Использование энергии солнца на земле доклад по физике: Использование энергии солнца на Земле

Содержание

Использование энергии солнца на земле — Аккумуляторы WESTA

Великое и могучее, вечное и всегда молодое, так во многих древних религиях люди отзывались о Солнце. Говорили о нем как об одушевленном предмете и поклонялись ему, мерили время и возносили хвалу как первоисточнику всех земных благ.

И сегодня, когда ни для кого не является секретом, что именно Солнце является основным природным источником тепла и соответственно жизни во многом приходится соглашаться с пониманием роли небесного светила в жизни человечества.

Ну а чем кроме поклонения и понимания важности Солнца в истории цивилизации сегодня человечество может воспользоваться в повседневной своей жизни? Конечно, Солнце является источником необходимой энергии для фотосинтеза растений, оно заставляет совершаться круговороту воды в природе, только благодаря Солнцу, планета имеет все известные сегодня ископаемые виды топлива. И еще человек может использовать энергию солнца для обеспечения своих потребностей в энергии – тепловой и электрической.

Солнце – основной источник энергии на земле

Природа мудро позаботилась о процессе доставки солнечной энергии к Земле, отсылая с поверхности светила солнечную радиацию до поверхности Земли из всего спектра электромагнитного излучения, доходит три основных вида волн:

ультрафиолетовые волны, их общее количество в солнечном спектре по разным подсчетам составляет около 2%, при этом оно невидимо для человеческого глаза,
световые волны составляют примерно половину доходящей до Земли энергии – 49%, благодаря волнам этого диапазона человек имеет возможность видеть все краски мира;
инфракрасные волны, на которые приходится 49% спектра, при этом именно благодаря этим 49% происходит нагревание поверхности Земли, океанов и суши, и именно эти волны и являются источником наиболее востребованной сегодня человечеством солнечной энергии.

Принцип преобразования энергии солнца в электричество и тепло

Как и любой другой процесс, преобразование солнечного света в тепловую и электрическую энергию происходит по принципу прямого превращения световой энергии в тепловую или электрическую – солнечный свет, попадая, на специальную поверхность запускает процесс превращения световой энергии в электрическую или тепловую.

Процесс получения тепловой и электрической энергии из энергии солнца, несмотря на определенное различие в целом очень схож и во многом может быть представлен в виде схожих друг с другом схем:

для получения тепловой энергии используется тепловой коллектор для поглощения инфракрасных волн, далее в зависимости от сложности системы используются накопители и теплообменники, нагревающие конечный продукт;
для получения электрической энергии используется принцип прямого преобразования солнечного света в электричество постоянного тока – фотоэлемент принимает на свою поверхность солнечный свет и преобразует в электричество.

Как используют солнечную энергию в наше время

Во многом, использование бесплатной и возобновляемой, а соответственно наиболее перспективной энергии солнца сегодня от теоретических изысканий уже давно перешло в практическую плоскость.

Огромное количество предложений коммерческих фирм делают такую энергию доступной практически для всех, при этом основными направлениями использования такой энергии в повседневной жизни выступают во многом привычные вещи.

Солнечные батареи

Наиболее распространенный источник преобразования солнечного света в электроэнергию. Несмотря на, относительную дороговизну и небольшую мощность, солнечные батареи вполне могут уже сегодня обеспечить половину потребностей человечества в бесплатном освещении.

Несмотря на относительную новизну этого вида источников электроэнергии и еще пока несовершенство технологии уже сегодня солнечные батареи используются как для освещения садовых дорожек и улиц, и уже используются в качестве источников энергии для освещения домов и городских квартир.

Энергоснабжение дома

Еще пару лет назад система солнечных батарей для освещения дома была чем-то из области фантастики, а сегодня вполне реально установить на балконе или наружной стене комплект солнечных панелей способных обеспечить энергоснабжение отдельной квартиры или загородного дома.
Технология использования солнечной энергии для получения электричества пока не позволяет получить слишком большой КПД – в среднем он составляет около 13%, а вырабатываемый ток равен 12 В, но и такого количества энергии вполне достаточно чтобы бесплатно пользоваться освещением в квартире или доме.
Во многом скепсиса оборудовать дом солнечными батареями добавляет возможность работы панелей в пасмурный день или в сумерках, однако, это уже давно забытый этап – все представленные солнечные панели работают даже в глубоких сумерках, а аккумуляторных батарей вполне хватает для питания током потребителей до следующей зарядки.

Портативные солнечные батареи

Еще один вид источников электрического тока в отсутствие стационарной электрической сети. Переносные панели, легкие и удобные незаменимы для тех, чья жизнь связана с постоянными перемещениями вдали от цивилизации, туристов, путешественников, да и для дачников у кого нет электричества на участке очень нужная вещь для зарядки телефона или питания радиоприемника.

Солнечный коллектор

Еще большее применение нашло использование процесс преобразования солнечной энергии в тепловую энергию. Простейшим ее примером можно назвать летний душ, когда емкость с водой нагревается на солнце. Однако сегодня это уже далеко не самый экономически выгодный вариант использования солнечной энергии для бытовых целей – простейший солнечный коллектор делает процесс нагрева воды намного более эффективным.

Суть солнечного коллектора заключается в поглощении энергии поглощающим элементом и передачи ее в виде тепловой энергии для нагрева жидкости. Сегодня используются несколько видов солнечных коллекторов:

плоский коллектор, в котором поглощающий элемент выполнен в виде плоской панели, внутри которой циркулирует теплоноситель;
трубчатый коллектор – вид солнечной установки, в которой нагрев рабочей жидкости происходит в соединенных между собой трубах, имеющих хорошую теплопроводность.

Горячее водоснабжение

Установки горячего водоснабжения – сегодня наиболее используемый вид солнечных установок с солнечным коллектором. Нагреваемая солнцем рабочая жидкость по трубопроводу поступает в бак-концентратор, где по теплообменнику происходит нагрев воды.

Схема устройства похожа на обычный электрический бойлер, только вместо электрического нагревательного элемента внутри бака находится трубчатый теплообменник с рабочей жидкостью. Относительно небольшая установка с солнечным коллектором способна обеспечить бесплатный нагрев воды для покрытия бытовых нужд суточного потребления горячей воды семьи из 4 человек в весенне-осенний период.

В отличие от горячего водоснабжения установка для автономного теплоснабжения с использованием солнечного света сегодня выглядит во многом еще большой экзотикой, но в целом не является фантастикой. В ней заложен принцип аккумулирования тепловой энергии и постепенного ее использования для отопления помещений дома. В таких установках используется комбинированный подход:

здание усовершенствуется – делается более эффективная теплоизоляция, сокращаются потери тепла, производится замена стеклопакетов;
в подвальном помещении размещается аккумулятор тепла, способный накапливать большое количество тепловой энергии;
монтируются солнечные коллекторы с заполнение специальным теплоносителем, способным нагреваться при минимальных положительных температурах воздуха;

Такая система отопления способна обеспечить отопление загородного дома в осенне-зимний период на протяжении 60-70 дней, а при условии теплой зимы, с большим количеством солнечных дней и обойтись без других источников энергии на протяжении всего отопительного сезона.

Солнечные концентраторы

Довольно экзотичный, хотя и древний вид аппаратов для использования энергии светила. Использование концентрированных в одной точке солнечных лучей отсчитывается со времени Древней Греции, когда Архимед, с помощью зеркал сжег флот неприятеля.

Сегодня в основном солнечные концентраторы используются в качестве походных экологически чистых кухонь для приготовления нехитрых блюд и в солнечной энергетике, когда на больших площадях параболические зеркала концентрируют солнечный свет на трубопроводах с теплоносителем.

Транспорт на солнечной энергии

Сегодня никого не удивить тому, что чудаки используют солнечную энергию в разных целях, но, тем не менее, регулярные чемпионаты Австралии по гонкам через весь континент на солнечных автомобилях до сих пор освещаются прессой в колонках курьезов. А вместе с тем за последние 10 лет, скорость таких солнцемобилей возросла с 6 до 80 километров в час. К тому же готовится второе кругосветное путешествие самолета на солнечной энергии.

И хотя до промышленных образцов еще далеко, но если самолет, использующий энергию солнца, облетел Земной шар, то в скором будущем это станет обычным делом.

Где лучше всего используют солнечную энергию

Как ни странно, но в рейтинге стран, наиболее рационально использующих солнечную энергию практически нет государств, которые географически, получают наибольшее количество солнечного света. Во многом это объяснимо тем, что бесплатную энергию больше всего любят там, где умеют считать деньги.

К тому же именно в топ-10 наиболее использующих солнечную энергию стран находятся страны с высоким развитием технологий, а следовательно, сделавших технологию использования энергии солнца наиболее доступной.

Среди лидеров сегодня страны стремящиеся обеспечить энергетическую независимость не только государства, но и отдельного гражданина – Германия, Италия, Япония. В этих странах большинство солнечных установок используются в качестве солнечных панелей для наружного освещения и горячего водоснабжения.

На промышленную основу использование энергии солнца поставлено в США, где расположены наибольшее количество солнечных электростанций. А вот использование Солнца в экологических целях лучше всего поставлено в Израиле – здесь не только опресняют воду, но и очищают канализационные стоки с помощью солнечных установок.

Перспективы развития солнечной энергетики

Войны и нефтяные кризисы сами собой подталкивают людей к поиску дешевых и вечных источников энергии.

Сколь бы не была дешева добыча полезных ископаемых, но их запасы не безграничны, к тому же технологии добычи во многом становятся опасными для самой среды обитания человечества.

И именно поэтому солнечная энергетика все больше занимает позиций в энергетическом секторе развитых стран, постепенно вытесняя атомную и тепловую.

Сегодня уже принято рядом государств программы развития солнечной энергетики, в которых, например, в Германии предусматривается до 2050 года нарастить использование солнечной энергии в общем балансе страны до 50%. А Израиль уже сегодня использует около 15 % электроэнергии, произведенной солнечными панелями.

Использование энергии солнца на Земле — способы и преимущества

Неисчерпаемый источник

Согласно определению, солнечная энергия — это электромагнитное излучение всех частот от звезды системы, которое достигает планеты Земля. Большая его доля приходится на видимый и инфракрасный спектры.

С древних времен люди научились использовать эту энергию, в первую очередь, как источник тепла.

Лишь с первой половины XIX века люди начали активно преобразовывать солнечный свет в электричество, что стало возможным благодаря созданию специальных устройств — фотоэлементов.

Цифры и данные

Выгода использования солнечной энергии на Земле базируется на достаточно весомом факте: за этим источником ближайшее будущее. Доказать это утверждение несложно, если учесть следующие данные:

За один год планета получает от Солнца приблизительно 3,85*10 24 Дж энергии.
Благодаря использованию направленных потоков воздушных масс (ветра) можно получать 2,25*10 21 Дж.
Вся биомасса планеты использует около 3*10 21 Дж энергии ежегодно. Основная ее доля приходится на тропические леса Южной Америки.
Электричество и органические энергетические источники, которые человек использует для своих нужд, в среднем составляют 5*10 20 Дж в год.

Эти данные показывают, что развитие современной экономики и увеличение энергопотребления сполна может быть обеспечено за счет энергии солнца, ведь она на 4 порядка (в 10000 раз) превышает существующие нужды.

В 2002 году было вычислено, что один солнечный час на планете способен обеспечить энергией все человечество на 1 год.

В свою очередь, всего 18 ясных дней достаточно, чтобы получить столько энергии, сколько ее запасено по всему миру в виде любых других ресурсах в настоящее время.

Цифры также демонстрируют, что вся гигантская зеленая масса планеты использует лишь 0,08% всей доступной энергии электромагнитного излучения. Эти данные говорят о неисчерпаемости рассматриваемого источника и огромных возможностях для развития глобальной экономики, которые он предоставляет.

Согласно прогнозам экологической организации мирового значения Гринпис, к 2030 году около 2/3 всего населения планеты будут использовать солнечные лучи в качестве основного энергетического источника.

Прямое и рассеянное излучение

Около 30% электромагнитного излучения, которое достигает верхних слоев атмосферы планеты, рассеивается и излучается обратно в космос. Далее, при прохождении толщи атмосферы происходит дальнейшее рассеивание света на облаках. Наконец, нагреваясь, поверхность суши и океанов также излучает электромагнитные волны низких частот (инфракрасный спектр).

Около 1000 Вт/м 2 энергии падает в среднем на поверхность Земли. Это прямое излучение. Его можно теоретически использовать для концентрации и перенаправления для генерации полезного тепла или электроэнергии. В настоящее время львиная доля прямого излучения уходит на нагрев поверхности и последующее ее остывание в виде рассеянного испускания электромагнитных волн.

Рассеянное излучение играет важную роль в поддержании жизни на планете. Благодаря ему происходит нагрев нижних слоев атмосферы и их подъем в верхние слои в результате явления конвекции. Последующее остывание теплого воздуха приводит к образованию облаков, дождям и ветрам.

Основные преимущества

Основные преимущества в сравнении с традиционными источниками:

Неисчерпаемость. Речь о возобновлении не идет, поскольку Солнце будет светить еще несколько миллиардов лет.
Отсутствие какого-либо загрязнения окружающей среды. По сути, энергии Солнца обязана наша планета со всем ее многообразием живых существ.
Сокращение вредных выбросов и замедление процесса глобального потепления, который во многих регионах уже ощущается непосредственно в виде погодных аномалий и подъема уровня океана.
Возможность развития регионов, которые находятся на больших расстояниях от индустриально развитых центров. В таких местах может не быть собственных полезных ископаемых, а их привоз является экономически нецелесообразным. Как правило, многие из этих регионов планеты являются островными государствами, которые расположены вдали от континентов.
Простота использования и преобразования. Поскольку в настоящее время развивается активно направление преобразования энергии солнца в электрическую, то последнюю можно использовать для широкого спектра нужд.

Современное состояние развития устройств для преобразования солнечной энергии позволяет создавать как крупные сети для мегаполисов, так и изолированные станции, обеспечивающие потребности относительно небольших поселений вплоть до отдельных домов.

Способы использования

Два основных способа применения солнечного электромагнитного излучения:

Пассивный метод

К пассивному относится использование солнечного света в быту непосредственно, то есть без его преобразования в другие виды энергии с помощью каких-либо устройств и механизмов. Этот способ включает различные системы проектирования зданий и сооружений, водохранилищ и солнечных кухонь, которые позволяют определенным образом перераспределять энергию падающих лучей и улучшать естественную вентиляцию помещений или поглощать тепло в дневное время суток и отдавать его в ночные часы. Такая архитектура получила название биоклиматической.

Активное применение

В дополнение к тому, где используется солнечная энергия, следует отметить активное ее применение. Оно подразделяется на два типа:

термический;
фотоэлектрический.

О термическом активном использовании света мало информации, поскольку он в настоящее время занимает менее 1% от всей рассматриваемой индустрии.

Суть его заключается в накоплении тепла в специальных устройствах, которые принимают лучи, но сами практически не излучают.

Вся поступившая энергия в эти нагреватели используется для нагрева воды или пара, который впоследствии можно применить для домашних нужд (обогрев, приготовление пищи и так далее).

Некоторые термоустройства позволяют получать температуры в несколько сотен градусов (300−500 °C). В их дизайне применяют современные материалы с заранее заданными оптико-термическими свойствами (пластмассы, стекло).

Фотоэлектрический способ использования солнечных лучей главным образом базируется на применении так называемых фотоэлементов и панелей, из которых они собираются.

Именно это направление энергетики получило колоссальное развитие в последнее десятилетие во многих развитых странах (США, Германия, Великобритания, Япония, Испания).

Выработка солнечной электроэнергии в глобальном масштабе в период с 2006 по 2018 год увеличилась в десятки раз и составила более 500 ГВт.

Фотоэлектрический элемент

Он представляет собой ячейку, созданную с помощью современных технологий. Она включает в себя активный полупроводник (в основном кремний и его соединения p и n-типа), прозрачное стекло специального типа и алюминиевый корпус для обеспечения механической прочности элемента.

Падающий фотон возбуждает электрон, переводя его из валентной зоны через запрещенную в зону проводимости. Этот элементарный акт приводит к генерации пары свободных носителей заряда электрон-дырка.

Наличие электростатического поля внутри полупроводника приводит к разделению генерированного заряда через p-n переход, что создает разность потенциалов.

Последняя используется для получения постоянного электрического тока.

В зависимости от дизайна и стоимости полупроводники фотоэлементов бывают трех типов:

монокристаллические;
поликристаллические;
аморфные.

Их стоимость падает сверху вниз по списку, а КПД преобразования возрастает. Аморфный кремний применяют в дешевых устройствах, например, в недорогих часах и калькуляторах.

Самый высокий КПД фотоэлемента, который в настоящее время удалось получить, составляет 20%. В подавляющем же большинстве случаев этот показатель около 15%.

Связано это с тем, что большая доля солнечного света имеет энергию большую, чем необходимо для активации работы устройства, поэтому львиная ее доля расходуется на тепловые колебания решетки полупроводника, а не на генерацию электричества.

Развитие отрасли в современном мире

Ввиду повышения требований к экологичности используемых источников энергии в последнее время, солнечная индустрия стала активно набирать популярность в XXI веке. Сейчас многие электронные устройства и аппараты используют солнечные лучи либо в качестве основного источника, либо как дополнительный. Примером могут служить гибридные автомобили.

В 2015 году солнечный вид энергии занял третье место среди возобновляемых источников, после гидростанций и ветряных мельниц. Лидерами в этом направлении являются Германия, Китай, Япония и США. Так, в июне 2014 года в Германии благодаря использованию солнечных батарей удалось получить 50% всей электроэнергии, потребляемой страной в течение суток.

Таким образом, тема солнечной энергетики является актуальной в связи с частыми экономическими кризисами традиционных энергоресурсов и с учетом тяжелой экологической обстановки во многих регионах мира. Многие ученые считают энергию Солнца ближайшим будущим человеческой цивилизации.

Использование энергии Солнца на Земле* (сверх программы)

Все с детства знают, что Солнце является важнейшим источником света и тепла для нашей планеты. Без солнечной энергии, не было бы жизни на Земле. И люди, и животные, и растения — все нуждаются в солнечной энергии.

Заметив это, люди задумались, а можно ли как-то использовать солнечную энергию в своих целях. Оказалось, что можно, и весьма успешно.

Существуют солнечные батареи, о которых мы упоминали в уроке об излучении.

Эти батареи способны улавливать солнечную энергию и преобразовывать её в электрическую. Это особенно полезно на космических станциях и кораблях.

Солнечные батареи устанавливаются прямо на корпус корабля или станции, таким образом, получая энергию от Солнца. После это энергия преобразуется в электрическую и используется, например, для освещения.

Солнечные батареи обычно имеют размеры порядка 10—50 м2.

Чтобы детально рассмотреть вопросы, связанные с использованием солнечной энергии, вам нужно еще многое изучить. Поэтому, сегодняшний урок можно считать ознакомительным.

Итак, давайте познакомимся с некоторыми общеизвестными фактами. Существует так называемая солнечная постоянная — это интенсивность солнечного излучения.

Интенсивность определяется мощностью излучаемой энергии на 1м2:

Солнечная постоянная равна

То есть, за 1 с, через площадь в 1 м2 проходит 1367 Дж солнечной энергии. Но, до нас доходит не вся эта энергия из-за того, что у Земли есть атмосфера. Часть энергии поглощается частицами, находящимися в атмосфере, а часть — отражается и уходит обратно в космическое пространство.

Поэтому, максимальный поток солнечной энергии, который доходит до поверхности Земли — это 102 Вт/м2. Но, этой интенсивности поток достигает на экваторе, на уровне моря. В действительности же, интенсивность излучения в тех или иных областях Земли будет зависеть от погоды, от времени суток и от некоторых других факторов.

Так что, средняя интенсивность примерно втрое меньше максимальной и составляет 34 Вт/м2. От этого значения мы и будем отталкиваться.

Исходя из этого, мы можем вывести формулу, по которой можно подсчитать солнечную энергию, которую может собрать солнечная батарея. Если мы умножим интенсивность излучения на площадь батареи, то мы получим мощность: P = I0S.

Чтобы найти энергию, нужно мощность умножить на время излучения: E = Pt.
Тогда получим, что энергия равна: E = I0St.
Итак, если мы установим батарею 5 на 8 метров, то за 8 часов батарея получит:

Для сравнения при сгорании литра бензина выделяется менее 33 МДж. Предположим, что при преобразовании солнечной энергии в электрическую теряется 90% энергии. То есть, коэффициент полезного действия составляет всего 10%:

Даже при этом, энергии, полученной от солнца за световой день, хватит на работу трёх стоваттных лампочек в течение почти четырёх часов.

Конечно, вы можете сказать, что литр бензина стоит значительно дешевле, чем изготовление солнечной батареи, да и работа трёх лампочек — это не очень-то впечатляющий показатель. Но, ведь, мы сейчас рассмотрели использование только одной батареи.

Давайте посчитаем, сколько мы можем получить энергии, если поставим солнечные батареи на крышу дома. Площадь такой крыши составляет порядка 200 м2. В летний период световой день длится порядка 12 часов. Вот и считайте:

Даже, если мы опять предположим только 10% эффективности солнечных батарей, этой энергии хватит на то чтобы постирать белье в стиральной машине, посмотреть фильм по телевизору и обеспечить работу компьютера более чем на сутки:

Можно привести много примеров, но мы приведём только один. За июль 2013 года Германия, будучи далеко не самой солнечной страной, произвела более 5 ТВт-часов, используя солнечную энергию. Такое количество электроэнергии потребляет целый район многоквартирных домов за 10 лет.

Что бы ни случилось, Солнце светит каждый день, и каждый день мы можем получать энергию, причем совершенно бесплатно. Конечно, солнечные батареи тоже не вечны: за ними нужен уход и их периодически приходится менять. Но факт остаётся фактом: мы получаем энергию от неисчерпаемого источника.

Второе очень важное достоинство этого источника — это общедоступность. Ведь Солнце светит везде и всюду, поэтому, любой человек может использовать эту энергии. В отличие от нефти, газа, каменного угля и других ископаемых, солнечную энергию добывать не нужно.

Ну и, конечно, нельзя не упомянуть о том, что использование солнечной энергии никак не загрязняет окружающую среду. Сегодня проблема экологии стоит довольно остро, поэтому именно сегодня нам стоит задуматься о природных источниках энергии, таких, как энергия ветра, солнечная энергия, энергия приливов и отливов.

Но, в использовании солнечной энергии есть определённые сложности. Во-первых, такой источник всегда зависит от погоды и от времени суток. Во-вторых, сама солнечная батарея — довольно дорогая конструкция из-за применения редких элементов, таких, как, например индий или теллур.

При повсеместном внедрении солнечных батарей существует риск изменения альбедо. Альбедо — это характеристика отражательной способности поверхности. Если поставить слишком много батарей, то Земля в целом станет отражать больше лучей.

Это может привести, например, к усилению парникового эффекта и, как следствие, к глобальному потеплению. Или же, это каким-то образом может сказаться на растениях.

Эффект предугадать трудно, но у нас есть достаточно примеров того, как опасно вмешиваться в природные процессы.

Тем не менее, если с умом использовать солнечные батареи, то можно с успехом получать большое количество энергии от неисчерпаемого и общедоступного источника. Использование альтернативных источников энергии рано или поздно придется внедрить, поскольку на данный момент, человечество живет за счет использования ресурсов планеты, которые, увы, не вечны.

Доклад-сообщение Использование энергия солнца на земле

В современном мире все большую популярность находит использование энергии солнечного света. Если раньше его использовали дачники для нагрева душа, то сейчас его использую в работе космических кораблей и добывании электричества. Системы, созданные на принципе взаимодействия с солнечным светом, делят на пассивные и активные.

К первым относятся так называемые солнечные здания, которые строятся с учетом всех особенностей климатической зоны. Такие системы позволяют максимально эффективно использовать солнечный свет, что позволяет окупить энергозатраты. Это является очень перспективным случаем, позволяющим отдельным зданиям работать автономно, используя только фотоны.

Активными системами называют аккумуляторы, коллекторы, различные трубопроводы для подачи тепла.

Для преобразования света, исходящего от звезды, в электрический ток используют фотоэлементы — специальные устройства, имеющие на своей поверхности полупроводники.

Фотоны света, ударяясь о поверхность фотоэлемента, приводят электроны в движение, которые создают электрический ток. Огромный плюс в том, что во время работы фотоэлементов не протекает химических реакций, что существенно увеличивает время эксплуатации фотоэлемента.

Кроме того, они легкие, удобны и просты в обслуживании и по мере развития технологий их КПД постоянно повышается.

Солнечные установки имеют целый ряд преимуществ, таких как:

бесплатность и неисчерпаемость ресурсов;
безопасность;
автономность;
долговечность;
простота обслуживания;
экономичность.

В Европе уже многие предприниматели и частники начинают создавать целые солнечные фермы по выработке большого тока. Такие фермы окупают себя очень быстро, что говорит о том, что будущее человечества — в использовании энергии солнца как главного производительного ресурса.

Использование энергия солнца на земле доклад

Ученые создавали солнечные панели, которые могли принять и использовать энергию Солнца, это стало не только большим прорывом для человечества, это стало толчком, для новых важных открытий. Всем известно, что Солнце издает большое количество энергии.

Этой энергии хватит, чтобы обеспечить нашу планету электричеством на долгие годы. С помощью солнечных батарей, мы можем получать эту энергию для своих нужд. С каждым годом такие батареи изменяют и усовершенствуют.

На сегодняшний день эта промышленность еще не особо развита, но скорее всего, в будущем, солнечная энергия займет одно из первых мест в энергетике.

Энергии Солнца вполне хватит, чтобы покрыть все потребления населения. Самое главное при этом, что использование солнечной энергии достаточно безопасный процесс для природы и всего живого вокруг.

Сама по себе, солнечная энергия чистая в экологическом плане, атомные электростанции намного больше приносят вреда Земле, чем энергия солнца. Конечно, при использовании солнечной энергии возникают различные проблемы.

Достаточно знать о том, что Солнце светит только днем, то есть энергия будет поступать только в дневное время. Поэтому необходимо придумать процесс накопления энергии днем, чтобы спокойно использовать ее ночью.

В каких же сферах все-таки применяют солнечную энергию? В первую очередь, это летний дачный душ, в котором бак воды нагревают солнечные лучи. Солнечные коллекторы, набирающие популярности на сегодняшний день, дают возможность обогреть целый дом. От таких коллекторов можно не только получить тепло, но еще и зарядить телефон, подогреть воду в баке, и получить свет.

Большим спросом пользуется энергия солнца в народном хозяйстве. Ею обогревают ангары, парники и многие другие постройки. Увеличивается энергоснабжение больниц и спортивных учреждений. Отличным вариантом в применении солнечной энергии стало освещение улиц и городских объектов. Многие бытовые нужды решаются с помощью солнечных коллекторов и батарей.

Солнечные установки имеют больше преимуществ, чем недостатков.

С каждым годом человечество придумывает все новые, и новые способы использовать солнечную энергию. Если не так давно ее использовали только для обогрева дома, то теперь вырабатывают электричество, для подачи не только света, но и воды в большие населенные пункты.

Создаются и усовершенствуются гелиосистемы, с помощью которых в районах, чаще всего это пустыни и степи, где солнце светит постоянно, можно установить электростанцию и получать электричество.

Благодаря этому неприспособленные к жизни места, станут заселенными, построятся дома, появится электричество и водопровод. Энергия будет использоваться на все нужды населения.

Уже сегодня во многих странах установлены и используются солнечные батареи. В странах Азии, Египте и Турции прекрасно пользуются солнечной энергией. Люди надеются, что в скором времени это приобретет большого использования и станет доступно многим людям, ведь это не только экономит затраты на отопление и электроэнергию, это еще и не приносит вред нашему здоровью.

Доклад Использование энергии солнца на Земле по физике 8 класс сообщение

Солнце — небесное светило, которое освещает Землю и позволяет нам видеть. Ведь свет идет по большей части именно от Солнца, благодаря чему, люди могут наблюдать за пространством своего обитания. С давних времен люди искали возможности использовать не только тепло и свет от этого светила, но и отыскать другие способы преобразования солнечной энергии.

Наиболее распространенным методом является создание солнечных электростанций, которые могут преобразовать получаемый свет и тепло и электричество.

Конечно, тут существуют некоторые ограничения, которые обуславливаются переменной облачностью и другими факторами.

На данный период существуют возможности запустить такие электростанции в космос, где проблемы облачности не существует, но современные технологии не могут сделать такие космические станции рентабельными.

Поэтому люди по большей части занимаются земными солнечными электростанциями, которые могут быть и промышленными и бытовыми, то есть частными.

Для того чтобы обеспечить электроэнергией жилой дом, вполне достаточно установить на крыше солнечные панели в относительно небольшом количестве.

Речь может идти не только о частном доме, но и о городском многоквартирном и такая практика существует в Европе, где на крышах городских домов устанавливают солнечные панели, которые обеспечивают какую-то часть энергоснабжения.

На практике использование солнечной энергии сейчас не приносит огромной выгоды, но этот вектор получения энергии является более чем актуальным. Ведь со временем люди начинают потреблять больше энергии. Больше людей пользуется электроприборами, а сами приборы становятся более затратными в смысле использования электричества.

Поэтому, если каждый будет использовать для себя солнечные панели, такой вариант будет выходом из задачи обеспечить каждого человека нужным количеством энергии.

Тем не менее, культура такого самообеспечения до сих пор не является развитой.

Для этого требуется дополнительное техническое и культурное развитие человечества, которое может наблюдаться в не самой близкой перспективе, хотя и не выглядит чем-то заоблачным.

Сообщение Использование солнечной энергии

Именно солнце определяет существование и развитие всего живого на Земле. Как говорят ученые, возникновение живых организмов обуславливается практически идеальным расположением нашей планеты. Если бы Земля была немного ближе или дальше, то живые организмы тут не могли бы существовать.

Тем не менее, мы, если возможно так сказать, выиграли в космической лотерее и можем существовать на этой планете. Более того, мы можем пользоваться энергией солнца.

Ранее люди использовали солнечное тепло и свет довольно примитивно, в основном для сельского хозяйства или нагревания чего-либо.

Сейчас ситуация поменялась и технические достижения позволяют применять более современные методики, в частности механизмы, которые позволяют собирать и преобразовывать солнечную энергию.

Помимо этого тенденции к развитию экологических методов получения полезной энергии для человеческих потребностей, делают этот способ довольно популярным.

Во многих прогрессивных странах солнечная энергия постепенно приобретает статус основного источника получения электричества. Используются и бытовые «сборщики» этой энергии – солнечные панели, которые позволяют практически непрерывно получать электричество, и промышленные технологии – целые поля таких панелей крупного размера.

Единственным недостатком такого способа является зависимость от погодных условий. Как нетрудно понять, если погода является облачной, то солнечные установки перестают работать. Тем не менее и этот недостаток нивелируется современными учеными, которые создают специальные аккумуляторы, позволяющие работать более эффективно вне зависимости от погоды.

В завершение следует отметить возможность прямого использования солнечной энергии. К примеру, для нагрева воды. Для этой цели просто используются разнообразные емкости, которые нагреваются на открытом воздухе и могут поставлять воду в систему водоснабжения.

Физика 8 класс

Лошадь домашнее животное
Лошади — одни из самых красивых и грациозных животных на всем свете, но на этом их достоинства не заканчиваются! Лошадки являются незаменимыми помощниками в хозяйстве и быте
Среда обитания организмов
Разумеется, что все живые существа не способны существовать сами по себе – им необходимо определенное место, в котором будет протекать их жизнедеятельность (и место это должно обладать благоп
Липа
Из всех известных науке лиственных деревьев липа является одним из древнейших растений.
Снежные лавины
Снежная лавина – скорый и неожиданный спуск большого количества снега с поверхности горы. Скорость схождения может достигать более 90 метров в секунду, и вес достигает 60 тонн. Явление чрезвы
Река Ока
Река Ока представляет собой типичную равнинную реку, которая расположена в европейской части нашей Родины. Своё название она получила от древнерусского слова «вода». Река Ока считается отличн
Рельеф Земли
Наша планета поистине прекрасное место, в котором нашло себе место огромное количество различных прекрасных вещей, начиная списком из материальных вещей, которые поражают своей красотой

Преимущество использования энергии Солнца на Земле

Энергия – это жизненная кровь социально-экономического развития. Использование энергии значительно эволюционировало за последние десятилетия в том числе и от Солнца.
Практическое использование энергии Солнца может оказаться более чем достаточным, чтобы удовлетворить спрос для всех энергетических систем необходимых для жизни человека.

Доля ресурсов солнечных лучей, достигающих поверхности Земли, могла бы полностью обеспечить потребность глобального потребления если бы их можно было бы обуздать.

1 иоттаватт (1024 Вт) энергии достигает поверхности Земли в год от Солнца, что примерно в 10 11 раз превышает спрос на первичные ресурсы в мире, но самый большой вопрос как эти ресурсы обуздать.
Для сравнения в 2018 году 20 400 TВт (20,4 х 1012 Вт) электричества было произведено во всем мире.

Доступный солнечный ресурс

Общий спектр электромагнитных волн, излучаемых Солнцем, определяется как солнечное излучение или инсоляции света. Только небольшая часть этого излучения попадает на Землю. Солнечный свет, который попадает на поверхность Земли содержит видимый, инфракрасный и ультрафиолетовый свет.

Время в пути для солнечного света от Солнца до Земли составляет примерно около 8 минут.
Доступный солнечный ресурс в различных местах нашей планеты различен. Тропические регионы предлагают лучший ресурс, чем более умеренные широты.

Например, средняя мощность облучения в Европе составляет около 1000 Вт/ч на квадратный метр по сравнению с 1800 Вт/ч на Среднем Востоке. Используя сегодняшнюю технологию полупроводниковых солнечных батарей, поле площадью 500 на 500 км смогло бы произвести всю электроэнергию используемую в России.

По мере того как технология будет все больше и больше доступна потенциал использования энергии солнца как главный источник низкоуглеродистой энергии будет расти.

Сейчас фотоэлектрические системы могут обеспечить 276 х 106 МВт/ч энергии, что эквивалентно только 1% от глобального спроса.

Хотя за свой срок службы типичный фотоэлектрический модуль в солнечном климате будет производить более чем в двадцать раз больше электроэнергии, первоначально используемой для его производства.

Использование энергии солнца считается более экологичным, чем обычные способы использования источников, таких как ископаемое топливо и уголь. Солнечная энергия на сегодняшний день является крупнейшим энергетическим ресурсом на Земле.

Откуда Солнце берет энергию

На Солнце происходит термоядерная реакция. Чистая масса до и после процесса деления или слияния отрицательна; другими словами, в ядерной реакции происходит потеря массы. Эта масса не просто исчезает, а превращается в энергию.

Ядерный синтез водорода в гелий – это процесс, благодаря которому солнце дает нам энергию.
Фактически Солнце каждую секунду превращает около 620 миллионов метрических тонн водорода в гелий.

99% от ядерного синтеза генерируется внутри 24% радиуса Солнца, которая течет наружу через несколько различных слоев, прежде чем уйдет как солнечный свет.

Солнце горит уже несколько миллиардов лет. Постоянная потеря массы, вызванная ядерным синтезом, означает, что солнце медленно исчезает.

Но не волнуйтесь: по данным, у нашего светила осталось еще 6,5 миллиардов лет термоядерных процессов, прежде чем оно выключится.

174 петаватта (PВт) в виде солнечной радиации (или инсоляции – облучение поверхности) попадает в нашу атмосферу.
Почти треть из них отражается обратно в космос.

Остальные, 3 850 000 эксаджоулей (1 эксаджоуль равен 277,78 ПВт∙ч (петаватт-час)) поглощаются атмосферой, облаками, океанами и сушей. Это количество энергии за час больше в 8640 раз, чем необходимо общее потребление во всем мире.

По другому один час облучения поверхности нашей планеты эквивалентен мировому потреблению в течение всего года.

К сожалению, обуздать всю эту энергию от нашей звезды невозможно.

Вот некоторые другие интересные сравнения, которые помогут понять огромный потенциал энергии Солнца:

один год от солнечных лучей, достигающих поверхность Земли, в два раза больше всех невозобновляемых ресурсов, включая ископаемое топливо и ядерный уран.
солнечная энергия, которая каждую секунду попадает на Землю, эквивалентна 4 триллионам 100-ваттных лампочек.
энергия, которая падает на одном квадратном километре в год, эквивалентна 3 миллионам баррелей нефти.

Производство солнечной энергии

Использование энергии солнца возможно с помощью фотоэлектрических систем. Принцип работы солнечного элемента в преобразовании солнечного света непосредственно в электричество.

Когда полупроводниковые панели подвергаются действию света, они производят направленный ток. Инвертор после этого преобразовывает постоянный ток в электричество переменного тока который распределяется через электрические сети. Возможно использование постоянного тока от полупроводниковых панелей или в комбинации с различными устройствами преобразования тока.

Солнечный фотоэлемент является самым маленьким полупроводниковым устройством, которое преобразует солнечный свет в электрическую энергию. Модуль представляет собой сборку ячеек последовательно или параллельно соединенных для увеличения напряжения и/или тока. Панель-это сборка модулей на конструкции. Массив – это сборка панелей на площадке.

Преимущества солнечного источника

Согласно астрофизике, Солнце родилось около 4,57 миллиарда лет назад и имеет еще 6-7 миллиардов лет до того, как оно станет белым карликом (планетарная стадия, когда ядерное топливо в Звезде исчерпывается).
Богатый потенциал ядерного топлива в звезде находится за пределами воображения. Поверхность Земли получает 120 000 тераватт солнечной радиации (солнечного света) – в 8640 раз больше энергии, чем необходимо для снабжения всего мира.
Устойчивый богатый и возобновляемый источник энергии также является постоянным. Устойчивые источники энергии удовлетворяют потребности настоящего времени без ущерба для способности будущих поколений удовлетворять свои потребности. Другими словами, солнечная энергия является устойчивой, потому что мы не можем её чрезмерно потреблять.
Экологически чистое использование солнечной энергии, как правило, не вызывает загрязнения окружающей среды. Однако есть выбросы, связанные с производством, транспортировкой и установкой солнечных энергетических систем – почти ничего по сравнению с большинством обычных источников. Очевидно, что этот тип ресурсов снижает нашу зависимость от невозобновляемых источников энергии. Это важный шаг в борьбе с климатическим кризисом.
Известно, что сжигание ископаемого топлива высвобождает химические вещества и частицы, которые вызывают рак, повреждение мозга и нервов, врожденные дефекты, травмы легких и проблемы с дыханием. Токсичные вещества, выделяемые при сжигании углеводородов, загрязняют воздух и воду и вызывают кислотные дожди и смог. Эти негативные последствия сжигания ископаемого топлива для окружающей среды и жизни человека заставляют человека диверсифицировать энергетические ресурсы путем перехода к использованию энергии Солнца.
Хорошая доступность во всем мире. Не только страны, которые находятся ближе всего к экватору, могут использовать солнечную энергию – Германия, например, имеет на сегодняшний день самую высокую мощность этого типа устройств.
Снижение затрат на электроэнергию с введением чистых схем учета и ввода тарифов. Домовладельцы теперь могут “продавать” избыточную электроэнергию или получать кредиты на оплату счетов, когда они производят больше электроэнергии, чем они фактически потребляют.
Финансовая поддержка со стороны правительства/государства.
Низкие затраты на обслуживание.
Совершенствование технологий по использованию энергии Солнца.

Использование энергии Солнца на Земле* (сверх программы)

Все с детства знают, что Солнце является важнейшим
источником света и тепла для нашей планеты. Без солнечной энергии, не было бы
жизни на Земле. И люди, и животные, и растения — все нуждаются в солнечной
энергии.

Люди часто используют солнечное тепло, чтобы высушить
белье или нагреть воду. Мы воспринимаем солнечный свет и тепло как должное и
редко задумываемся о том, сколько энергии передаётся нам от Солнца. Заметив
это, люди задумались, а можно ли как-то использовать солнечную энергию в своих
целях. Оказалось, что можно, и весьма успешно. Существуют солнечные батареи, о
которых мы упоминали в уроке об излучении.

Эти батареи способны улавливать солнечную энергию и
преобразовывать её в электрическую. Это особенно полезно на космических
станциях и кораблях. Солнечные батареи устанавливаются прямо на корпус корабля
или станции, таким образом, получая энергию от Солнца. После это энергия
преобразуется в электрическую и используется, например, для освещения.
Солнечные батареи обычно имеют размеры порядка 10—50 м².

Чтобы детально рассмотреть вопросы, связанные с
использованием солнечной энергии, вам нужно еще многое изучить. Поэтому,
сегодняшний урок можно считать ознакомительным. Итак, давайте познакомимся с
некоторыми общеизвестными фактами. Существует так называемая солнечная
постоянная — это интенсивность солнечного излучения. Интенсивность
определяется мощностью излучаемой энергии на 1м²:

Солнечная постоянная равна

То есть, за 1 с, через площадь в 1 м²
проходит 1367 Дж солнечной энергии. Но, до нас доходит не вся эта энергия из-за
того, что у Земли есть атмосфера. Часть энергии поглощается частицами,
находящимися в атмосфере, а часть — отражается и уходит обратно в космическое
пространство. Поэтому, максимальный поток солнечной энергии, который доходит до
поверхности Земли — это 102 Вт/м². Но, этой интенсивности поток
достигает на экваторе, на уровне моря. В действительности же, интенсивность
излучения в тех или иных областях Земли будет зависеть от погоды, от времени
суток и от некоторых других факторов. Так что, средняя интенсивность примерно
втрое меньше максимальной и составляет 34 Вт/м². От этого значения
мы и будем отталкиваться.

Исходя из этого, мы можем вывести формулу, по которой
можно подсчитать солнечную энергию, которую может собрать солнечная батарея. Если
мы умножим интенсивность излучения на площадь батареи, то мы получим мощность: P
= I₀S.

Чтобы найти энергию, нужно мощность умножить на время
излучения: E = Pt.

Тогда получим, что энергия равна: E = I₀St.

Итак, если мы установим батарею 5 на 8 метров, то за 8
часов батарея получит:

Для сравнения при сгорании литра бензина выделяется
менее 33 МДж. Предположим, что при преобразовании солнечной энергии в
электрическую теряется 90% энергии. То есть, коэффициент полезного действия
составляет всего 10%:

Даже при этом, энергии, полученной от солнца за
световой день, хватит на работу трёх стоваттных лампочек в течение почти
четырёх часов. Конечно, вы можете сказать, что литр бензина стоит значительно
дешевле, чем изготовление солнечной батареи, да и работа трёх лампочек — это не
очень-то впечатляющий показатель. Но, ведь, мы сейчас рассмотрели использование
только одной батареи. Давайте посчитаем, сколько мы можем получить энергии,
если поставим солнечные батареи на крышу дома. Площадь такой крыши составляет
порядка 200 м². В летний период световой день длится порядка 12
часов. Вот и считайте:

Даже, если мы опять предположим только 10%
эффективности солнечных батарей, этой энергии хватит на то чтобы постирать
белье в стиральной машине, посмотреть фильм по телевизору и обеспечить работу компьютера
более чем на сутки:

Можно привести много примеров, но мы приведём только
один. За июль 2013 года Германия, будучи далеко не самой солнечной страной,
произвела более 5 ТВт-часов, используя солнечную энергию. Такое количество
электроэнергии потребляет целый район многоквартирных домов за 10 лет.

А теперь, давайте рассмотрим, какие есть недостатки и
достоинства использования солнечной энергии. Конечно, очевидное и важнейшее
достоинство солнечной энергии — это то, что для нас Солнце является неисчерпаемым
источником. Что бы ни случилось, Солнце светит каждый день, и каждый день мы
можем получать энергию, причем совершенно бесплатно. Конечно, солнечные батареи
тоже не вечны: за ними нужен уход и их периодически приходится менять. Но факт
остаётся фактом: мы получаем энергию от неисчерпаемого источника. Второе очень
важное достоинство этого источника — это общедоступность. Ведь Солнце светит
везде и всюду, поэтому, любой человек может использовать эту энергии. В отличие
от нефти, газа, каменного угля и других ископаемых, солнечную энергию добывать
не нужно. Ну и, конечно, нельзя не упомянуть о том, что использование солнечной
энергии никак не загрязняет окружающую среду. Сегодня проблема экологии стоит
довольно остро, поэтому именно сегодня нам стоит задуматься о природных
источниках энергии, таких, как энергия ветра, солнечная энергия, энергия
приливов и отливов. Но, в использовании солнечной энергии есть определённые
сложности. Во-первых, такой источник всегда зависит от погоды и от времени суток.
Во-вторых, сама солнечная батарея — довольно дорогая конструкция из-за
применения редких элементов, таких, как, например индий или теллур.

При повсеместном внедрении солнечных батарей
существует риск изменения альбедо. Альбедо — это характеристика отражательной
способности поверхности. Если поставить слишком много батарей, то Земля в
целом станет отражать больше лучей. Это может привести, например, к усилению
парникового эффекта и, как следствие, к глобальному потеплению. Или же, это
каким-то образом может сказаться на растениях. Эффект предугадать трудно, но у
нас есть достаточно примеров того, как опасно вмешиваться в природные процессы.

Тем не менее, если с умом использовать солнечные
батареи, то можно с успехом получать большое количество энергии от неисчерпаемого
и общедоступного источника. Использование альтернативных источников энергии
рано или поздно придется внедрить, поскольку на данный момент, человечество
живет за счет использования ресурсов планеты, которые, увы, не вечны.

использование энергии солнца на земле

У вас нет времени на доклад или вам не удаётся написать доклад? Напишите мне в whatsapp — согласуем сроки и я вам помогу!

В статье «Как научиться правильно писать доклад», я написала о правилах и советах написания лучших докладов, прочитайте пожалуйста.

Собрала для вас похожие темы докладов, посмотрите, почитайте:

Доклад на тему: я помогу тебе мой организм быть здоровым
Доклад на тему: деньги
Доклад на тему: красная книга
Доклад на тему: спорт

Доклад на тему: использование энергии солнца на земле

Всем известно, что в наше время практически невозможно жить без энергии. Из учебников по физике мы знаем, что мы не можем получить энергию из ничего. Точно так же, энергия никогда не ускользает бесследно. Давайте подумаем о ресурсах, из которых мы можем его получить: Природный газ, уголь или даже опасный уран. Большая часть нашей энергии используется для освещения и отопления. Есть множество других способов получить энергию. Но самое главное, что человечество может таким образом получать энергию от Солнца, а именно — лучистую энергию.

Одним из главных преимуществ солнечной энергии является то, что вам не нужно ее восстанавливать, она была и будет. Кроме того, эта энергия не загрязняет атмосферу, поэтому она экологически безопасна. Солнечная энергия может быть использована для всего, что просто нуждается в энергии. И в наше время лучшие умы человечества думают и разрабатывают способы расширения своих возможностей.

В это трудно поверить, но только один квадратный метр солнечной поверхности может генерировать до 62 900 кВт энергии. Это означает, что 1 квадратный метр может легко питать миллион простых ламп накаливания. Солнце может обеспечить столько энергии, сколько все электростанции в мире могут обеспечить за день. Это эквивалентно примерно 80 тысячам миллиардов киловатт. Текущая цель — получить от солнца как можно больше энергии, насколько это возможно безопасно. Ученые считают, что солнечная энергия — это будущее нашей планеты и нашего мира.

В ближайшие сто лет мы можем потерять все запасы угля и газа на Земле, что приведет к неминуемой катастрофе на Земле. При таких темпах наши предки не смогут жить нормальной жизнью или даже выживать, или замена ресурсов нанесет большой вред окружающей среде.

Конечно, мы могли бы использовать атомные электростанции в качестве отправной точки. Но подумайте о взрыве на Чернобыльской АЭС. Конечно, такие станции очень выгодны с экономической точки зрения. Но риск очень высок. Мы должны быть очень осторожны с такими растениями. Наименьшая авария приводит к большим потерям и разрушениям.

Исходя из этого, самым лучшим, чистым и дешевым видом энергии является солнечная энергия.

Многие скажут, что солнечные лучи иногда очень вредны. Но для этого существуют станции, которые фильтруют лучи и преобразуют их в чистую энергию.

Существует также пассивный способ получить больше пользы от солнечных лучей. Чёрных сильно привлекают солнечные лучи. Это значит, что если вы покрасите какую-нибудь поверхность в черный цвет, она сильно нагреется. Таким образом, можно нагревать большие емкости с водой, не потребляя ресурсов. То есть, таким образом, можно легко сделать системы отопления в домах и комнатах. Вода в емкостях может нагреваться очень быстро без использования ресурсов.

«Энергия солнца. Альтернативные источники энергии», Математика, химия, физика

Для древних народов Солнце было богом. В Верхнем Египте, культура которого восходит к четвертому тысячелетию до н.э., верили, что род фараонов ведет свое происхождение от Ра — бога Солнца. Надпись на одной из пирамид представляет фараона как наместника Солнца на Земле, «который исцеляет нас своей заботой, когда выйдет, подобно Солнцу, что дает зелень землям. Каждый взор устрашится, когда увидит его в образе Ра, что встает над горизонтом».

Своей жизнетворной силой Солнце всегда вызывало у людей чувства поклонения и страха. Народы, тесно связанные с природой, ждали от него милостивых даров — урожая и изобилия, хорошей погоды и свежего дождя или же кары — ненастья, бурь, града. Поэтому в народном искусстве мы всюду видим изображение Солнца: над фасадами домов, на вышивках, в резьбе и т. п.

Почти все источники энергии, о которых мы до сих пор говорили, так или иначе используют энергию Солнца: уголь, нефть, природный газ суть не что иное, как «законсервированная» солнечная энергия. Она заключена в этом топливе с незапамятных времен; под действием солнечного тепла и света на Земле росли растения, накапливали в себе энергию, а потом в результате длительных процессов превратились в употребляемое сегодня топливо. Солнце каждый год даёт человечеству миллиарды тонн зерна и древесины. Энергия рек и горных водопадов также происходит от Солнца, которое поддерживает кругооборот воды на Земле.

Во всех приведенных примерах солнечная энергия используется косвенно, через многие промежуточные превращения. Заманчиво было бы исключить эти превращения и найти способ непосредственно преобразовывать тепловое и световое излучение Солнца, падающее на Землю, в механическую или электрическую энергию. Всего за три дня Солнце посылает на Землю столько энергии, сколько ее содержится во всех разведанных запасах ископаемых топлив, а за 1 с — 170 млрд. Дж. Большую часть этой энергии рассеивает или поглощает атмосфера, особенно облака, и только треть ее достигает земной поверхности. Вся энергия, испускаемая Солнцем, больше той ее части, которую получает Земля, в 5 000 000 000 раз. Но даже такая «ничтожная» величина в 1600 раз больше энергии, которую дают все остальные источники, вместе взятые. Солнечная энергия, падающая на поверхность одного озера, эквивалентна мощности крупной электростанции.

Согласно легенде Архимед, находясь на берегу, уничтожил неприятельский римский флот под Сиракузами. Как? При помощи зажигательных зеркал. Известно, что подобные зеркала делались также в VI веке. А в середине XVIII столетия французский естествоиспытатель Ж. Бюффон производил опыты с большим вогнутым зеркалом, состоящим из множества маленьких плоских. Они были подвижными и фокусировали в одну точку отраженные солнечные лучи. Этот аппарат был способен в ясный летний день с расстояния 68 м довольно быстро воспламенить пропитанное смолой дерево. Позднее во Франции было изготовлено вогнутое зеркало диаметром 1,3 м, в фокусе которого можно было за 16 секунд расплавить чугунный стержень. В Англии же отшлифовали большое двояковыпуклое стекло, с его помощью удавалось расплавлять чугун за три секунды и гранит — за минуту.

В конце XIX века на Всемирной выставке в Париже изобретатель О. Мушо демонстрировал инсолятор — в сущности первое устройство, превращавшее солнечную энергию в механическую. Но принцип был тем же: большое вогнутое зеркало фокусировало солнечные лучи на паровом котле, который приводил в движение печатную машину, делавшую по 500 оттисков газеты в час. Через несколько лет в Калифорнии построили действующий по такому же принципу конический рефлектор в паре с паровой машиной мощностью 15 л. с.

И хотя с той поры то в одной, то в другой стране появляются экспериментальные рефлекторы-нагреватели, а в публикуемых статьях все громче напоминают о неиссякаемости нашего светила, рентабельнее они от этого не становятся и широкого распространения пока не получают: слишком дорогое удовольствие это даровое солнечное излучение.

Сегодня для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию мы располагаем двумя возможностями: использовать солнечную энергию как источник тепла для выработки электроэнергии традиционными способами (например, с помощью турбогенераторов) или же непосредственно преобразовывать солнечную энергию в электрический ток в солнечных элементах. Реализация обеих возможностей пока находится в зачаточной стадии. В значительно более широких масштабах солнечную энергию используют после ее концентрации при помощи зеркал — для плавления веществ, дистилляции воды, нагрева, отопления и т. д.

Поскольку энергия солнечного излучения распределена по большой площади (иными словами, имеет низкую плотность), любая установка для прямого использования солнечной энергии должна иметь собирающее устройство (коллектор) с достаточной поверхностью.

Простейшее устройство такого рода-плоский коллектор; в принципе это черная плита, хорошо изолированная снизу. Она прикрыта стеклом или пластмассой, которая пропускает свет, но не пропускает инфракрасное тепловое излучение. В пространстве между плитой и стеклом чаще всего размещают черные трубки, через которые текут вода, масло, ртуть, воздух, сернистый ангидрид и т. п. Солнечное излучение, проникая через стекло или пластмассу в коллектор, поглощается черными трубками и плитой и нагревает рабочее вещество в трубках. Тепловое излучение не может выйти из коллектора, поэтому температура в нем значительно выше (на 200−500°С), чем температура окружающего воздуха. В этом проявляется так называемый парниковый эффект. Обычные садовые парники, по сути дела, представляют собой простые коллекторы солнечного излучения. Но чем дальше от тропиков, тем менее эффективен горизонтальный коллектор, а поворачивать его вслед за Солнцем слишком трудно и дорого. Поэтому такие коллекторы, как правило, устанавливают под определенным оптимальным углом к югу.

Более сложным и дорогостоящим коллектором является вогнутое зеркало, которое сосредоточивает падающее излучение в малом объеме около определенной геометрической точки — фокуса. Отражающая поверхность зеркала выполнена из металлизированной пластмассы либо составлена из многих малых плоских зеркал, прикрепленных к большому параболическому основанию. Благодаря специальным механизмам коллекторы такого типа постоянно повернуты к Солнцу-это позволяет собирать возможно большее количество солнечного излучения. Температура в рабочем пространстве зеркальных коллекторов достигает 3000 °C и выше [«https://ukrmova.com.ua», 14].

Солнечная энергетика относится к наиболее материалоемким видам производства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, а следовательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения, получения материалов, изготовление гелиостатов, коллекторов, другой аппаратуры, их перевозки.

Пока еще электрическая энергия, рожденная солнечными лучами, обходится намного дороже, чем получаемая традиционными способами. Ученые надеются, что эксперименты, которые они проведут на опытных установках и станциях, помогут решить не только технические, но и экономические проблемы. Но, тем не менее, станции-преобразователи солнечной энергии строят и они работают.

С 1988 года на Керченском полуострове работает Крымская солнечная электростанция. Кажется, самим здравым смыслом определено ее место. Уж если где и строить такие станции, так это в первую очередь в краю курортов, санаториев, домов отдыха, туристских маршрутов; в краю, где надо много энергии, но еще важнее сохранить в чистоте окружающую среду, само благополучие которой, и прежде всего чистота воздуха, целебно для человека. энергетика источник ресурс альтернативный Крымская СЭС невелика — мощность всего 5 МВт. В определенном смысле она — проба сил. Хотя, казалось бы, чего еще надо пробовать, когда известен опыт строительства гелиостанций в других странах.

На острове Сицилия еще в начале 80-х годов дала ток солнечная электростанция мощностью 1 МВт. Принцип ее работы тоже башенный. Зеркала фокусируют солнечные лучи на приемнике, расположенном на 50-метровой высоте. Там вырабатывается пар с температурой более 600 °C, который приводит в действие традиционную турбину с подключенным к ней генератором тока. Неоспоримо доказано, что на таком принципе могут работать электростанции мощностью 10−20 МВт, а также и гораздо больше, если группировать подобные модули, подсоединяя их друг к другу.

Несколько иного типа электростанция в Алькерии на юге Испании. Ее отличие в том, что сфокусированное на вершину башни солнечное тепло приводит в движение натриевый круговорот, а тот уже нагревает воду до образования пара. У такого варианта ряд преимуществ. Натриевый аккумулятор тепла обеспечивает не только непрерывную работу электростанции, но дает возможность частично накапливать избыточную энергию для работы в пасмурную погоду и ночью. Мощность испанской станции имеет всего 0,5 МВт. Но на ее принципе могут быть созданы куда более крупные — до 300 МВт. В установках этого типа концентрация солнечной анергии настолько высока, что КПД паротурбинного процесса здесь ничуть не хуже, чем на традиционных тепловых электростанциях.

По мнению специалистов, наиболее привлекательной идеей относительно преобразования солнечной энергии является использование фотоэлектрического эффекта в полупроводниках.

Но, для примера, электростанция на солнечных батареях вблизи экватора с суточной выработкой 500 МВт· ч (примерно столько энергии вырабатывает довольно крупная ГЭС) при КПД 10% потребовала бы эффективной поверхности около 500 000 м². Ясно, что такое огромное количество солнечных полупроводниковых элементов может окупиться только тогда, когда их производство будет действительно дешево. Эффективность солнечных электростанций в других зонах Земли была бы мала из-за неустойчивых атмосферных условий, относительно слабой интенсивности солнечной радиации, которую здесь даже в солнечные дни сильнее поглощает атмосфера, а также колебаний, обусловленных чередованием дня и ночи.

Тем не менее солнечные фотоэлементы уже сегодня находят свое специфическое применение. Они оказались практически незаменимыми источниками электрического тока в ракетах, спутниках и автоматических межпланетных станциях, а на Земле — в первую очередь для питания телефонных сетей в не электрифицированных районах или же для малых потребителей тока (радиоаппаратура, электрические бритвы и зажигалки и т. п.). Полупроводниковые солнечные батареи впервые были установлены на третьем советском искусственном спутнике Земли (запущенном на орбиту 15 мая 1958 г.).

Идет работа, идут оценки. Пока они, надо признать, не в пользу солнечных электростанций: сегодня эти сооружения все еще относятся к наиболее сложным и самым дорогостоящим техническим методам использования гелиоэнергии. Нужны новые варианты, новые идеи. Недостатка в них нет. С реализацией хуже.

Доклад-сообщение Использование энергия солнца на земле

Активными системами называют аккумуляторы, коллекторы, различные трубопроводы для подачи тепла.

Для преобразования света, исходящего от звезды, в электрический ток используют фотоэлементы — специальные устройства, имеющие на своей поверхности полупроводники. Фотоны света, ударяясь о поверхность фотоэлемента, приводят электроны в движение, которые создают электрический ток. Огромный плюс в том, что во время работы фотоэлементов не протекает химических реакций, что существенно увеличивает время эксплуатации фотоэлемента. Кроме того, они легкие, удобны и просты в обслуживании и по мере развития технологий их КПД постоянно повышается.

Солнечные установки имеют целый ряд преимуществ, таких как:

бесплатность и неисчерпаемость ресурсов;

безопасность;

автономность;

долговечность;

простота обслуживания;

экономичность.

Использование энергия солнца на земле доклад

Древние язычник в далекие времена воспринимали наше Солнце словно божество. Ему поклонялись и отдавали дань уважения. Конечно, прошло время, цивилизация продвинулась вперед и вот уже в XIX-XX веках ученые начали изучать солнечную энергию, и применять еехозяйственной сфере. Ученые создавали солнечные панели, которые могли принять и использовать энергию Солнца, это стало не только большим прорывом для человечества, это стало толчком, для новых важных открытий. Всем известно, что Солнце издает большое количество энергии. Этой энергии хватит, чтобы обеспечить нашу планету электричеством на долгие годы. С помощью солнечных батарей, мы можем получать эту энергию для своих нужд. С каждым годом такие батареи изменяют и усовершенствуют. На сегодняшний день эта промышленность еще не особо развита, но скорее всего, в будущем, солнечная энергия займет одно из первых мест в энергетике.

Все мы знаем, что Солнце неиссякаемый и первоначальный источник всех энергетических процессов. Его энергия, достигая Земли, превращается в тепло. Именно благодаря Солнцу обогреваются реки, воздух и земля. Но много тепла теряется и в космосе. Энергии Солнца вполне хватит, чтобы покрыть все потребления населения. Самое главное при этом, что использование солнечной энергии достаточно безопасный процесс для природы и всего живого вокруг. Сама по себе, солнечная энергия чистая в экологическом плане, атомные электростанции намного больше приносят вреда Земле, чем энергия солнца. Конечно, при использовании солнечной энергии возникают различные проблемы. Достаточно знать о том, что Солнце светит только днем, то есть энергия будет поступать только в дневное время. Поэтому необходимо придумать процесс накопления энергии днем, чтобы спокойно использовать ее ночью.

В каких же сферах все-таки применяют солнечную энергию? В первую очередь, это летний дачный душ, в котором бак воды нагревают солнечные лучи. Солнечные коллекторы, набирающие популярности на сегодняшний день, дают возможность обогреть целый дом. От таких коллекторов можно не только получить тепло, но еще и зарядить телефон, подогреть воду в баке, и получить свет. Большим спросом пользуется энергия солнца в народном хозяйстве. Ею обогревают ангары, парники и многие другие постройки. Увеличивается энергоснабжение больниц и спортивных учреждений. Отличным вариантом в применении солнечной энергии стало освещение улиц и городских объектов. Многие бытовые нужды решаются с помощью солнечных коллекторов и батарей. Солнечные установки имеют больше преимуществ, чем недостатков.

В первую очередь их использование безопасно и бесконечно, они полностью автономны, долговечны и стабильны. Конечно, стоят они не дешево, но их цена со временем окупится, и будет только радовать. С каждым годом человечество придумывает все новые, и новые способы использовать солнечную энергию. Если не так давно ее использовали только для обогрева дома, то теперь вырабатывают электричество, для подачи не только света, но и воды в большие населенные пункты. Создаются и усовершенствуются гелиосистемы, с помощью которых в районах, чаще всего это пустыни и степи, где солнце светит постоянно, можно установить электростанцию и получать электричество. Благодаря этому неприспособленные к жизни места, станут заселенными, построятся дома, появится электричество и водопровод. Энергия будет использоваться на все нужды населения.

Использование энергия солнца на земле

Планета Земля: природный электрический мотор – генератор и альтернативная чистая энергетика на его основе — Энергетика и промышленность России — № 1 (53) январь 2005 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 1 (53) январь 2005 года

Почему вращается Земля и как извлечь из этого вращения энергию?

На эти вечные вопросы правильные ответы ученые нашли сравнительно недавно.

Давно известно, что Земля — природный электромагнит в виде магнитного диполя с магнитными полюсами, почти противоположными географическим полюсам. Земля обладает и собственным электрическим зарядом и электрическим полем. В различных сферах планеты и в недрах и в Океане и в атмосфере давно зафиксированы электрические круговые токи. Однако вывод о том, что наша планета является, как ни парадоксально, – именно природной электрической машиной, которая и вращает планету, сделан сравнительно недавно.

Согласно теории Земля является природной индуктивноемкостной электрической машиной, причем одновременно и мотором и генератором.

Виды природных электрических машин нашей планеты их взаимосвязи

Перечислим их ниже в порядке нисходящей иерархии:

1. Околоземный магнитогазодинамический генератор (далее – МГД-генератор), преобразующий энергию потока солнечной плазмы и магнитного поля Земли (МПЗ) в природное электричество;

2. Околоземный МГД-двигатель, вращающий ионизированные слои атмосферы;

3. Планетарный электростатический природный высоковольтный мотор-генератор, работающий на принципе электродинамической индукции и взаимодействии электрического потенциала ионосферы с электропроводящими сферами и круговыми электрическими токами планеты;

4. Планетарный униполярный электромагнитный моторгенератор Фарадея;

5. Океанический и подземный магнитогидродинамические генераторы — двигатели, создающие смещение движущихся зарядов и перемещающих массы природного водного электролита в виде океанических течений и расплавленные электропроводящие породы внутри Земли;

6. Геомагнитная машина холода планеты – на ее магнитных полюсах.

Для всех этих совмещенных в разных геосферах электрических машин Земли характерны взаимосвязанность и саморегуляции их работы.

Иерархия уровней этой энергосистемы и взаимосвязь работы ее отдельных звеньев электромеханического преобразования солнечной энергии в кинетическую энергию вращения планеты пояснена кратко ниже.

Откуда, почему и как возникает природное электричество?

Как известно из электрофизики, возникновение электродвижущей силы (эдс) обусловлено такими физическими эффектами как электромагнитная, электродинамическая индукция, эффект Холла и некоторыми иными. Основным поставщиком природного электричества планеты является солнечный ветер.

Его исходно превращает в электрическое и магнитное поле планеты околоземный природный МГД-генератор.

Конкретно, он преобразует в рамках магнитосферы планеты весь поток солнечной плазмы посредством эффекта Холла и МПЗ в разность потенциалов и в природное околоземное геоэлектричество, путем сортировки и противоположного отклонения разноименных зарядов солнечной плазмы Определенный вклад в процесс вносит и ионосферная плазма.

В результате, возникает электрический заряд и электрическое поле планеты.

а) униполярной электромагнитный мотор–генератор планеты

Явление униполярной электромагнитной индукции открыто М. Фарадеем еще в 1831 г. Им же предложены раздельно с большим интервалом во времени первые униполярные мотор и генератор. Но Фарадей не исследовал их совместную работу, тем более в сочетании с электростатическим мотор-генератором. Известно, что работа униполярного электрического генератора основана на явлении униполярной электромагнитной индукции Для ее возникновения необходимо относительное перемещение силовых магнитных линий относительное ее электропроводящих сред. Есть ли такое их взаимное перемещение на нашей красивой планете? Накопленная естествознанием и всей наукой информация свидетельствует о том, что ось геомагнитного диполя неподвижна в пространстве за суточный оборот планеты вокруг своей оси. Значит, индуцированные токи от униполярной индукции Земли должны наводиться.

Рассмотрим физику этого процесса подробнее. Вследствие орбитального вращения планеты силовые магнитные линии пересекают ее поверхность и все ее электропроводящие среды. В результате в электропроводящих средах планеты (в ионизированной высотной атмосфере, в морях, в ее недрах) возникают электродвижущие силы от униполярной электромагнитной индукции. Поэтому в этих электропроводящих средах планеты, включая ее расплавленное ядро планеты генерируется эдс униполярной индукции и протекают индуцированные от этой эдс – круговые электрические токи.

Они также усиливает и самоподдерживает магнитное поле Земли – т.е. Земля по сути представляет собою оригинальный природный электрический самовозбуждающийся униполярный генератор Фарадея.

Отметим, что униполярный электромагнитный генератор Земли наводит дополнительную разность природных электрических потенциалов по ее меридианам между магнитными полюсами и магнитным экватором планеты с общим напряжением порядка 250-400 кВ.

Режим работы этого природного планетарного униполярного генераторов различен даже в течение суток, потому что околоземное магнитное поле планеты в освещенной и теневой части орбиты несколько различны. Как известно, магнитосфера Земли сплюснута давлением солнечной плазмы в освещенной части и вытянута солнечным ветром в теневой ее части орбиты осевого вращения, т.е. оно весьма неоднородно даже на одной широте Земли, особенно с удалением от планеты, возрастает, что существенно влияет на работу природных электрогенераторов. Порожденные явлениями электромагнитной индукций, электрические токи протекают повсюду на планете и приводят к возникновению электромагнитных силы и момента вращения планеты,

б) магнитогидродинамический мотор-генератор планеты

Взаимодействие индуцированных круговых околопланетных токов в природном электролите — водах Мирового океана, с силовыми линиями ГМПЗ порождают силы Лоренца в них и как следствие возникает эффект магнитогидродинамического двигателя. Именно этот природный планетарный МГД-двигатель порождает мощные глобальные теченияциркуляции природного электролита в Океане, и глобальную циркуляцию высотных слоев ионизированной атмосферы и ядро планеты. Образованный этой униполярной индукцией суммарный индуцированный электрический ток всех сред планеты путем его электромагнитного взаимодействия с ГМПЗ электромеханический момент вращения планеты и ее отдельных электропроводящих сред совпадает с направлением вращения планеты и океанических течений.

в) природный электростатический мотор-генератора планеты

Явление электродинамической индукции открыто в России в 2000 г. Суть явления состоит в возникновении эдс в проводнике от изменения потока электрической индукции вследствие взаимного
перемещения проводника и источника внешнего электрического поля. Обнаруженное явление проявляется и на планете Земля, поскольку имеется и внешнее электрическое поле в виде суммарного заряда ионосферы и естественные проводники электропроводящих сфер планеты. В результате эффекта электродинамической индукции осуществляется генерация и трансформация
природного электричества во все электропроводящие сферы планеты, и, в частности, зарядка подземных конденсаторов планеты. Далее электрическое поле путем эффекта электродинамической индукции образует в ионосфере и иных электропроводящих слоях мощный круговой ток. Этот ток создает суммарное магнитное поле планеты. Путем электродинамической индукции электрический заряд ионосферы и энергия полей планеты трансформируются в виде наведенной эдс и электроэнергии емкостных токов внутрь Земли.

В результате, происходит электрическая зарядка всех подземные и наземных природных электрических конденсаторов.

Электростатический планетарный генератор своими эдс порождают индуцированные круговые электрические токи во всех электропроводящих сферах планеты. Взаимодействие этих круговых токов с электрическим полем планеты порождает ее электромеханический момент вращения электростатического планетарного двигателя, который частично обеспечивает двигательный режим планеты.

Изменение солнечной активности и режимы работы планетного мотор-генератора

При изменении солнечной активности изменяются его напряжение, следовательно, изменяется и электромеханический момент вращения электростатического двигателя. Режимы этой совмещенной природной электрической машины изменчивы как в краткосрочном суточном цикле ее вращения так и в годовом и более длительных циклах. Это вызвано тем, что параметры магнитного и электрического полей планеты различны также в зависимости от положения планеты на ее эллипсной орбите относительно Солнца и от самой активности светила.

От этих параметров изменяется поток солнечной плазмы, пронизывающей магнитосферу планеты, что приводит к различным динамическим процессам и изменению момента вращения, напряжения и мощности этого природного униполярного мотор-генератора Земля. Циклические изменения магнитного поля планеты, ее орбитальной скорости вращения в периоды солнечной активности и разные геологические эпохи уже давно зарегистрированы учеными. В рамках предлагаемой теории электромеханического преобразования энергии планетой эта зависимость скорости вращения природного униполярного мотор-генератора от величин эдс и момента является логичной и вполне понятна. В полном соответствии с теорией униполярных электрических машин, можно смело утверждать, что в процессе инверсии геомагнитного поля, который уже начался, геомагнитное поле и далее будет снижаться, что приведет к замедлению суточного вращения планеты и в последующем к реверсу направления вращения планеты.

Поскольку многократная инверсия МПЗ уже доказана геофизиками, то за всю историю существования планеты, она уже многократно меняла свое направление осевого вращения в связи с реверсом МПЗ.

Таким образом, планета Земля – уникальная природная электрическая машина, которая и обеспечивает планете ее непрерывное ее вращение и протекание всех природных явлений. По конструкции и режиму работы она представляет собою совмещенный природный электрический индуктивноемкостной мотор-генератор.

Солнечный ветер является ее первичным источником энергии, а динамика солнечной активности существенно влияет на ее работу. Осевое вращение планеты обусловлено сразу двумя электромеханическими моментами (электромагнитным и электростатическим, действующими на нее тангенциально и согласно.

Благодаря возникновению силы Лоренца и эффекта МГД-двигателя существует целая совокупность взаимосвязанных электромеханических явлений переноса и глобального круговорота атмосферы и океанических вод и т.д.).

Метод преобразования энергии Земли в полезную электроэнергию

Как полезно использовать эту огромную возобновляемую энергию планеты и естественные природные процессы генерации природного электричества на планете для выработки дешевой электроэнергии? По мере более полного понимания геомагнитных электромеханических эффектов на планете и процессов генерации ею природного электричества и в связи с энергетическими и экологическими проблемами цивилизации эта научно- практическая задача использования этой чистой энергии в целях энергетики становится все более актуальной.

Использование природного электричества в целях энергетики

Предложен способ использования природного электричества, образующего вокруг планеты естественный околоземный постоянно подзаряжаемый электрический конденсатор «ионосфераЗемля» путем подключения одного конца электрической нагрузки к ионосфере планеты, заряженной положительно относительно поверхности планеты, через ионизирующий луч, направленный с поверхности Земли в ионосферу, причем другой конец электрической нагрузки надежно заземляют — Земля). В состав установки входит рентгеновский лазер с изолятором, кольцевой электрод, разрядник.

Благодаря огромному запасу электроэнергии природного электричества электрогенераторов планеты и наличию механизма его постоянного естественного возобновления данный способ может обеспечить электроэнергией либо отдельный электропотребитель ограниченной мощности либо вообще всю цивилизацию при условии безопасного размещения таких установок в пустынных безлюдных местах без ущерба для окружающей среды. В качестве источника ионизирующего излучения целесообразно использовать рентгеновский лазер. После надежного электрического пробоя ионосферы на нагрузку ионизирующий источник может быть отключен. Способ проверен в лабораторных условиях. Настоящий способ получения электроэнергии из природного электричества является экологически чистым и может служить альтернативой существующим энергозатратным способам традиционного получения электроэнергии.

Альтернативная контурная геомагнитная электроэнергетика

Поскольку магнитное и электрическое поле планеты неподвижны в пространстве, а поверхность планеты вращается относительно геомагнитных и геоэлектрических силовых линий, то униполярная и электродинамическая эдс наводится во всех токопроводящих контурах планеты, пересекающих геомагнитные силовые линии.

Вполне понятно, что в любом искусственном электропроводном проводнике и контуре также будет наводиться униполярная эдс. Ее величина зависит от протяжности проводника, параметров геомагнитного поля в месте его размещения и от ориентации проводника относительно геомагнитных силовых линий.

Оценочные расчет показывает, что в проводнике длиной 1 км., сооринтированном в направлении восток-запад, униполярная эдс от ГМПЗ составит десятки вольт в зависимости от широты планеты. В таком замкнутом контуре из дух проводников длиною 100 км и минимальным внутренним сопротивлением, размещенным перпендикулярно силовым геомагнитным линиям, с магнитным экранирование второго параллельного проводника, генерируемая мощность составит уже десятки Мвт. Принцип функционирования такой альтернативной энергетики уже вполне ясен и состоит в наведении униполярной индукции от ГМПЗ в любом искусственном электропроводящем контуре, который пересекают силовые геомагнитные линии. Проблема практической реализации такой нетрадиционной наземной контурной энергетики состоит в решении двух условий:
1. В необходимости правильной ориентации этих генераторных контуров средних широтах перпендикулярно геомагнитным силовым линиям и соответствующих устройств;
2. В магнитном экранировании обратного проводника этого замкнутого контура для исключения наведения в нем эдс от ГМПЗ.

В случае выполнения этих двух условий вполне реально получать электроэнергию в них путем электромеханического преобразования огромной кинетической энергии вращения планеты посредством униполярной электромагнитной индукции.

Для этого их необходимо размещать этот частично экранированный двойной токовый контур, перпендикулярно силовым геомагнитным линиям, т.е. с ориентацией плоскости этого контура в направлении восток-запад, поскольку силовые геомагнитные линии в средних широтах идут практически параллельно поверхности планеты.

Варианты выполнения и размещения геомагнитных контуров на планете

Эти искусственные генераторные электропроводные контура могут быть самых разных размеров и конструкций. Например, их можно выполнить в виде полых металлических труб, заливаемый водою, то одновременно от электротермического нагрева этих треб наведенными индукционными токами можно получить и тепловую энергию и горячую воду и пар. Регулирование электрической мощности осуществляем изменением сопротивления нагрузок, включенной в эти контура, или углом поворота контура.

Вполне пригодятся в качестве устройств контурной гэеомагнитоэлектроэнергетики, особенно в начальной период их внедрения и реализации, правильно спроектированные линии электропередач и даже магистральные трубопроводы.

Конструирование, проектирование и изготовление таких необычных и простых контурных геомагнитных электростанций не вызовет больших трудностей , потому что все основные параметры геомагнитного поля и самой планеты давно известны, и накоплен опыт проектирования униполярных
электромашин.

Перспективы и предельные мощности контурной геомагнитной энергетики

Поскольку кинетическая энергия вращения планеты во многие миллиарды раз больше всей вырабатываемой электроэнергии цивилизацией, то суммарная мощность такой контурной геомагнитной энергетики может в принципе быть огромной.

Поэтому в перспективе такая контурная геоэлектроэнергетика может покрыть практически все текущие потребности цивилизации в электроэнергии без угрозы ощутимого торможения осевого вращения планеты. Усиление эффекта естественной генерации электроэнергии в искусственных контурах возможно путем размещения их в зонах магнитных аномалий планеты.

Ручное солнце. Когда термоядерные реакторы станут реальностью

Эмма Вулкотт
Корреспондент Би-би-си по вопросам бизнеса

25 ноября 2018

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Наше Солнце — большой термоядерный реактор. Можем ли мы воссоздать этот процесс на Земле?

Уже через пять лет мы сможем добывать почти неограниченную энергию из «миниатюрных солнц», заявляют некоторые стартапы. Речь идет о реакторах термоядерного синтеза, которые могут дать много дешевой и чистой энергии.

В условиях глобального потепления, вызванного нашей зависимостью от углеводородного топлива, миру требуются устойчивые источники альтернативной энергии. Если мы не их не найдем, то для миллионов людей будущее может стать очень мрачным: нехватка воды и еды, ведущая к голоду и войнам.

Термоядерный синтез уже давно считается потенциальным ответом на эти вызовы. Но он всегда был чем-то «в 30 годах от нас», как шутили в индустрии.

Сейчас несколько стартапов заявляют, что они могут сделать этот проект экономической реальностью намного раньше.

Что такое термоядерная реакция?

Термоядерная реакция — это слияние атомных ядер, в результате чего высвобождается энергия, которая и может помочь решить энергетический кризис.

Это тот же самый процесс, который происходит внутри Солнца, он чистый и относительно безопасный. Нет никаких выбросов.

Но сталкивание этих ядер дейтерия и трития (два изотопа водорода) под огромным давлением требует огромных объемов энергии — больше, чем мы пока можем извлечь из реакции.

До сих пор считалось, что невозможно достичь момента «приращения энергии», когда мы сможем получать из синтеза больше энергии, чем нужно на него потратить.

Но это больше не так, уверяют стартапы из сферы термоядерного синтеза.

«Это «момент SpaceX» для термоядерного синтеза», — говорит Кристофер Моури, директор канадской компании General Fusion, которая хочет сделать термоядерный синтез коммерчески выгодным в течение следующих пяти лет.

«Это момент, когда зрелость науки сочетается с технологиями XXI века, — продолжает он. — [Термоядерный] синтез уже не «в 30 годах от нас».

Автор фото, TOKAMAK ENERGY

Подпись к фото,

Новейший термоядерный реактор Tokamak Energy

Наука уже сделала свое дело, говорит Уэйд Эллисон, почетный профессор физики в оксфордском колледже Кэбл. Препятствия скорее в практике.

«Мы не можем быть уверены в сроках, но базовые научные вопросы решены, а проблемы — технические, они касаются материалов», — говорит профессор.

В чем проблема?

Основная проблема — как построить для реактора достаточно прочную оболочку, чтобы она смогла сдержать плазму — очень горячий ядерный «бульон», в котором происходит синтез под огромным давлением.

Системы отвода тепловой энергии должны будут выдерживать уровни температуры и перегрузки, похожие на то, что испытывает космический корабль при возвращении на орбиту, говорит профессор Ян Чэпмен, гендиректор Управления по атомной энергии Великобритании (UKAEA).

Потребуются также автоматические системы обслуживания и системы производства, восстановления и хранения топлива.

«UKAEA изучает все эти вопросы и строит новые исследовательские учреждения в научном центре Кулхэм около Оксфорда, чтобы выработать решения вместе с отраслевыми институтами», — говорит профессор Чэпмен.

Что изменилось?

Некоторые частные энергетические компании считают, что они могут справиться с этими проблемами быстрее, используя новые материалы и технологии.

Расположенная в Оксфордшире фирма Tokamak Energy работает над сферическими токомаками (реакторами), которые используют высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) чтобы удерживать плазму в очень сильном магнитном поле.

Автор фото, TOKAMAK ENERGY

Подпись к фото,

Tokamak Energy пытается построить более дешевые и компактные термоядерные реакторы

«Высокая температура» в этой области физики — от минус 70 градусов и ниже.

«Сферический токамак — намного более эффективная геометрическая форма, и мы можем радикально повысить компактность и производительность. А поскольку он еще и меньше, то более мобилен, затраты на сборку ниже», — говорит исполнительный директор Tokamak Energy Джонатан Карлинг.

Компания построила три токамака. Последний из них — ST40 из 30-милиметровой нержавеющей стали с использованием ВТСП-магнитов. В июне он достиг температуры плазмы более 15 млн градусов, что выше температуры центра солнца.

Анализ: «Искусственное солнце Китая»

Корреспондент по вопросам науки и технологий Николай Воронин:

«Китайские ученые на прошлой неделе разогрели плазму до еще более высокой температуры в специальном устройстве EAST, расположенном в городе Хэфэй.

Эксперимент получил название «искусственное солнце Китая», и его основная цель — создание условий, необходимых для управляемого термоядерного синтеза, так что температурные рекорды в некотором смысле побочный эффект.

Электронная температура плазмы, удерживаемой магнитной ловушкой токамака, достигла нового максимума, на некоторое время превысив 100 млн градусов.

Для сравнения: максимальная температура в центре нашей звезды составляет примерно 15 млн градусов».

Британская фирма надеется достичь китайского результата в 100 млн градусов к следующему лету.

«Мы ожидаем, что сможем достичь момента приращения энергии к 2022 году и начать поставки энергии в сеть к 2030-му», — говорит Карлинг.

Тем временем в США Массачусетский технологический институт (МТИ) совместно с недавно созданной компанией Commonwealth Fusion Systems (CFS) работает надо созданием токамака в форме тороида под названием Sparc. В нем также будут установлены магнитные ловушки для плазмы.

Проект частично финансируется фондом Breakthrough Energy Ventures, которым руководят Билл Гейтс, Джефф Безос, Майкл Блумберг и другие миллиардеры. Группа разработчиков надеется сделать термоядерные реакторы достаточно компактными, чтобы их можно было устанавливать на фабриках и транспортировать для установки на производственной площадке.

Эти частные инициативы бросают вызов проекту ITER (Международный термоядерный экспериментальный реактор), флагманскому международному проекту в этой сфере с участием 35 стран.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Реактор ITER не будет достроен до 2025 года

ITER, что на латыни также значит «путь», строит крупнейшую экспериментальную термоядерную установку в мире. Однако завершение строительства не ожидается до 2025 года, а после этого проект ждет еще долгий путь до коммерциализации.

«Участники ITERпо-разному оценивают, насколько срочно нужно перейти к термоядерной энергии как части будущего чистой энергетики, — сказал Би-би-си пресс-секретарь проекта. — Кто-то ждет электричества с термоядерных реакторов до 2050 года, кто-то — только во второй половине века».

Но новички в этой сфере считают, что могут справиться лучше.

«С технологией ВТСП-магнитов термоядерный реактор может быть намного, намного меньше — Sparc может быть в 64 раза меньше ITER по объему и массе», — говорит Мартин Гринвальд, замдиректора центра исследований плазмы и термоядерного синтеза МТИ.

Меньший размер означает меньшие издержки, что открывает путь для небольших и гибких организаций, добавляет Гринвальд.

Но все участники, кажется, согласны, что работа в ITER, в Кулхэме и частном секторе дополняют друг друга.

«В конце концов, у нас общая мечта — выработанное термоядерным путем электричество как неотъемлемая часть будущего чистой энергетики», — добавил пресс-секретарь ITER.

Основы солнечной энергии | NREL

Солнечная энергия — мощный источник энергии, который можно использовать для обогрева, охлаждения и освещения.
дома и предприятия.

За один час на Землю падает больше солнечной энергии, чем расходуется всеми в мире.
мир за один год. Различные технологии превращают солнечный свет в полезную энергию
для зданий.Наиболее часто используемые солнечные технологии для дома и бизнеса
солнечные фотоэлектрические элементы для электричества, пассивные солнечные батареи для отопления помещений и
охлаждение и солнечное нагревание воды.

Предприятия и промышленность используют солнечные технологии для диверсификации источников энергии,
повысить эффективность и сэкономить деньги. Энергетики и коммунальные предприятия используют солнечные фотоэлектрические
и концентрация технологий солнечной энергии для производства электроэнергии в массовом масштабе
для питания больших и малых городов.

Узнайте больше о следующих солнечных технологиях:

Преобразует солнечный свет непосредственно в электричество для питания домов и предприятий.

Обеспечивает свет и использует тепло от солнца для обогрева наших домов и предприятий в
зима.

Использует солнечное тепло для горячего водоснабжения домов и предприятий.

Использует солнечную энергию для обогрева или охлаждения коммерческих и промышленных зданий.

Использует солнечное тепло для обеспечения электричеством крупных электростанций.

Дополнительные ресурсы

Для получения дополнительной информации о солнечной энергии посетите следующие ресурсы:

Основы технологии солнечной энергии
U.S. Министерство энергетики Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии

Министерство энергетики США Solar Decathlon

Energy Kids Solar Basics
Управление энергетической информации США Energy Kids

Образование и профессиональное развитие в области экологически чистой энергии
Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США

Положительные эффекты солнечной энергии

Солнечная радиация является основой жизни на Земле, обеспечивая непрерывный источник энергии, питающий почти каждую экосистему на планете.Солнечная энергия не только делает возможным само наше существование, но и на протяжении десятилетий привлекает внимание как чистая возобновляемая альтернатива ископаемому топливу. Хотя в настоящее время она обеспечивает лишь небольшую часть мировой энергии, солнечная промышленность является быстрорастущим компонентом сектора возобновляемых источников энергии. В то время как споры о стоимости, практичности и производительности промышленных солнечных установок, безусловно, продолжаются, эта технология предлагает многообещающие перспективы в качестве устойчивого источника энергии.

Солнечная энергия на Земле

Солнце производит энергию посредством термоядерного синтеза в своем ядре; эта энергия выделяется звездой в виде нейтрино и электромагнитного или солнечного излучения.После примерно 8-минутного путешествия через 150 миллионов километров (93000000 миль) космоса около половины триллионной солнечной радиации, генерируемой Солнцем, достигает Земли. Атмосфера отражает около 29 процентов этой поступающей энергии и поглощает примерно 23 процента. Около 48 процентов достигает поверхности Земли. Фотосинтезирующие организмы, такие как зеленые растения, используют эту энергию для производства углеводов из углерода и воды. Этот процесс переводит солнечное излучение в форму, которую могут использовать другие живые существа.

Солнечная энергия для производства электроэнергии

Современные солнечные технологии делятся на пассивные и активные. Пассивная солнечная энергия напрямую использует тепло или свет солнца, как в здании, предназначенном для естественного освещения. Активная солнечная технология включает фотоэлектрические и солнечно-тепловые системы. Фотоэлектрическая установка вырабатывает электричество из солнечного света с помощью полупроводника — материала, который производит электрический заряд, когда солнечные фотоны возбуждают его электроны. Системы солнечной тепловой энергии концентрируют и направляют солнечное тепло либо для отопления дома, либо для подпитки промышленных паровых электрогенераторов.В более широком смысле солнечное излучение также является основным двигателем многих других источников энергии. Остатки организмов, питаемых солнечным светом, состоят, например, из угля и углеводородов, а дифференциальное солнечное нагревание планеты помогает стимулировать воздушные и водные потоки, получаемые за счет энергии ветра и волн.

Снижение выбросов парниковых газов

Сжигание ископаемого топлива приводит к попаданию в атмосферу парниковых газов, таких как углекислый газ и метан. Эти газы названы так потому, что они поглощают исходящую от планеты длинноволновую радиацию и, как считается, повышают глобальную температуру — процесс, отчасти похожий на функцию парникового эффекта.Использование солнечной энергии не приводит к выбросу парниковых газов, хотя выбросы могут быть результатом производства и установки солнечных технологий. Оценка 2014 года, опубликованная Международным энергетическим агентством, показала, что фотоэлектрические и тепловые энергетические системы потенциально могут стать крупнейшим источником электроэнергии в мире к 2050 году. По расчетам агентства, этот сценарий может предотвратить более 6 миллиардов тонн ежегодных выбросов углекислого газа. год.

Более устойчивый и устойчивый

По сравнению с запасами ископаемого топлива, которые ограничены в человеческом масштабе времени, солнечная радиация является возобновляемым ресурсом необычайного масштаба.Как отмечает МЭА в отчете за 2011 год: «Солнечная энергия — это крупнейший энергетический ресурс на Земле, и он неисчерпаем». Количество солнечной энергии, получаемой Землей за год, превышает энергию, которая была получена из нефти, природного газа, угля и ядерных источников в истории человечества. Количество, получаемое планетой за час, превышает общее годовое потребление энергии земным шаром. Поскольку солнечные установки могут быть разбросаны очень широко и состоят из множества отдельных устройств, они лучше защищены от разрушительных событий, таких как штормы, которые могут вывести из строя большие группы населения, повредив только один генератор или трансформаторную станцию в централизованная электросеть.А поскольку многие солнечные технологии используют меньше воды, чем ископаемое топливо или атомные электростанции, они также могут быть более устойчивыми к засухе.

Универсальность, низкие эксплуатационные расходы и гибкость

Солнечная энергия представляет собой высокомодульную структуру, состоящую из множества отдельных установок, которые могут быть связаны друг с другом, и может быть реализована во многих масштабах, от распределенной генерации через солнечные панели на крыше до коммунальных предприятий тепловая установка. По состоянию на 2014 год крупная тепловая электростанция в Калифорнии, Ivanpah Solar Electric Generating System, является крупнейшей в мире концентрирующей электростанцией.Его максимальная мощность — не путать с фактическими показателями выработки — составляет 393 мегаватт, или достаточно электроэнергии, чтобы обслуживать 94 400 домашних хозяйств в Соединенных Штатах. После установки солнечная технология также требует минимального обслуживания. Между тем, сильно локализованные солнечные установки могут хорошо работать в сельских или развивающихся районах, где сетевое энергоснабжение недоступно, ненадежно или очень дорого.

Экономические преимущества

Активные солнечные технологии, такие как генераторы Ivanpah, обычно требуют значительных начальных вложений, но эксплуатационные расходы низкие, а топливо — свет и тепло от солнца — бесплатное.Благодаря технологическим усовершенствованиям, расширению рынков, а также государственным субсидиям и льготам затраты на солнечные технологии снизились в последние годы. В 2014 году Министерство энергетики США отметило, что стоимость фотоэлектрических панелей упала на 50 процентов за предыдущие три года. По сравнению с нестабильными колебаниями цен, типичными для ископаемого топлива, вызванными политической напряженностью, раздорами и другими региональными факторами, солнечная энергия предлагает потенциал для более стабильных затрат на энергию, что приносит пользу как потребителям, так и коммунальным службам.Кроме того, дома или предприятия в удаленных местах, которые сталкиваются с большими расходами на получение энергии из централизованной сети, могут сэкономить деньги, отключившись от сети с небольшими солнечными установками.

Рабочие места в секторе солнечной энергии

Возобновляемая энергия в целом считается более трудоемкой, чем сектор ископаемого топлива, и, таким образом, способна поддерживать больше рабочих мест на единицу произведенной энергии. По данным Национальной переписи рабочих мест, проведенной Solar Foundation за 2013 год, в 2013 году в солнечной отрасли США работало более 142 000 человек, что примерно на 20 процентов больше, чем в 2011 году.Анализ, проведенный в 2009 году Союзом обеспокоенных ученых, показал, что, если бы Соединенные Штаты к 2025 году производили не менее 25 процентов своей электроэнергии из возобновляемых источников, в результате этих усилий могло бы появиться более чем в три раза больше новых рабочих мест, чем можно было бы создать, полагаясь на только ископаемое топливо для эквивалентного производства.

Здоровье и безопасность человека

Помимо выбросов парниковых газов, сжигание ископаемого топлива может загрязнять воздух и воду, отрицательно влияя на здоровье человека в местном и региональном масштабе.По оценке Союза обеспокоенных ученых, экономические последствия таких проблем со здоровьем в Соединенных Штатах составляют от 361,7 до 886,5 миллиардов долларов. Солнечная энергия, напротив, не загрязняет окружающую среду. Эта технология также может снизить шумовое загрязнение, связанное с производством энергии; фотоэлектрические солнечные установки практически бесшумны. Считается, что они безопасны для человека и вряд ли будут производить опасное количество радиации. Солнечная энергия также может использоваться для обработки или очистки питьевой воды, что является значительным преимуществом для общественного здравоохранения в развивающихся странах.

Энергетическая независимость и национальная безопасность

По сравнению с другими потенциальными источниками энергии, солнечный свет является универсальным ресурсом, хотя, конечно, его количество и интенсивность различаются географически и сезонно. Использование такого потенциально продуктивного внутреннего энергоснабжения может снизить зависимость страны от иностранных источников энергии. Кроме того, так же, как распределенная энергосистема лучше защищена от стихийных бедствий, она также менее уязвима для террористических атак, чем централизованная энергосистема.

Это сколько потенциальной солнечной энергии имеет

Солнце с Земли. Такой сильный!

НАСА / Рейтер

Есть один простой факт, который может изменить ваше мнение о возобновляемых источниках энергии.

За один час количество солнечной энергии, падающей на Землю, больше, чем весь мир потребляет за год.

Чтобы выразить это цифрами, из Министерства энергетики США:

Каждый час 430 квинтиллионов Джоулей энергии Солнца попадает на Землю . Это 430 с 18 нулями после него!

Для сравнения, общее количество энергии, которое все люди используют в год, составляет 410 квинтиллионов джоулей.

Для контекста, в 2013 году средний американский дом потреблял 39 миллиардов Джоулей электроэнергии.

Ясно, что у нас есть источник практически неограниченной (Солнце не исчезнет еще 5 миллиардов лет или около того) чистой энергии в виде солнечной энергии — мы просто не улавливаем его.

Потребление энергии в США.US EIA

По данным Управления энергетической информации США, в прошлом году солнечная энергия обеспечивала лишь 0,39% энергии, используемой в США.

Возобновляемые источники энергии, включая солнечную, ветровую, гидроэнергетику, биомассу и геотермальную энергию, составляют 13% от общего количества.

По очевидным причинам возобновляемые источники энергии пользуются большим спросом. Они не увеличивают углеродный след и не усугубляют глобальное потепление, как сжигание ископаемого топлива.

Мы не можем и не должны продолжать использовать нефть и уголь вечно — это, как сказал Илон Маск, «самый глупый эксперимент в истории», потому что мы изменяем атмосферу Земли, не осознавая последствий.

Итак, если солнечная энергия такая мощная, почему мы все еще используем ее так мало?

Будущее за солнечными батареями?

Роберт Никельсберг / Getty Images

Большая часть проблемы сводится к батареям.Мы не разработали батареи, которые могли бы достаточно эффективно накапливать достаточное количество энергии, производимой солнечными батареями, чтобы обеспечивать надежное питание. По сути, нам нужны батареи, которые достаточно хороши, чтобы хранить невероятное количество солнечной энергии, которая постоянно попадает на Землю, чтобы мы могли использовать ее, когда не солнечно.

Другая проблема — наша способность улавливать всю эту энергию солнца. По данным Северо-Западного университета, исследователи по всему миру в государственных лабораториях и энергетических компаниях каждый год разрабатывают более совершенные солнечные панели, но сегодня типичный массив в домах людей может преобразовать только 14% энергии, которую он улавливает, в электричество.Лабораторные тесты увеличились за последние 20%, но, вероятно, потребуются годы, чтобы воплотить в реальность рыночного использования.

Однажды мы сможем уловить всю энергию, которую дает наше солнце. Это потребует времени, инвестиций и множества инноваций.

Примечание редактора: В более ранней версии этой истории мы неправильно рассчитали процент энергии США, полученный за счет солнечной энергии в прошлом году. Было 0,39% .

Два типа солнечной энергии.

Фотоэлектрическая солнечная энергия была впервые промышленно использована во Франции в 1954 году

Подобно воде и воздуху, Солнце является одной из систем жизнеобеспечения Земли, обеспечивающей тепло В современной статистической термодинамике тепло относится к передаче теплового возбуждения частиц, составляющих материю …
и свет. Солнечная энергия, которая является возобновляемой, широко доступной и чистой, дает достаточно энергии для удовлетворения ежегодных потребностей в мире каждые 50 минут.Задача состоит в том, чтобы собрать долю, пусть даже небольшую, этого тепла и лучистой энергии.

Для его использования были разработаны две основные технологии:

Используются два разных типа установок:

Индивидуальные системы для дома или небольшого поселения. Фотоэлектрические панели могут питать электрические устройства, а солнечные тепловые коллекторы могут обогревать дома или горячую воду (см. Крупный план: «Солнечная энергия, безграничный, общедоступный источник энергии»).
Фотоэлектрические или концентрированные солнечные электростанции, занимающие сотни акров земли, производят электроэнергию в больших масштабах, которую можно подавать в электрические сети.

Солнечная энергия является одним из наиболее привлекательных возобновляемых источников энергии из-за ее гибкости — ее способности обеспечивать энергией города и промышленность с помощью крупных солнечных электростанций, в то же время предлагая автономные возможности в наиболее изолированных сельских регионах.

Фотоэлектрическая солнечная энергия

Фотоэлектрический эффект Создание электрического тока при воздействии фотонов света на полупроводниковый материал.
(или фотоэлектрический эффект) преобразует свет в электричество. Он был открыт французским физиком Эдмоном Беккерелем в 1839 году и впервые был использован в промышленных целях в 1954 году.Принцип: при перемещении электронов возникает электрический ток. Для этого фотоны (световые частицы) возбуждают внешние электроны атомов определенных полупроводниковых элементов.

На практике свет, падающий на фотоэлектрический элемент, преобразуется в электричество полупроводником, обычно кристаллы кремния получают из кремнезема, основного соединения кварца и песка. Кремний — полупроводниковый материал.
. Фотоэлектрическая панель состоит из нескольких ячеек, вырабатывающих постоянный ток, который затем преобразуется в переменный ток — поток электрического заряда, который меняет направление дважды за период…
инвертором.

Панели

могут использоваться в небольших системах или на крупных предприятиях.

Низкотемпературная солнечная тепловая энергия

Низкотемпературная солнечная тепловая энергия производит тепло от солнечных лучей и использует его напрямую. Работая при температурах ниже 100 ° C, установки обслуживают жилые и коммерческие помещения (горячее водоснабжение и отопление), а также широкий спектр промышленных нужд. На эту технологию приходится львиная доля солнечной энергии, вырабатываемой во всем мире (см. Крупный план: «Солнечная энергия в глобальном энергетическом миксе»).

50 минут время, необходимое Солнцу, чтобы обеспечить эквивалент годового мирового потребления энергии.

Солнечные тепловые коллекторы используются для поглощения тепла от солнечных лучей и передачи его теплоносителю, например воздуху, воде или антифризу, который, в свою очередь, переносит его в нагреваемые участки.

Наиболее распространены плоские коллекторы, которые состоят из темной поверхности, поглощающей солнечные лучи, и слоя теплоизоляции, покрытого листом стекла, который создает парниковый эффект. Природное явление, при котором атмосфера планеты нагревается из-за наличие определенных газов, способных улавливать инфракрасное излучение…
. Коллекторы работают при температуре до 70 ° C выше температуры окружающей среды. Существуют также солнечные тепловые воздушные коллекторы, используемые, например, для сушки сельскохозяйственных культур, и неглазурованные системы, изготовленные с использованием резины или пластика, а не стеклянного покрытия, которые используются в основном для обогрева бассейнов. Вакуумные трубчатые коллекторы лучше всего подходят для высокотемпературных промышленных применений, таких как очистка скотобоен или пастеризация консервов. Они состоят из стеклянных вакуумных трубок для оптимальной теплоизоляции. Внутри поглотитель улавливает солнечную энергию и передает ее жидкости.

Концентрированная солнечная энергия

Этот второй тип технологии тепловой солнечной энергии концентрирует тепло солнечных лучей с помощью коллекторов для нагрева теплоносителя (например, газа, масла или расплавленной соли) до высокой температуры. Жидкость нагревает водную сеть, которая производит пар и приводит в движение турбину (механическая энергия), тем самым вырабатывая электричество.

Тепло от солнечных лучей собирается на больших электростанциях, где плоские или изогнутые зеркала устанавливаются на обширных территориях.Эта технология лучше всего подходит для стран с интенсивным солнечным светом, например, в пустынных регионах. (См. Крупный план: «Концентрированные солнечные электростанции»).

Как работает солнечная энергия?

Солнце — эта электростанция в небе — омывает Землю достаточным количеством энергии, чтобы многократно удовлетворить все потребности мира в энергии. Не выделяет углекислого газа. Не кончится. И это бесплатно.

Так как же люди могут превратить это изобилие солнечных лучей в полезное электричество?

Солнечный свет (и весь свет) содержит энергию.Обычно, когда свет попадает на объект, энергия превращается в тепло, подобное теплу, которое вы чувствуете, сидя на солнце. Но когда свет попадает в определенные материалы, энергия вместо этого превращается в электрический ток, который мы затем можем использовать для получения энергии.

Старая солнечная технология использует большие кристаллы из кремния, который вырабатывает электрический ток при попадании света. Кремний может это делать, потому что электроны в кристалле поднимаются и движутся под воздействием света, а не просто покачиваются на месте, чтобы выделять тепло.Кремний превращает значительную часть световой энергии в электричество, но это дорого, потому что большие кристаллы трудно выращивать.

В новых материалах используются более мелкие и дешевые кристаллы, такие как селенид меди, индия и галлия, из которых можно формировать гибкие пленки. Однако эта «тонкопленочная» солнечная технология не так хороша, как кремний, в превращении света в электричество.

В настоящее время солнечная энергия составляет лишь крошечную часть от общего объема производства электроэнергии в США, потому что она дороже, чем такие альтернативы, как дешевый, но сильно загрязняющий окружающую среду уголь.Солнечная энергия примерно в пять раз дороже, чем то, что люди платят за ток, выходящий из розеток.

Чтобы иметь надежду на замену ископаемого топлива, ученым необходимо разработать материалы, которые можно было бы легко производить в массовом порядке и преобразовывать достаточно солнечного света в электричество, чтобы окупить вложенные средства.

Мы попросили Пола Аливисатоса, заместителя директора лаборатории Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Калифорнии и руководителя их исследовательского проекта солнечной энергии Helios, объяснить, как люди улавливают энергию солнечного света и как мы можем делать это лучше.

[ Далее следует отредактированная стенограмма интервью. ]

Что такое солнечная батарея?
Солнечный элемент — это устройство, которое люди могут сделать, которое преобразует энергию солнечного света в электричество.

Как солнечный элемент превращает солнечный свет в электричество?
В кристалле связи [между атомами кремния] состоят из электронов, общих для всех атомов кристалла. Свет поглощается, и один из электронов, находящихся в одной из связей, возбуждается до более высокого энергетического уровня и может перемещаться более свободно, чем когда он был связан.Затем этот электрон может свободно перемещаться по кристаллу, и мы можем получить ток.

Представьте, что у вас есть выступ, вроде полки на стене, вы берете мяч и бросаете его на этот выступ. Это похоже на продвижение электрона на более высокий энергетический уровень, и он не может упасть. Фотон [пакет световой энергии] входит, ударяет электроном о выступ [представляющий более высокий уровень энергии] и остается там до тех пор, пока мы не сможем подойти и собрать энергию [с помощью электричества].

В чем самое большое различие между тем, как растение улавливает световую энергию, и тем, как мы это делаем с помощью солнечных батарей?
Мы хотели бы делать то, что делают растения, потому что растения поглощают свет и [они используют] этот электрон для изменения химической связи внутри растения, чтобы фактически производить топливо.

Можете ли вы сделать искусственный фотосинтез и подражать растению?
Мы хотели бы иметь возможность создать солнечный элемент, который вместо электричества производит топливо.Это было бы очень большим достижением. Сейчас это очень активная тема среди исследователей, но трудно предсказать, когда мы сможем ее использовать.

Одна из причин, по которой мы любим сажать деревья, заключается в том, что они удаляют CO ₂ из воздуха. Если бы мы могли сделать это [с солнечной батареей], тогда мы могли бы решать проблемы глобального потепления даже более непосредственно, потому что мы извлекали бы CO ₂ из воздуха, чтобы сделать наше топливо.

Насколько хорошо нынешние солнечные элементы улавливают световую энергию?
Так что можно говорить об энергоэффективности.Энергоэффективность типичного кристаллического кремниевого элемента составляет от 22 до 23 процентов [диапазон, что означает, что они преобразуют до 23 процентов света, падающего на них, в электричество]. Те, которые вы обычно можете себе позволить поставить на крыше, ниже, где-то между 15 и 18 процентами. Самые эффективные, такие как спутники, могут иметь КПД, приближающийся к 50 процентам.

Энергоэффективность — это один из показателей, но нас очень беспокоит еще одна вещь, а именно стоимость их изготовления и масштабы производства.

На мой взгляд, кремниевая технология не слишком хорошо масштабируется [потому что ее производство дорогое]. Нам нужно изобрести новую технологию, [которая] может быть не такой эффективной, но вам нужно уметь производить миллионы акров материала, если вы хотите получить много энергии. Люди пытаются использовать новые материалы, такие как пластик и наночастицы.

Общее производство солнечной энергии в 2004 году составляло примерно одну тысячную от общего энергопотребления США. Этого просто недостаточно. Что-то нужно изменить.Мы еще не там. Впереди еще много открытий.

Спутник предложил послать солнечную энергию на Землю

Изображение предоставлено: Джон Манкинс

(Phys.org) — Artemis Innovation Management Solutions получила от НАСА начальный капитал для более глубокого изучения проекта, который компания впервые предложила прошлым летом; а именно создание спутника, который мог бы собирать энергию от Солнца и передавать ее обратно на Землю, чтобы добавить в электрическую сеть.О создании такого спутника в течение нескольких десятилетий говорили различные группы и ученые, но до сих пор никто не придумал конструкцию, которая работала бы с учетом всех ограничений времени. Но теперь идея, предложенная давним инженером НАСА Джоном Мэнкинсом, теперь работающим с Артемидой, явно вызвала достаточный интерес в НАСА, чтобы предложить немного денег для исследования этой идеи.

Идея

Мэнкинса — это биомиметический подход, то есть он основан на том, как что-то в природе справляется с подобной ситуацией.В этом случае кажется, что это обычный цветок, который использует свои лепестки для сбора солнечной энергии. Идея Манкинса состоит в том, чтобы построить лепестки из множества маленьких зеркал, которые будут направлять солнечный свет на солнечные элементы. Энергия, создаваемая солнечными элементами, затем будет преобразована в микроволны, которые будут транслироваться или передаваться обратно на приемную станцию на Земле, где электричество (возможно, до десятков тысяч мегаватт) будет генерироваться из энергии микроволн. Для реализации проекта зеркала и солнечные элементы должны быть небольшими и легкими, чтобы их можно было легко транспортировать в космос с помощью обычных транспортных средств.А поскольку это будет компонентная основа, затраты на строительство будут намного ниже, чем другие предлагаемые идеи.

В проекте под названием «Спутник солнечной энергии через произвольно большую фазированную решетку» (SPS-ALPHA) будут использоваться зеркала с тонкой пленкой для уменьшения веса, которые будут изогнуты, чтобы максимально использовать солнечный свет, который они получают. Кроме того, спутник будет располагаться достаточно далеко от планеты Земля, чтобы он никогда не был в темноте, обеспечивая постоянный поток микроволн.

Первоначальный стартовый капитал предназначен для проведения технико-экономического обоснования и подтверждения концепции. Если НАСА нравится то, что оно видит, следующим шагом, вероятно, будет создание урезанной, более дешевой версии проекта, работающего с околоземной орбиты. Если все пойдет по плану, то полномасштабный спутник будет построен и отправлен в эксплуатацию, что, возможно, станет решающим решением в области производства энергии, которое искали многие исследователи во всем мире.

IAA говорит: «Да, мы можем» электростанциям на орбите

Дополнительная информация:
www.nasa.gov/offices/oct/early… nkins_sps_alpha.html

Ссылка :
Спутник предложил отправить солнечную энергию на Землю (2012, 11 апреля)
получено 15 марта 2021 г.
с https: // физ.org / news / 2012-04-satellite-solar-power-earth.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

научных данных показывают, что солнечная энергия не является ключевым фактором увеличения потепления за последние десятилетия. последние шесть с лишним десятилетий.

Неудивительно, что люди думают в первую очередь о самой очевидной части нашей солнечной системы — Солнце, когда думают о факторах, нагреющих атмосферу Земли. В конце концов, Солнце является источником практически всей энергии климата Земли.

Не удивительно, но и не правильно. Неправильно, если говорить о наблюдаемом повышении глобальной температуры примерно за последние шесть десятилетий. За последние четыре десятилетия общее солнечное излучение не показало особой тенденции.Учитывая тенденцию к небольшому охлаждению Солнца и общее потепление атмосферы, Солнце и климат планеты фактически движутся в противоположных направлениях.

Это случай, когда научные данные опровергают легкий или «коленный рефлекс» первого импульса, и в этом отношении это не так уж необычно.

В конце концов, долгосрочное солнечное излучение Солнца сильно влияет на температуру и климат Земли, но не может объяснить усиление потепления в индустриальную эпоху. Национальный исследовательский совет сообщил, что косвенные оценки солнечной энергии, измеренные по активности солнечных пятен, на самом деле показали небольшое увеличение в течение первых нескольких десятилетий 20-го века, и это увеличение действительно могло способствовать потеплению в этот период.Но поскольку спутниковые измерения, доступные с 1979 года, заменили менее точные наблюдения за солнечными пятнами, ясно, что солнечная энергия не может быть основным фактором повышения температуры с 1950-х годов.

Обширный объем научных исследований и доказательств противодействует утверждениям, опубликованным в 1991 году, которые предполагают «поразительно хорошее соответствие» между продолжительностью солнечного цикла и температурой поверхности земли в период с 1860 по 1990 год. Посылка.Используя различные статистические и физические подходы, научные исследователи продемонстрировали относительно небольшой вклад Солнца в глобальное потепление за последние полвека с лишним, а подтверждающие данные со спутников и метеозондов выдержали энергичную научную проверку, отвергнув представление о том, что солнечная энергия является ответственной. для потепления во второй половине 20 века.

Напротив, расчеты солнечной энергии на основе спутниковых данных и активности солнечных пятен, а также ряда независимых измерений солнечной активности фактически показывают «небольшое охлаждающее влияние» в последние десятилетия.Например, исследователи Грант Фостер и Стефан Рамсторф сообщили в 2011 году, что в период с 1979 по 2010 год солнечная активность имела охлаждающий эффект от -0,014 до -0,023 ° C. Исследователи Джудит Лин и Дэвид Ринд ранее обнаружили, что солнечная активность может составлять около 11 процентов глобального потепления в период с 1889 по 2006 год, но только около 1,6 процента потепления в период с 1955 по 2005 год с небольшим охлаждающим эффектом — около -0,004 градуса. ° C — с 1979 по 2005 год.

Контрольный признак: различия в атмосферных слоях

Один контрольный признак, на который указывает научное сообщество, делая вывод о том, что солнечная радиация не является основным фактором недавнего потепления, включает различия между тропосферой , нижний слой атмосферы и стратосфера, верхний слой.Физика увеличения солнечной энергии гласит, что в результате увеличения солнечной радиации будет происходить равномерное потепление во всех слоях атмосферы. Но произошло прямо противоположное: потепление на нижнем уровне и охлаждение на верхнем уровне.

«Это именно тот вертикальный график температурных изменений, который ожидается в результате увеличения выбросов парниковых газов, которые улавливают энергию ближе к поверхности Земли», — согласно Национальному исследовательскому совету, входящему в состав Национальной академии наук.«Если бы рост солнечной энергии был ответственен за недавнюю тенденцию к потеплению, вертикальный рисунок потепления был бы более равномерным в слоях атмосферы».

Но без этой равномерной картины вертикального потепления атмосферы физика ясно дает понять, что дело не в солнечной радиации, а в парниковых газах.

Ссылки и ресурсы

Изменение климата 2013: Основа физических наук: Резюме для политиков, Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата, 2013 г., Всемирная метеорологическая организация и Организация Объединенных Наций Экологическая программа.
Открытие глобального потепления, Спенсер Р. Уарт, 2008, издательство Гарвардского университета.
Примерное руководство по изменению климата: симптомы, наука, решения, 2011 г., Роберт Хенсон, Roughguides.com.
«Руководство мыслящего человека по изменению климата», 2014 г., Роберт Хенсон, AMS Books.
Skeptical Science.com
Цели стабилизации климата: выбросы, концентрации и воздействия на протяжении десятилетий и тысячелетий: краткий отчет, 2010, Национальная академия наук.
Понимание изменения климата и реагирование на него: основные моменты отчетов национальных академий, 2008 г., Национальные академии.
Изменение климата 101: Понимание и реагирование на глобальное изменение климата, без даты, Центр Пью по глобальному изменению климата / Центр климатических и энергетических решений.
Наука, эволюция и креационизм, Национальная академия наук / Институт медицины, 2008 г.

Использование энергии солнца на земле — Аккумуляторы WESTA

Солнце – основной источник энергии на земле

Принцип преобразования энергии солнца в электричество и тепло

Как используют солнечную энергию в наше время

Солнечные батареи

Энергоснабжение дома

Портативные солнечные батареи

Солнечный коллектор

Горячее водоснабжение

Солнечные концентраторы

Транспорт на солнечной энергии

Где лучше всего используют солнечную энергию

Перспективы развития солнечной энергетики

Использование энергии солнца на Земле — способы и преимущества

Неисчерпаемый источник

Цифры и данные

Прямое и рассеянное излучение

Основные преимущества

Способы использования

Пассивный метод

Активное применение

Фотоэлектрический элемент

Развитие отрасли в современном мире

Использование энергии Солнца на Земле* (сверх программы)

Доклад-сообщение Использование энергия солнца на земле

Использование энергия солнца на земле доклад

Популярные темы сообщений

Доклад Использование энергии солнца на Земле по физике 8 класс сообщение

Сообщение Использование солнечной энергии

Преимущество использования энергии Солнца на Земле

Доступный солнечный ресурс

Откуда Солнце берет энергию

Производство солнечной энергии

Преимущества солнечного источника

Использование энергии Солнца на Земле* (сверх программы)

использование энергии солнца на земле

«Энергия солнца. Альтернативные источники энергии», Математика, химия, физика

Доклад-сообщение Использование энергия солнца на земле

Использование энергия солнца на земле доклад

Использование энергия солнца на земле

Популярные темы сообщений

Ручное солнце. Когда термоядерные реакторы станут реальностью

Что такое термоядерная реакция?

В чем проблема?

Что изменилось?

Анализ: «Искусственное солнце Китая»

Основы солнечной энергии | NREL

Дополнительные ресурсы

Положительные эффекты солнечной энергии

Солнечная энергия на Земле

Солнечная энергия для производства электроэнергии

Снижение выбросов парниковых газов

Более устойчивый и устойчивый

Универсальность, низкие эксплуатационные расходы и гибкость

Экономические преимущества

Рабочие места в секторе солнечной энергии

Здоровье и безопасность человека

Энергетическая независимость и национальная безопасность

Это сколько потенциальной солнечной энергии имеет

Два типа солнечной энергии.

Фотоэлектрическая солнечная энергия

Низкотемпературная солнечная тепловая энергия

Концентрированная солнечная энергия

Как работает солнечная энергия?

Спутник предложил послать солнечную энергию на Землю

Контрольный признак: различия в атмосферных слоях

alexxlab

Вам также может понравиться

Ip40 расшифровка: Степень, класс защиты IP — IP20, IP30, IP31, IP40, IP54, IP65

Фидер электрический что это такое: Что такое фидер на подстанции? — Энергодиспетчер

Где используется канифоль: Что такое канифоль: свойства, состав, применение канифоли

Добавить комментарий Отменить ответ