsko, in severna območja uživajo največje odmerke sončnega sevanja. In kje pri nas Sonce najmanj ogreva Zemljo? To je severozahodna regija, ki vključuje Sankt Peterburg in okolico.

Elektrarne

Težko si je predstavljati naše življenje brez uporabe energije Sonca na Zemlji. Kako ga uporabiti? Svetlobne žarke lahko uporabimo za pridobivanje električne energije. Potreba po njem vsako leto narašča, zaloge plina, nafte in premoga pa se hitro zmanjšujejo. Zato v zadnja desetletja so ljudje začeli graditi sončne elektrarne. Navsezadnje te naprave omogočajo uporabo alternativnih virov energije, kar znatno prihrani naravne vire.

Sončne elektrarne delujejo zahvaljujoč fotocelicam, vgrajenim v njihovo površino. Še več, v zadnja leta je bilo mogoče bistveno povečati učinkovitost takih sistemov. Solarne instalacije so začeli izdelovati iz najnovejših materialov in z uporabo kreativnih inženirskih rešitev. To je bistveno povečalo njihovo moč.

Po mnenju nekaterih raziskovalcev bi lahko človeštvo v bližnji prihodnosti opustilo obstoječe tradicionalne načine pridobivanja električne energije. Potrebe ljudi bo v celoti zadovoljilo nebesno telo.

Sončne elektrarne so lahko različnih velikosti. Najmanjši med njimi so zasebni. Ti sistemi zagotavljajo le nekaj sončne plošče. Največje in najkompleksnejše instalacije zasedajo površine, ki presegajo deset kvadratnih kilometrov.

Vse sončne elektrarne delimo na šest vrst. Med njimi:

stolp;
- instalacije s fotocelicami;
- v obliki diska;
- parabolični;
- solarno-vakuumski;
- mešano.

Najpogostejši tip elektrarne je stolp. To je visoka struktura. Navzven je podoben stolpu z rezervoarjem, ki se nahaja na njem. Posoda je napolnjena z vodo in pobarvana s črno barvo. Okoli stolpa so ogledala, katerih površina presega 8 kvadratnih metrov. Celoten sistem je povezan z eno samo nadzorno ploščo, zahvaljujoč kateri lahko usmerite kot ogledal tako, da nenehno odbijajo sončno svetlobo. Žarki, usmerjeni v rezervoar, ogrevajo vodo. Sistem proizvaja paro, ki se uporablja za proizvodnjo električne energije.

Pri obratovanju elektrarn tipa fotocelic se uporabljajo sončne celice. Danes so takšne instalacije postale še posebej priljubljene. Navsezadnje je mogoče sončne celice namestiti v majhne bloke, kar jim omogoča, da se ne uporabljajo samo za industrijska podjetja, ampak tudi za zasebne hiše.

Če opazite množico ogromnih satelitskih anten z zrcalnimi ploščami na notranji strani, potem vedite, da gre za parabolične elektrarne, ki jih poganja sončno sevanje. Načelo njihovega delovanja je podobno istim sistemom stolpnega tipa. Ujamejo žarek svetlobe in segrejejo sprejemnik s tekočino. Nato nastane para, ki se uporablja za proizvodnjo električne energije.

Dish postaje delujejo na enak način kot tiste, ki so razvrščene kot stolpne in parabolične vrste. Razlike so le v konstrukcijskih značilnostih namestitve. Na prvi pogled je videti kot kovinsko drevo velika velikost, katerega listi so ravna zrcala okrogle oblike. V njih je koncentrirana sončna energija.

V solarno-vakuumski elektrarni uporabljajo nenavaden način pridobivanja toplote. Njegova zasnova je kos zemlje, pokrit z okroglo streho. V središču te strukture se dviga votel stolp, na dnu katerega so nameščene turbine. Vrtenje lopatic takšne elektrarne nastane zaradi pretoka zraka, ki nastane zaradi temperaturnih razlik. Steklena streha prepušča sončne žarke. Ogrevajo zemljo. Temperatura zraka v prostoru se dvigne. Razlika v odčitkih termometra znotraj in zunaj ustvarja prepih.

Sončna energija uporablja tudi elektrarne mešani tip. O takih sistemih lahko govorimo v primerih, ko se na primer na stolpih uporabljajo dodatne fotocelice.

Prednosti in slabosti sončne energije

Vsak sektor nacionalnega gospodarstva ima svoje pozitivne in negativni vidiki. Na voljo so tudi pri uporabi svetlobnih tokov. Prednosti sončne energije so naslednje:

Okolju prijazen, saj ne onesnažuje okolja;
- razpoložljivost glavnih komponent - fotocelic, ki se prodajajo ne le za industrijsko uporabo, ampak tudi za ustvarjanje osebnih majhnih elektrarn;
- neizčrpnost in samoobnavljanje vira;
- nenehno padajoči stroški.

Med slabostmi sončne energije so:

Vpliv časa dneva in vremenskih razmer na delovanje elektrarn;
- potreba po shranjevanju energije;
- zmanjšanje produktivnosti glede na zemljepisno širino regije in letni čas;
- veliko segrevanje zraka, ki poteka na sami elektrarni;
- potreba po občasnem čiščenju kontaminacije, ki jo zahteva sistem solarnih panelov, kar je problematično zaradi ogromnih površin, na katerih so nameščene fotocelice;
- razmeroma visoki stroški opreme, ki so, čeprav se vsako leto zmanjšujejo, še vedno nedostopni množičnemu potrošniku.

Možnosti razvoja

Kakšne so nadaljnje možnosti izrabe sončne energije na Zemlji? Danes se temu alternativnemu kompleksu napoveduje velika prihodnost.

Obeti za sončno energijo so svetli. Navsezadnje v tej smeri že poteka ogromno dela. Vsako leto se v različnih državah sveta pojavi vse več sončnih elektrarn, katerih velikosti so presenetljive. tehnične rešitve in obseg. Poleg tega strokovnjaki v tej panogi ne prenehajo izvajati znanstvenih raziskav, katerih cilj je večkratno povečanje učinkovitosti fotocelic, ki se uporabljajo v takšnih napravah.

Znanstveniki so naredili zanimiv izračun. Če bi fotocelice namestili na ozemlje planeta Zemlje, ki bi se nahajalo na sedemstotinkah njegovega ozemlja, bi te tudi z učinkovitostjo 10% vsemu človeštvu zagotovile potrebno toploto in svetlobo. In to ni tako oddaljena perspektiva. Navsezadnje imajo fotocelice, ki se danes uporabljajo, 30-odstotni izkoristek. Hkrati znanstveniki upajo, da bodo to vrednost povečali na 85%.

Razvoj sončne energije poteka precej hitro. Ljudje so resno zaskrbljeni zaradi problema izčrpavanja naravnih virov in iščejo alternativne vire toplote in svetlobe. Takšna rešitev bo preprečila neizogibno energetsko krizo za človeštvo, pa tudi bližajočo se okoljsko katastrofo.

V zadnjih letih se znanstveniki še posebej zanimajo za alternativne vire energije. Nafte in plina bo prej ali slej zmanjkalo, zato moramo razmišljati, kako bomo zdaj preživeli v tej situaciji. V Evropi se vetrne turbine aktivno uporabljajo, nekdo poskuša pridobivati ​​energijo iz oceana, mi pa bomo govorili o sončni energiji. Navsezadnje nam lahko zvezda, ki jo vidimo na nebu skoraj vsak dan, pomaga rešiti in izboljšati okoljsko situacijo. Pomen sonca za Zemljo je težko preceniti - zagotavlja toploto, svetlobo in omogoča delovanje vsega življenja na planetu. Zakaj mu torej ne bi našli druge uporabe?

Malo zgodovine

Sredi 19. stoletja je fizik Alexandre Edmond Becquerel odkril fotovoltaični učinek. In do konca stoletja je Charles Fritts ustvaril prvo napravo, ki je lahko pretvarjala sončno energijo v električno. V ta namen je bil uporabljen selen, prevlečen s tanko plastjo zlata. Učinek je bil šibak, vendar je ta izum pogosto povezan z začetkom dobe sončne energije. Nekateri znanstveniki se s to formulacijo ne strinjajo. Svetovno znanega znanstvenika Alberta Einsteina imenujejo začetnik dobe sončne energije. Leta 1921 je prejel Nobelovo nagrado za razlago zakonov zunanjega fotoelektričnega učinka.

Zdi se, da je sončna energija obetavna pot razvoja. A za njegov vstop v vsak dom obstaja veliko ovir – predvsem ekonomskih in okoljskih. V nadaljevanju bomo izvedeli, kakšna je cena sončnih kolektorjev, kakšno škodo lahko povzročijo okolju in kateri drugi načini pridobivanja energije obstajajo.

Metode varčevanja

Najbolj pereča naloga, povezana z ukrotitvijo sončne energije, ni le njen sprejem, ampak tudi kopičenje. In ravno to je najtežje. Trenutno so znanstveniki razvili samo 3 metode za popolno ukrotitev sončne energije.

Prvi temelji na uporabi paraboličnega zrcala in je nekoliko podoben igri s povečevalnim steklom, ki je vsem znano že od otroštva. Svetloba prehaja skozi lečo in se zbira v eni točki. Če na to mesto položite kos papirja, se bo zasvetil, ker je temperatura prekrižana sončni žarki neverjetno visoko. Parabolično ogledalo je konkaven disk, ki spominja na plitvo skledo. To ogledalo, za razliko od povečevalnega stekla, ne prenaša, ampak odbija sončno svetlobo in jo zbira v eni točki, ki je običajno usmerjena na črno cev z vodo. Ta barva se uporablja, ker najbolje absorbira svetlobo. Voda v cevi se segreva s sončnimi žarki in se lahko uporablja za pridobivanje električne energije ali za ogrevanje manjših hiš.

Ravni grelec

Ta metoda uporablja popolnoma drugačen sistem. Sprejemnik sončne energije izgleda kot večplastna struktura. Načelo njegovega delovanja izgleda takole.

Pri prehodu skozi steklo so žarki zadeli zatemnjeno kovino, za katero je znano, da bolje absorbira svetlobo. Sončno sevanje se spremeni in segreje vodo, ki se nahaja pod železno ploščo. Potem se vse zgodi kot v prvi metodi. Ogreto vodo bi lahko uporabili bodisi za ogrevanje prostorov bodisi za proizvodnjo električne energije. Res je, da učinkovitost te metode ni tako visoka, da bi jo lahko uporabljali povsod.

Tako pridobljena sončna energija je praviloma toplota. Za pridobivanje električne energije se veliko pogosteje uporablja tretja metoda.

Sončne celice

Najbolj poznan je ta način pridobivanja energije. Gre za uporabo različnih baterij ali sončnih kolektorjev, ki jih najdemo na strehah mnogih sodobnih hiš. Ta metoda je bolj zapletena kot prej opisana, vendar je veliko bolj obetavna. Prav to omogoča pretvorbo sonca v električno energijo v industrijskem obsegu.

Posebne plošče za lovljenje žarkov so narejene iz obogatenih kristalov silicija. Sončna svetloba, ki zadene vanje, zbije elektron iz orbite. Drugi si takoj prizadeva zavzeti njegovo mesto in tako ustvari neprekinjeno gibljivo verigo, ki ustvarja tok. Po potrebi se takoj uporabi za napajanje naprav ali pa se v obliki električne energije akumulira v posebnih baterijah.

Priljubljenost te metode je upravičena z dejstvom, da vam omogoča, da dobite več kot 120 W iz samo enega kvadratnega metra sončne baterije. Hkrati imajo plošče relativno majhno debelino, kar omogoča njihovo namestitev skoraj povsod.

Vrste silikonskih plošč

Obstaja več vrst solarnih panelov. Prvi so narejeni iz monokristalnega silicija. Njihova učinkovitost je približno 15%. Te so najdražje.

Učinkovitost elementov iz polikristalnega silicija doseže 11%. Stanejo manj, ker je material zanje pridobljen s poenostavljeno tehnologijo. Tretja vrsta je najbolj ekonomična in ima minimalno učinkovitost. To so plošče iz amorfnega silicija, torej nekristalnega. Poleg nizke učinkovitosti imajo še eno pomembno pomanjkljivost - krhkost.

Za povečanje učinkovitosti nekateri proizvajalci uporabljajo obe strani solarnega panela – zadaj in spredaj. To vam omogoča zajem svetlobe v velikih količinah in poveča količino prejete energije za 15-20%.

Domači proizvajalci

Sončna energija na Zemlji postaja vse bolj razširjena. Tudi pri nas se zanimajo za študij te panoge. Kljub temu, da v Rusiji ni zelo aktivna razvoj je v teku alternativna energija, je bil dosežen določen uspeh. Trenutno se več organizacij ukvarja z ustvarjanjem plošč za proizvodnjo sončne energije - predvsem znanstveni inštituti različnih področij in tovarne za proizvodnjo električne opreme.

1. NPF "Kvark"
2. OJSC Kovrov Mechanical Plant.
3. Vseruski raziskovalni inštitut za elektrifikacijo kmetijstva.
4. NPO Mashinostroeniya.
5. JSC VIEN.
6. OJSC Ryazan Metal-Ceramic Devices Plant.
7. JSC Pravdinski eksperimentalni obrat virov energije "Posit".

To je le majhen del podjetij, ki sprejemajo aktivno sodelovanje pri razvoju alternativnih

Vpliv na okolje

Opuščanje energentov iz premoga in nafte ni samo posledica dejstva, da bo teh virov prej ali slej zmanjkalo. Dejstvo je, da zelo škodijo okolju - onesnažujejo tla, zrak in vodo, prispevajo k razvoju bolezni pri ljudeh in zmanjšujejo imunost. Zato morajo biti alternativni viri energije z okoljskega vidika varni.

Silicij, ki se uporablja za proizvodnjo sončnih celic, je sam po sebi varen, saj je naravni material. Toda po čiščenju ostanejo odpadki. Ob nepravilni uporabi lahko povzročijo škodo ljudem in okolju.

Poleg tega je lahko na območju, ki je v celoti napolnjeno s sončnimi kolektorji, motena naravna osvetlitev. To bo povzročilo spremembe v obstoječem ekosistemu. Toda na splošno je vpliv na okolje naprav, namenjenih pretvarjanju sončne energije, minimalen.

Varčno

Najvišji stroški so povezani z visokimi stroški surovin. Kot smo že ugotovili, so posebne plošče ustvarjene s pomočjo silicija. Kljub dejstvu, da je ta mineral široko razširjen v naravi, je njegovo pridobivanje povezano z velike težave. Dejstvo je, da silicij, ki predstavlja več kot četrtino mase zemeljska skorja, ni primeren za proizvodnjo sončnih celic. Primerno samo za te namene najčistejši material, pridobljeno industrijsko. Na žalost je iz peska izjemno težko pridobiti čisti silicij.

Cena tega vira je primerljiva z uranom, ki se uporablja v jedrskih elektrarnah. Zato so stroški sončnih kolektorjev trenutno na dokaj visoki ravni.

Sodobne tehnologije

Prvi poskusi krotenja sončne energije so se pojavili že davno. Od takrat številni znanstveniki aktivno iščejo najučinkovitejšo opremo. Ne bi smel biti le stroškovno učinkovit, ampak tudi kompakten. Njegova učinkovitost mora biti čim večja.

Prvi koraki k idealni napravi za sprejem in pretvorbo sončne energije so bili narejeni z izumom silicijevih baterij. Seveda je cena precej visoka, vendar se lahko plošče namestijo na strehe in stene hiš, kjer ne bodo nikogar motile. In učinkovitost takšnih baterij je nesporna.

Ampak najboljši način povečati priljubljenost sončne energije – jo poceniti. Nemški znanstveniki so že predlagali zamenjavo silicija s sintetičnimi vlakni, ki jih je mogoče integrirati v tkanino ali druge materiale. Učinkovitost takšne sončne baterije ni zelo visoka. Toda srajca, prepredena s sintetičnimi vlakni, lahko zagotovi vsaj elektriko za pametni telefon ali predvajalnik. Aktivno poteka tudi delo na področju nanotehnologije. Verjetno bodo omogočili, da bo sonce postalo najbolj priljubljen vir energije v tem stoletju. Strokovnjaki Scates AS iz Norveške so že izjavili, da bo nanotehnologija znižala stroške solarnih panelov za 2-krat.

Sončna energija za dom

Mnogi verjetno sanjajo o stanovanju, ki bo poskrbelo samo za sebe: ni odvisnosti od centraliziranega ogrevanja, ni težav s plačevanjem računov in ni škode za okolje. Že zdaj se v mnogih državah aktivno gradijo stanovanja, ki porabljajo samo energijo, pridobljeno iz alternativnih virov. Osupljiv primer je tako imenovana sončna hiša.

V procesu gradnje bodo potrebne večje naložbe kot tradicionalne. Toda po nekaj letih delovanja se bodo vsi stroški povrnili - ne bo vam treba plačati za ogrevanje, toplo vodo in elektriko. V solarni hiši so vse te komunikacije vezane na posebne fotovoltaične panele, nameščene na strehi. Poleg tega se na ta način pridobljeni energetski viri ne porabijo samo za tekoče potrebe, temveč se kopičijo za uporabo ponoči in v oblačnem vremenu.

Trenutno se gradnja takšnih hiš izvaja ne le v državah blizu ekvatorja, kjer je najlažje črpati sončno energijo. Gradijo jih tudi v Kanadi, na Finskem in Švedskem.

Prednosti in slabosti

Razvoj tehnologij, ki omogočajo široko uporabo sončne energije, bi lahko potekal bolj aktivno. Vendar obstajajo določeni razlogi, zakaj to še vedno ni prednostna naloga. Kot smo že omenili, pri proizvodnji plošč nastajajo okolju škodljive snovi. Poleg tega končna oprema vsebuje galij, arzen, kadmij in svinec.

Potreba po recikliranju fotovoltaičnih panelov prav tako odpira številna vprašanja. Po 50 letih delovanja bodo postali neuporabni in jih bo treba nekako uničiti. Ali ne bo to povzročilo ogromne škode naravi? Upoštevati je treba tudi, da je sončna energija nestanoviten vir, katerega učinkovitost je odvisna od časa dneva in vremena. In to je pomembna pomanjkljivost.

Seveda pa obstajajo prednosti. Sončno energijo je mogoče proizvesti skoraj povsod na Zemlji, oprema za njeno pridobivanje in pretvorbo pa je lahko tako majhna, da jo spravimo na zadnjo stran pametnega telefona. Pomembno je tudi to, da gre za obnovljiv vir, kar pomeni, da bo količina sončne energije ostala nespremenjena vsaj tisoče let.

Obeti

Razvoj tehnologij sončne energije naj bi privedel do nižjih stroškov za ustvarjanje celic. Pojavljajo se že steklene plošče, ki jih je mogoče namestiti na okna. Razvoj nanotehnologije je omogočil iznajdbo barve, ki bo razpršena na solarne panele in lahko nadomesti plast silicija. Če se bodo stroški sončne energije dejansko večkrat znižali, se bo tudi njena priljubljenost večkrat povečala.

Ustvarjanje majhnih plošč za individualno uporabo bo ljudem omogočilo uporabo sončne energije v katerem koli okolju – doma, v avtu ali celo zunaj mesta. Zahvaljujoč njihovi distribuciji se bo zmanjšala obremenitev centraliziranih električnih omrežij, saj bodo ljudje lahko sami polnili majhno elektroniko.

Shellovi strokovnjaki verjamejo, da bo do leta 2040 približno polovica svetovne energije pridobljena iz obnovljivih virov. Že v Nemčiji poraba sončne energije aktivno narašča, zmogljivost baterije pa je več kot 35 gigavatov. Tudi Japonska aktivno razvija to industrijo. Ti dve državi sta vodilni po porabi sončne energije na svetu. Verjetno se jim bodo kmalu pridružile tudi ZDA.

Drugi alternativni viri energije

Znanstveniki se še naprej ugankajo, kaj bi še lahko uporabili za proizvodnjo električne energije ali toplote. Naj navedemo primere najbolj obetavnih alternativnih virov energije.

Vetrne turbine je zdaj mogoče najti v skoraj vsaki državi. Tudi na ulicah številnih ruskih mest so nameščene luči, ki si z vetrno energijo zagotavljajo elektriko. Zagotovo so njihovi stroški višji od povprečja, vendar bodo sčasoma to razliko nadomestili.

Že dolgo nazaj je bila izumljena tehnologija, ki omogoča pridobivanje energije z uporabo razlike v temperaturah vode na površini oceana in v globini. Kitajska aktivno načrtuje razvoj tega območja. V prihodnjih letih načrtujejo ob obali Kitajske zgraditi največjo elektrarno s to tehnologijo. Obstajajo tudi drugi načini izrabe morja. Na primer, v Avstraliji načrtujejo izgradnjo elektrarne, ki bo energijo pridobivala iz moči tokov.

Obstaja veliko drugih ali toplote. Toda v primerjavi s številnimi drugimi možnostmi je sončna energija resnično obetavna smer razvoja znanosti.

Kaj običajno imenujemo sončna energija? To je energija, ki jo proizvaja sonce v obliki svetlobe in toplote. Poleg tega obstajajo sekundarne oblike sončne energije, kot sta energija vetra in valov. Vse te vrste energije predstavljajo večino zemeljske obnovljive energije.

Zemlja prejme 174 petavatov (PW) sončnega sevanja v zgornjih plasteh ozračja. 30 % se odbije nazaj v vesolje, ostalo pa absorbirajo oblaki, oceani in kopno. Zemljina površina, oceani in atmosfera absorbirajo sončno sevanje , kar poveča njihovo temperaturo. Topel zrak, ki vsebuje vodo iz oceanov, se dviga, kar povzroča konvekcijo. Ko zrak doseže visoko nadmorsko višino, kjer je temperatura nizka, se vodna para kondenzira v oblake in povzroči dež. Latentna toplota kondenzacije vode povečuje konvekcijo, kar povzroča veter. Energijo absorbirajo oceani in kopno, pri čemer ohranjajo povprečno temperaturo površine okoli 14 C.

Zelene rastline pretvarjajo sončno energijo v kemično energijo s fotosintezo. Naša proizvodnja hrane je v celoti odvisna od sončne energije. Po svojem življenju rastline umrejo in razpadejo v Zemljo, tako sončna energija zagotavlja biomaso, ki je ustvarila fosilna goriva, ki jih poznamo.

Načini izrabe sončne energije

Ljudje uporabljajo sončno energijo v različnih oblikah: za ogrevanje in hlajenje prostorov, proizvodnjo destilacije pitne vode, dezinfekcijo, razsvetljavo, proizvodnjo tople vode in kuhanje. Načini izkoriščanja sončne energije so omejeni le s človeško iznajdljivostjo.

Solarne tehnologije so pasivne ali aktivne, odvisno od načina zajema energije, ki se nato pretvori in porazdeli.

Aktivne solarne tehnologije

Aktivne solarne tehnologije vključujejo fotovoltaični paneli in sončni toplotni kolektorji.

Pasivne solarne tehnologije

Pasivne metode vključujejo usmerjenost objekta proti Soncu za sprejem največja količina dnevna svetloba in toplote ter izbor materialov z želenimi toplotnimi lastnostmi.

Našo trenutno odvisnost od fosilnih goriv počasi nadomeščajo alternativni viri energije. Nekatera goriva lahko sčasoma postanejo neuporabna, vendar sončna energija ne bo nikoli zastarela, nadzorovana s strani tujih sil ali zmanjkalo. Sonce uporablja lastne zaloge vodika, proizvajalo bo uporabno energijo, dokler ne poči. Naloga, ki je pred ljudmi, je ujeti to energijo, doslej največ na preprost način za to ostane le uporaba fosilnih goriv.