Кояш энергиясе - кояш тудырган теләсә нинди энергия.

Кояш энергиясе кояшта булган атом кушылмасы белән барлыкка килә.Водород атомнары протоннары кояш үзәгендә каты бәрелешкәндә һәм гелий атомын барлыкка китергәндә кушылу барлыкка килә.

PP (протон-протон) чылбыр реакциясе дип аталган бу процесс бик зур энергия чыгара.Аның үзәгендә кояш секундына якынча 620 миллион тонна водород куша.PP чылбыр реакциясе безнең кояш зурлыгында булган башка йолдызларда була, һәм аларны өзлексез энергия һәм җылылык белән тәэмин итә.Бу йолдызлар өчен температура Келвин масштабында якынча 4 миллион градус (якынча 4 миллион градус, 7 миллион градус салкында).

Кояшка караганда 1,3 тапкыр зуррак йолдызларда CNO циклы энергия барлыкка китерә.CNO циклы шулай ук ​​водородны гелийга әйләндерә, ләкин моның өчен углерод, азот һәм кислородка (C, N, O) таяна.Хәзерге вакытта кояш энергиясенең ике проценттан да азрак CNO циклы белән барлыкка килә.

PP чылбыр реакциясе яки CNO циклы белән атом кушылуы дулкыннар һәм кисәкчәләр формасында бик күп энергия чыгара.Кояш энергиясе кояштан һәм кояш системасыннан даими агып тора.Кояш энергиясе Earthирне җылытып, җилгә һәм һава торышына китерә, үсемлек һәм хайваннар тормышын тәэмин итә.

Кояштан килгән энергия, җылылык һәм яктылык электромагнит нурлары (EMR) формасында агып китә.

Электромагнит спектры төрле ешлыклар һәм дулкын озынлыклары дулкыны буларак бар.Дулкынның ешлыгы билгеле бер берәмлектә дулкынның ничә тапкыр кабатлануын күрсәтә.Бик кыска дулкын озынлыгы булган дулкыннар билгеле бер берәмлектә берничә тапкыр кабатланалар, шуңа күрә алар югары ешлыклы.Киресенчә, аз ешлыктагы дулкыннар озынрак дулкын озынлыкларына ия.

Электромагнит дулкыннарның күпчелек өлеше безгә күренми.Кояш чыгарган иң югары ешлыклы дулкыннар - гамма нурлары, рентген нурлары һәм ультрафиолет нурлары (УВ нурлары).Иң зарарлы УВ нурлары Earthир атмосферасы белән тулысынча диярлек үзләштерелә.Азрак УВ нурлары атмосфера буйлап сәяхәт итәләр, һәм кояш януына китерергә мөмкин.

Кояш шулай ук ​​инфракызыл нурланыш чыгара, аның дулкыннары түбән ешлыкта.Кояштан күпчелек җылылык инфракызыл энергия булып килә.

Инфракызыл һәм УВ арасында сандугач - күренгән спектр, ул onирдә күргән барлык төсләрне үз эченә ала.Кызыл төс иң озын дулкын озынлыкларына (инфракызылга иң якын), һәм кызгылт төскә (УВга иң якын) иң кыска.

Табигый кояш энергиясе

Парник эффекты
Earthиргә килеп җиткән инфракызыл, күренеп торган һәм UV дулкыннары планетаны җылыту һәм тормышны мөмкин итү процессында катнашалар - "теплица эффекты".

Earthиргә килеп җиткән кояш энергиясенең якынча 30 проценты кабат космоска чагыла.Калганнары Earthир атмосферасына сеңгән.Радиация surfaceир өслеген җылыта, һәм өслек инфракызыл дулкыннар рәвешендә кире энергияне нурландыра.Алар атмосфера аша күтәрелгәч, су парлары һәм углерод газы кебек парник газлары белән тотыла.

Парник газлары атмосферага кире кайткан җылылыкны каплыйлар.Шул рәвешле, алар теплицаның пыяла стеналары кебек эш итәләр.Бу теплица эффекты lifeирне яшәр өчен җитәрлек җылы саклый.

Фотосинтез
Earthирдәге барлык тереклек диярлек турыдан-туры яки турыдан-туры азык өчен кояш энергиясенә таяна.

Итештерүчеләр турыдан-туры кояш энергиясенә таяналар.Алар кояш нурларын сеңдерәләр һәм фотосинтез дип аталган процесс аша туклыклы матдәләргә әйләндерәләр.Автотроф дип аталган җитештерүчеләргә үсемлекләр, алга, бактерияләр һәм гөмбәләр керә.Автотрофлар - азык пәрәвезенең нигезе.

Кулланучылар туклыклы матдәләр өчен җитештерүчеләргә таяналар.Bсемлекләр, карнаворлар, омниворлар һәм детритиворлар турыдан-туры кояш энергиясенә таяналар.Bсемлекләр үсемлекләр һәм башка җитештерүчеләр ашыйлар.Карнаворлар һәм омниворлар җитештерүчеләрне дә, үләннәрне дә ашыйлар.Детритиворлар үсемлек һәм хайван матдәләрен кулланып бозалар.

Казылма ягулык
Фотосинтез шулай ук ​​onирдәге барлык казылма ягулык өчен дә җаваплы.Галимнәр фаразлавынча, якынча өч миллиард ел элек беренче автотрофлар су шартларында эволюцияләнгән.Кояш нуры үсемлек тормышын үстерергә һәм үсешкә мөмкинлек бирде.Автотрофлар үлгәч, алар череп, җиргә тирән күчә, кайвакыт меңләгән метр.Бу процесс миллион еллар дәвам итте.

Көчле басым һәм югары температурада бу калдыклар без казылма ягулык дип белдек.Микроорганизмнар нефть, табигый газ һәм күмергә әйләнде.

Кешеләр бу казылма ягулыкларны чыгару һәм аларны энергия өчен куллану процессларын уйлап таптылар.Ләкин, казылма ягулык - яңартылмый торган ресурс.Алар формалашу өчен миллион еллар кирәк.

Кояш энергиясен куллану

Кояш энергиясе - яңартыла торган ресурс, һәм күп технологияләр аны турыдан-туры өйләрдә, бизнеста, мәктәпләрдә, больницаларда куллану өчен җыя ала.Кайбер кояш энергиясе технологияләренә фотоволтаик күзәнәкләр һәм панельләр, концентрацияләнгән кояш энергиясе һәм кояш архитектурасы керә.

Кояш нурланышын алу һәм аны куллану энергиясенә әверелдерүнең төрле ысуллары бар.Методлар актив кояш энергиясен яки пассив кояш энергиясен кулланалар.

Актив кояш технологияләре электр энергиясен яки механик җайланмаларны кояш энергиясен башка энергия формасына әверелдерү өчен кулланалар, еш кына җылылык яки электр.Пассив кояш технологияләре тышкы җайланмаларны кулланмыйлар.Киресенчә, алар җирле климаттан файдаланып, кыш вакытында җылылык корылмаларына, җәйдә җылылыкны чагылдыралар.

Фотовольтаика

Фотовольтаика - кояш технологиясенең актив формасы, ул 1839 елда 19 яшьлек француз физик Александр-Эдмонд Бекерел тарафыннан ачылган.Бекерел көмеш-хлоридны кислоталы эремәгә салгач һәм аны кояш нурына биргәндә, аңа кушылган платина электродлары электр тогы барлыкка китергәнен ачыклады.Кояш нурланышыннан турыдан-туры электр чыгару процессы фотоволтаик эффект яки фотоволтаик дип атала.

Бүгенге көндә, фотоволтаиклар, мөгаен, кояш энергиясен куллануның иң таныш ысулы.Фотовольтаик массивларда гадәттә кояш панельләре, дистәләгән яки хәтта йөзләгән кояш күзәнәкләре тупланган.

Eachәр кояш күзәнәгендә ярымүткәргеч бар, гадәттә кремнийдан.Ярымүткәргеч кояш нурларын сеңдергәндә, ул электроннарны шакый.Электр кыры бу буш электроннарны бер юнәлештә агып торган электр токына юнәлтә.Кояш күзәнәгенең өске һәм аскы өлешендәге металл контактлар шул токны тышкы объектка юнәлтәләр.Тышкы объект кояш белән эшләнгән калькулятор кебек кечкенә яки электр станциясе кебек зур булырга мөмкин.

Фотовольтаика беренче тапкыр космик корабта киң кулланылган.Күпчелек иярченнәр, шул исәптән Халыкара космик станция (ISS), кояш панельләренең киң, чагылдырылган "канатлары".ISSның ике кояш массивы (SAW) бар, аларның һәрберсе якынча 33,000 кояш күзәнәкләрен куллана.Бу фотоволтаик күзәнәкләр барлык электрны ISS белән тәэмин итә, космонавтларга станция белән эшләргә, космоста берничә ай куркынычсыз яшәргә һәм фәнни-техник экспериментлар үткәрергә мөмкинлек бирә.

Фотовольта электр станцияләре бөтен дөньяда төзелгән.Иң зур станцияләр АКШ, Indiaиндстан һәм Китайда.Бу электр станцияләре өйләрне, бизнесны, мәктәпләрне, больницаларны тәэмин итү өчен кулланылган йөзләгән мегаватт электр чыгаралар.

Фотовольтаик технологияне кечерәк масштабта урнаштырырга мөмкин.Кояш панельләре һәм күзәнәкләр бинаның түбәләренә яки тышкы диварларына урнаштырылырга мөмкин, структураны электр белән тәэмин итә.Аларны җиңел автомобиль юлларына урнаштырырга мөмкин.Кояш күзәнәкләре хәтта кечерәк җайланмаларны эшләтеп җибәрә алырлык кечкенә, мәсәлән, калькулятор, машина кую урыны, чүп-чар компактлары, су насослары.

Концентрацияләнгән Кояш Энергиясе

Актив кояш технологиясенең тагын бер төре - тупланган кояш энергиясе яки концентрацияләнгән кояш көче (CSP).CSP технологиясе линзалар һәм көзгеләр куллана, кояш нурларын зур мәйданнан кечерәк мәйданга юнәлтә.Бу көчле нурланыш өлкәсе сыеклыкны җылытып җибәрә, ул үз чиратында электр чыгара яки бүтән процесска ягулык бирә.

Кояш мичләре тупланган кояш көченең мисалы.Кояш мичләренең төрле төрләре бар, алар арасында кояш энергиясе манаралары, параболик чокырлар, Фреснель рефлекторлары бар.Алар энергияне алу һәм үзгәртү өчен бер үк гомуми ысул кулланалар.

Кояш энергиясе манараларында гелиостатлар, яссы көзгеләр кулланыла, алар күк аркылы кояш аркасына иярәләр.Көзгеләр үзәк "коллектор манарасы" тирәсендә урнаштырылган, һәм кояш нурын манараның фокус ноктасында балкып торган концентрацияләнгән нурга чагылдыра.

Кояш энергиясе манараларының алдагы конструкцияләрендә концентрацияләнгән кояш нуры контейнерны җылытты, ул турбина белән эш итүче пар чыгарды.Күптән түгел, кайбер кояш энергиясе манаралары сыек натрий кулланалар, ул югары җылылык сыйдырышлыгына һәм җылылыкны озаграк саклый.Димәк, сыеклык 773 - 1,273К (500 ° - 1000 ° C яки 932 ° - 1832 ° F) температураларга гына җитми, ул су кайнатуны дәвам итә ала һәм кояш балкып тормаса да.

Параболик чокырлар һәм Фреснель рефлекторлары да CSP кулланалар, ләкин аларның көзгеләре төрлечә формалашкан.Параболик көзгеләр кәкре, формасы ээргә охшаган.Фреснель рефлекторлары кояш нурын алу һәм аны сыеклык торбасына юнәлтү өчен көзге яссы, нечкә полосалар кулланалар.Фреснель рефлекторлары параболик куакларга караганда өслек мәйданына ия һәм кояш энергиясен гадәти интенсивлыгыннан 30 тапкырга туплый ала.

Концентрацияләнгән кояш электр станцияләре беренче тапкыр 1980-нче елларда эшләнгән.Дөньядагы иң зур объект - АКШның Калифорния штатындагы Можав чүлендәге үсемлекләр сериясе.Бу Кояш Энергиясе Системасы (SEGS) ел саен 650 гигаватт сәгатьтән артык электр чыгара.Башка зур һәм эффектив үсемлекләр Испаниядә һәм Indiaиндстанда эшләнде.

Концентрацияләнгән кояш көче кечерәк масштабта да кулланылырга мөмкин.Ул, мәсәлән, кояш пешерүчеләр өчен җылылык китерә ала.Бөтен дөнья авыллары кешеләре санитария өчен су кайнату һәм ризык пешерү өчен кояш пешерүчеләрен кулланалар.

Кояш пешерүчеләр агач яндыручы мичләргә караганда күп өстенлекләр бирә: Алар янгын куркынычы түгел, төтен чыгармыйлар, ягулык таләп итмиләр, һәм ягулык өчен агачлар җыеп алынган урманнарда яшәү урынын киметәләр.Кояш пешерүчеләр шулай ук ​​авыл кешеләренә элек утын җыю өчен кулланылган вакытта белем, бизнес, сәламәтлек яки гаилә өчен вакыт эзләргә мөмкинлек бирә.Кояш пешерүчеләр Чад, Израиль, Indiaиндстан һәм Перу кебек төрле өлкәләрдә кулланыла.

Кояш архитектурасы

Бер көн дәвамында кояш энергиясе җылылык конвекция процессының бер өлеше, яки җылылыкның җылы урыннан салкынракка күчүе.Кояш чыккач, objectsирдәге әйберләрне һәм материалларны җылыта башлый.Көн дәвамында бу материаллар кояш нурланышыннан җылылыкны үзләштерәләр.Төнлә, кояш баегач һәм атмосфера суынгач, материаллар җылылыкны кире атмосферага җибәрәләр.

Пассив кояш энергиясе техникасы бу табигый җылыту һәм суыту процессыннан файдалана.

Өйләр һәм бүтән биналар җылылыкны эффектив һәм арзан тарату өчен пассив кояш энергиясен кулланалар.Бинаның "җылылык массасын" исәпләү - моның мисалы.Бинаның җылылык массасы - көн дәвамында җылытылган материал.Бинаның җылылык массасына мисаллар агач, металл, бетон, балчык, таш яки балчык.Төнлә җылылык массасы җылылыкны бүлмәгә җибәрә.Эффектив вентиляция системалары - коридорлар, тәрәзәләр, һава каналлары - җылытылган һаваны тараталар һәм уртача, эзлекле эчке температураны саклыйлар.

Пассив кояш технологиясе еш кына бина дизайнында катнаша.Мәсәлән, төзелешне планлаштыру этабында, инженер яки архитектор кирәкле күләмдә кояш нурларын алу өчен бинаны кояшның көндәлек юлы белән тигезләргә мөмкин.Бу ысул билгеле бер өлкәнең киңлеген, биеклеген һәм типик болыт каплавын исәпкә ала.Моннан тыш, биналар җылылык изоляциясе, җылылык массасы яки өстәмә күләгәле булу өчен төзелергә яки яңадан урнаштырылырга мөмкин.

Пассив кояш архитектурасының башка мисаллары - салкын түбәләр, якты киртәләр, яшел түбәләр.Салкын түбәләр ак төс белән буялган, һәм кояш нурларын сеңдерү урынына чагылдыра.Ак өслек бинаның эчке ягына барып җиткән җылылык күләмен киметә, бу үз чиратында бинаны суыту өчен кирәк булган энергия күләмен киметә.

Якты киртәләр салкын түбәләргә охшаш эшли.Алар алюминий фольга кебек югары чагылдыргыч материаллар белән изоляция бирәләр.Фольга, җылыту урынына чагылдыра, һәм суыту чыгымнарын 10 процентка кадәр киметә ала.Түбәләрдән һәм чатырлардан тыш, идән астына якты киртәләр дә урнаштырылырга мөмкин.

Яшел түбәләр - үсемлекләр белән капланган түбәләр.Алар үсемлекләргә булышу өчен туфрак һәм сугаруны, һәм су үткәрми торган катламны таләп итәләр.Яшел түбәләр сеңгән яки югалган җылылык күләмен киметеп кенә калмый, үсемлекләр дә бирә.Фотосинтез ярдәмендә яшел түбәдәге үсемлекләр углерод газын үзләштерәләр һәм кислород чыгаралар.Алар пычраткыч матдәләрне яңгыр суларыннан һәм һавадан фильтрлыйлар, һәм бу космоста энергия куллануның кайбер эффектларын каплыйлар.

Яшел түбәләр Скандинавиядә гасырлар дәвамында традиция булып тора, һәм күптән түгел Австралиядә, Көнбатыш Европада, Канадада һәм АКШта популярлашты.Мәсәлән, Форд Мотор Компаниясе Мичиган штатының Дирборн шәһәрендәге монтаж заводы түбәләренең 42,000 квадрат метрын (450,000 квадрат метр) үсемлек белән каплады.Парник газын чыгаруны киметү белән беррәттән, түбәләр берничә сантиметр яңгырны үзләштереп, буран суларының агымын киметәләр.

Яшел түбәләр һәм салкын түбәләр шулай ук ​​"шәһәр җылылык утравы" эффектына каршы тора ала.Эшле шәһәрләрдә температура тирә-юньгә караганда эзлекле булырга мөмкин.Моның өчен күп факторлар ярдәм итә: Шәһәрләр җылылыкны сеңдерүче асфальт һәм бетон кебек материаллардан төзелгән;биек биналар җилне һәм аның суыту эффектларын тыялар;һәм күп күләмдә калдык җылылыгы сәнәгать, хәрәкәт һәм күп халык тарафыннан барлыкка килә.Агач утырту өчен түбәдәге урынны куллану, яки ак түбәләр белән җылылыкны чагылдыру, шәһәр җирлегендә җирле температураның күтәрелүен өлешчә җиңеләйтергә мөмкин.

Кояш энергиясе һәм кешеләр

Дөньяның күпчелек өлешендә кояш нуры көннең яртысында гына балкып торганга, кояш энергиясе технологияләренә караңгы сәгатьләрдә энергия саклау ысулларын кертергә туры килә.

Rылылык масса системалары энергияне җылылык рәвешендә саклау өчен парафин балавызын яки тозның төрле формаларын кулланалар.Фотовольтаик системалар артык электр челтәрен җирле электр челтәренә җибәрә ала, яки энергияне зарядландырыла торган батарейкаларда саклый ала.

Кояш энергиясен куллануның күп уңай яклары бар.

Уңай яклары
Кояш энергиясен куллануның төп өстенлеге - ул яңартыла торган ресурс.Без тагын биш миллиард ел дәвамында кояш нурларын тотрыклы, чиксез тәэмин итәрбез.Бер сәгать эчендә ’ир атмосферасы бер ел дәвамында Earthирдәге һәр кешенең электр ихтыяҗларын тәэмин итәр өчен җитәрлек кояш нуры ала.

Кояш энергиясе чиста.Кояш технологиясе җиһазлары төзелеп урнаштырылганнан соң, кояш энергиясе эшләргә ягулык кирәк түгел.Ул шулай ук ​​парник газларын яки агулы материалларны чыгармый.Кояш энергиясен куллану әйләнә-тирә мохиткә йогынтыбызны кискен киметергә мөмкин.

Кояш энергиясе практик булган урыннар бар.Кояш нурлары күп булган һәм аз болыт каплаган өлкәләрдәге йортлар һәм биналар кояшның мул энергиясен кулланырга мөмкинлек бирә.

Кояш пешерүчеләр агачтан ясалган мичләр белән пешерүнең искиткеч альтернативасын тәкъдим итәләр - аңа әле ике миллиард кеше таяна.Кояш пешерүчеләр судан санитарлаштыру һәм ризык пешерү өчен чистарак һәм куркынычсыз ысул белән тәэмин итәләр.

Кояш энергиясе яңадан торгызыла торган энергия чыганакларын тулыландыра, мәсәлән, җил яки гидроэлектр энергиясе.

Уңышлы кояш панельләрен урнаштырган йортлар яки предприятияләр чыннан да артык электр җитештерә ала.Бу йорт хуҗалары яки бизнес хуҗалары энергияне электр тәэмин итүчесенә кире сата ала, хәтта электр түләүләрен киметә яки бетерә.

Кимчелекләр
Кояш энергиясен куллануда төп киртә - кирәкле җиһаз.Кояш технологиясе җиһазлары кыйммәт.Theиһазлар сатып алу һәм урнаштыру аерым йортлар өчен дистәләрчә мең долларга төшәргә мөмкин.Хакимият кешеләргә һәм бизнеска кояш энергиясен кулланган салымнарны еш тәкъдим итсә дә, һәм технология электр түләүләрен бетерә алса да, башлангыч бәяләр бик күп.

Кояш энергиясе җиһазлары да авыр.Бинаның түбәсенә кояш панельләрен яңадан урнаштыру яки урнаштыру өчен, түбәсе көчле, зур һәм кояш юлына юнәлтелгән булырга тиеш.

Актив һәм пассив кояш технологиясе климат һәм болыт каплавы кебек безнең контрольдә булмаган факторларга бәйле.Кояш энергиясенең бу өлкәдә эффектив булу-булмавын ачыклау өчен җирле өлкәләрне өйрәнергә кирәк.

Кояш нуры эффектив сайлау өчен мул һәм эзлекле булырга тиеш.Earthирнең күпчелек урыннарында кояш нурының үзгәрүчәнлеге бердәнбер энергия чыганагы буларак тормышка ашыруны кыенлаштыра.