Энергия солнечного света: Солнечная энергия — огромный, неисчерпаемый и чистый ресурс

Содержание

Солнечная энергия — огромный, неисчерпаемый и чистый ресурс

Солнечная выработка электроэнергии представляет собой чистую альтернативу электроэнергии из добываемого топлива, без загрязнения воздуха и воды, отсутствием глобального загрязнения окружающей среды и без каких-либо угроз для нашего общественного здравоохранения. Всего 18 солнечных дней на Земле содержит такое же количество энергии, какая хранится во всех запасах планеты угля, нефти и природного газа. За пределами атмосферы, солнечная энергия содержит около 1300 ватт на квадратный метр. После того, как она достигнет атмосферы, около одной трети этого света отражается обратно в космос, в то время как остальные продолжают следовать к поверхности Земли.

Усредненные по всей поверхности планеты, квадратный метр собирает 4,2 киловатт-часов энергии каждый день, или приблизительный энергетический эквивалент почти барреля нефти в год. Пустыни, с очень сухим воздухом и небольшим количеством облачности, могут получить более чем 6 киловатт-часов в день на квадратный метр в среднем в течение года.

Преобразование солнечной энергии в электричество


Фотоэлектрические (PV) панели и концентрация солнечной энергии (CSP) объектов захвата солнечного света могут превратить его в полезную электроэнергию. Крыши PV панели делают солнечную энергию жизнеспособной практически в каждой части Соединенных Штатов. В солнечных местах, таких как Лос-Анджелес или Феникс, система 5 киловатт производит в среднем 7000 до 8000 киловатт-часов в год, что примерно эквивалентно использованию электроэнергии типичного домохозяйства США.

В 2015 году почти 800 000 фотоэлектрических систем были установлены на крышах домов по всей территории Соединенных Штатов. Крупномасштабные PV проекты используют фотоэлектрические панели для преобразования солнечного света в электричество. Эти проекты часто имеют выходы в диапазоне сотен мегаватт, а это миллионы солнечных панелей, установленных на большой площади земли.

Как работают панели солнечных батарей


Солнечные фотоэлектрические (PV) панели на основе высокой, но удивительно простой технологии, которая преобразует солнечный свет непосредственно в электричество.

В 1839 году французский ученый Эдмонд Беккерель обнаружил, что некоторые материалы будут испускать искры электричества при ударе с солнечным светом. Исследователи обнаружили, что в ближайшее время это свойство, называемое фотоэлектрический эффект, может быть использовано; первая фотоэлектрическая (PV) ячейка изготовлена была из селена в конце 1800-х годов. В 1950 году ученые в Bell Labs пересматривали технологии и, используя кремний, произведенный в фотоэлементы, смогли преобразовать энергию солнечного света непосредственно в электричество.

Компоненты PV ячейки


Наиболее важными компонентами PV ячейки являются два слоя полупроводникового материала, обычно состоящего из кристаллов кремния. Сам по себе кристаллизирующийся кремний является не очень хорошим проводником электричества, поэтому в него намеренно добавляют примеси — процесс, называемый допинг-этап.

Нижний слой из фотоэлементов обычно состоит из легированного борома, который в связке с кремнием создает положительный заряд (p), в то время как верхний слой, легированный фосфором, взаимодействуя с кремнием — отрицательный заряд (n).

Лишние электроны из n-слоя могут покидать свои атомы, тогда как p-слой эти электроны захватывает. Лучи света «выбивают» электроны из атомов n-слоя, после чего они летят в p-слой занимать пустующие места. Таким способом электроны бегут по кругу, выходя из p-слоя, проходя через нагрузку и возвращаясь в n-слой.


беспилотные самолеты на солнечной энергии

Каждая ячейка генерирует очень мало энергии (несколько ватт), поэтому они сгруппированы в виде модулей или панелей. Панели затем либо используются как отдельные единицы или сгруппированы в более крупные массивы.

Переход к электрической системе с большим количеством солнечной энергии дает много преимуществ.

Стоимость солнечных батарей быстро уменьшается (в 1970 году -1кВт-ч электроэнергии, вырабатываемой с их помощью стоил 60 долларов, в 1980 году – 1доллар, сейчас -20-30 центов).

Благодаря этому спрос на солнечные батареи растет на 25% в год, а ежегодный объем от продаваемых батарей превышает (по мощности) 40мВт. КПД солнечных батарей, достигавший в середине 70-х годов в лабораторных условиях 18%, составляет в настоящее время 28,5% для элементов из кристаллического кремния и 35% — из двухслойных пластин из арсенида галлия и антимода галлия. Разработаны многообещающие элементы из тонкопленочных (толщиной 1-2мкм) полупроводниковых материалов: хотя их КПД низок (не выше 16%), стоимость очень мала (не более 10% от стоимости современных солнечных батарей). В скором времени ученые предполагают, что стоимость 1кВт-ч будет равна 10 центам, что поставит солнечную энергетику на первые места в энергетической независимости многих стран.

Перовскит «удешевит» солнечную энергию


Еще в 2013 году новость разнеслась по просторам сети: минерал перовскит произведет революцию в солнечной энергетике. Применение вместо кремния перовскита позволит снизить стоимость производства электроэнергии при помощи солнечных батарей. Перовскит (титанат кальция) был обнаружен в начале 19 века в Уральских горах, назван в честь Л.А. Перовского (известного любителя минералов). Как компонент фотоэлемента начал использоваться в 2009 году.

Батареи покрываются инновационным недорогим фотоэлементом, основное достоинство которого в том, что он может конвертировать в энергию намного большее количество частей солнечного света. Перовскиты представляют собой кристаллическую структуру, которая позволяет с максимальной эффективностью впитывать солнечный свет. По предварительным оценкам использование батарей на основе перовскита может снизить стоимость киловатта энергии в семь раз.

«Главное преимущество новых фотоэлементов заключается не столько в эффективности, сколько в том, что материал чертовски дешев. Батареи на основе перовскита, в которых не используется кремний, могут сделать солнечную энергетику по-настоящему массовой».

Солнечная энергия для ЦОД


10 % всей производимой в мире электроэнергии потребляют серверные фермы. Так как энергоэффективные сети и возобновляемые источники энергии сейчас внедряются во всех отраслях, ЦОД не остались в стороне. Негативное влияние серверных ферм на окружающую среду давно уже на устах экологов. Поэтому владельцы дата-центров стремятся к снижению негативного воздействия своих ЦОД, прибегая к передовым энергосберегающим и «зеленым» технологиям выработки электроэнергии, сюда можно отнести фрикулинг, системы локальных генерирующих мощностей на базе возобновляемых источников энергии.

Как выход — солнечная электростанция рядом с серверной фермой, в тех странах, где это позволяют климатические условия. Она идеальна для серверных ферм, которые развернуты в тропиках или субтропиках. Ведь использование солнечных панелей на крыше ЦОД, кроме того что предоставит «зеленую энергию», так еще и поможет уменьшить тепловую нагрузку на здание, так как создаваемая ими тень минимизирует количество поглощаемого крышей тепла. Гелиоэлектростанция снизит общий негативный эффект дата-центра на экологию, и повысит надежность ЦОД расположенных в регионах, где наблюдаются перебои в работе центральной электросети.


крупная электростанция на базе возобновляемых источников энергии рядом с дата-центром Apple в городе Мейден, штат Северная Каролина (США)

Switch совместно с энергетической компанией Nevada Power начала сооружение рядом с Лас-Вегасом солнечной станции Switch Station мощностью 100 МВт. В американских СМИ компанию Switch называют «возмутителям спокойствия» на рынке коммерческих ЦОД, это один из крупнейших игроков, данной отрасли. Компания занимается сооружением и поддержкой datacenter facilities – зданий и и инженерной инфраструктуры без собственно вычислительной аппаратуры, ее основная модель взаимодействия с клиентами – colocation.


крупнейшая в мире гелиотермальная электростанция Айванпа мощностью 400 МВт

В 2015 году США и Япония начали разрабатывать новый механизм электроснабжения ЦОД за счет солнечной энергии. Проект предполагает исследование новых возможностей «… использования связки генерирующих мощностей на базе солнечной энергии и систем класса HVDC (высокое напряжение постоянного тока), применяемых для распределения генерируемой солнечными батареями электроэнергии на уровне ЦОД». Такое комбинирование HVDC и солнечных панелей даст возможность развернуть единую систему резервного электропитания на базе аккумуляторных батарей, при этом можно будет экономить на капитальных и эксплуатационных расходах.

Интересно


Немецкий архитектор Андре Броезель из компании Rawlemon создал солнечую батарею в форме движущего стеклянного шара. Он называет его генератором нового поколения, который будет ловить максимальное количество лучей, так как он оснащен системой отслеживания перемещения солнца и датчиками смены погоды, а это на 35 % эффективней в сравнении с стандартными солнечными батареями.

Японская энергетическая компания Shimizu Corporation в 2015 году обьявила о своем намерение построить крупную солнечную электростанцию на естественном спутнике нашей планеты — Луне. Электростанция в виде колец с солнечными батареями будет опоясывать Луну по примеру планеты Сатурн и передавать энергию на Землю. От такой солнечной станции Shimizu Corporation ожидает 13 тысяч тераватт энергии/ год. Еще не известна стоимость и дата начала такого космического строительства.

В институте прогрессивной архитектуры в Каталонии разработали солнечную панель, которая может функционировать на растениях, мхе и почве. Плюсом такой технологии является отказ от опасных токсичных материалов и тяжелых металлов в производстве солнечных панелей. Тут используются специальные бактерии в крохотных топливных ячейках, размещенных в земле под корнями растений. Бактерии нужны для выработки дешевой энергии в мини-батареях. Растения будут обеспечивать жизненный цикл бактерий, а вода служить в качестве подпитки для всей системы. Такая инновационная система может работать на территориях, где солнечного света не так уж и много, если заменить растения мхом, так как он может расти в тени.

Солнечная энергия — Vaillant

Солнце является почти неисчерпаемым источником энергии, которое нам доступно практически в неограниченном масштабе – экологически чистая и бесплатная энергия.

Солнце излучает в направлении Земли 960 миллиардов кВт-часов ежедневно. Это количество энергии может теоретически удовлетворять мировые энергетические потребности в течение 180 лет.

Солнечная энергия в настоящее время используются в частных домах двумя различными способами:

  1. Солнечная энергия используется для нагрева бытовой воды и обогрева.
  2. В солнечных батареях для прямой генерации электрической энергии из солнечного света используется фотоэлектрический эффект.

Преимущества использования солнечной тепловой энергии:

  • Неисчерпаемый источник солнечной энергии
  • Солнечная энергия бесплатна
  • Не существует проблема выброса CO2
  • Может быть интегрирована в существующие установки
  • Вы меньше зависите от колебания цен на мировых сырьевых рынках

Требования, которые должны быть выполнены в вашем доме:

  • Подходящие поверхности для устаноски солнечных коллекторов
  • Коллекторы по возможности должны быть ориентированы на юг
  • В незатененном месте в течение всего дня
  • Возможность расширения системы отопления

Солнечная энергия сокращает затраты

Солнечные коллекторы преобразовывают солнечную энергию в тепловую. Коммерчески доступные плоские коллекторы конвертируют до 95 процентов света в энергию. В вакуумных трубчатых коллекторах имеется отражатель, который фокусирует свет на поглощающий элемент. Эти трубчатые коллекторы достигают более высокой эффективности и даже генерируют тепло в условиях рассеянного освещения, например, в облачный день.

После того, как солнечная энергия преобразовывается в коллекторах, тепло передается через теплоноситель баку с горячей водой в здании. Теплообменник передает энергию теплоносителя воде в ёмкости. Отсюда она может использоваться по необходимости, даже когда солнце не светит. С помощью солнечных тепловых систем можно сэкономить до 65 процентов затрат на нагрев воды в домашнем хозяйстве. Установки комбинированного типа, могут также использоваться для отопления, снижая годовые потребности в энергии для обогрева на 20 — 30 процентов.

Узнайте больше о солнечных коллекторах от Vaillant

Энергия солнечного света поможет в очистке воды от загрязнений

https://ria.ru/20210119/universitet-lobachevskogo-1593220947.html

Энергия солнечного света поможет в очистке воды от загрязнений

Энергия солнечного света поможет в очистке воды от загрязнений

Новую модель структуры соединений с фотокаталитическими свойствами разработали ученые Национального исследовательского Нижегородского государственного… РИА Новости, 19.01.2021

2021-01-19T09:00

2021-01-19T09:00

2021-01-19T09:00

наука

университетская наука

навигатор абитуриента

нижегородский государственный университет

технологии

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn23.img.ria.ru/images/07e4/0b/11/1584956647_0:0:3072:1728_1920x0_80_0_0_53f5d4d6696d9acb29a72239cfc8462e.jpg

МОСКВА, 19 янв — РИА Новости. Новую модель структуры соединений с фотокаталитическими свойствами разработали ученые Национального исследовательского Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского (Университет Лобачевского). По словам авторов, результаты исследования открывают новые возможности использования энергии солнечного света для очистки воды от органических загрязнителей. Статья опубликована в журнале Journal of Solid State Chemistry.Попадание в сточные воды органических загрязнителей — циклических ароматических углеродов, пестицидов, фенола, полихлорированных дифенилов — частный побочный результат хозяйственной деятельности человека. Эти химические вещества и соединения негативно влияют на экосистему и, как следствие, на здоровье людей.Сегодня ученые во всем мире работают над повышением эффективности систем очистки воды, в том числе методом фотокаталитического разложения органических ядов и химикатов. Фотокатализ — это ускорение химической реакции за счет взаимодействия специального вещества — фотокатализатора — с падающим светом. Некоторые фотокатализаторы при поглощении света способствуют окислению органических веществ, что используется для очистки сточных вод, отметили исследователи.По их словам, на сегодняшний день в промышленных масштабах для этих целей применяется диоксид титана TiO2 — он дешев в производстве, однако реагирует на видимый свет в сравнительно в узком диапазоне, что существенно снижает его эффективность.Ученые Университета Лобачевского синтезировали ряд веществ и экспериментально установили их фотокаталитические свойства.»Мы смогли установить особенности соединений, принадлежащих к структурному типу β-пирохлора и предложили новую модель строения, опираясь на которую, спрогнозировали и синтезировали новые теллур-содержащие соединения. Полученные нами на этой основе фотокатализаторы, с одной стороны, соответствуют критериям, выдвигаемым к зонной структуре материала для осуществления соответствующих реакций, а с другой стороны — химически стабильны в водных растворах и органических растворителях, что позволит использовать их в течение длительного времени», — прокомментировала младший научный сотрудник лаборатории технологии высокочистых материалов НИИ химии Университета Лобачевского Диана Фукина.Исследователи теоретически установили, какие именно реакции смогут фотокатализировать полученные материалы, определив их зонную структуру — взаимное расположение валентной зоны и краев зоны проводимости. Результаты измерений были проверены в ходе эксперимента с веществом метиленовым синим: два из четырех полученных соединений — CsTeMoO6 и RbTe1.5W0.5O6 — успешно разлагают краситель со степенью разложения около 100 и 50 процентов за 8 часов соответственно, рассказали ученые.По словам Фукиной, полученные соединения позволяют работать в видимом диапазоне света, то есть напрямую использовать энергию солнечного света для инициирования запуска реакций фотокаталитического окисления. При использовании таких материалов в странах с высокой солнечной активностью в течение дня не будут нужны дополнительные затраты на электроэнергию для активации процесса, как это происходит в случае диоксида титана. «Ученые во всем мире бьются над повышением эффективности фотокаталитического процесса различными способами. Например, существует способ модификации оксида титана добавлением серебра — активность повышается, но процесс производства сразу же становится более дорогим и сложным. В случае наших соединений, пусть некоторые реактивы будут и дороже оксида титана, но процесс синтеза достаточно простой, а модификации не требуются. Поэтому сейчас хоть и сложные на первый взгляд по составу, однако более простые с точки зрения синтеза соединения без драгоценных металлов кажутся более привлекательными», — объяснила Фукина.Научная группа продолжает детальное исследование механизма процессов фотокаталитического разложения органики с использованием уже полученных соединений. Это позволит понять, каким образом необходимо модифицировать соединения, в каких условиях и применительно к каким процессам их эффективность будет максимальна.

https://ria.ru/20210115/katalizator-1593132769.html

https://ria.ru/20201021/titan-1580837842.html

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn25.img.ria.ru/images/07e4/0b/11/1584956647_239:0:2970:2048_1920x0_80_0_0_0d047f044be999a75108681388d7a580.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

internet-group@rian. ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

университетская наука, навигатор абитуриента, нижегородский государственный университет, технологии

МОСКВА, 19 янв — РИА Новости. Новую модель структуры соединений с фотокаталитическими свойствами разработали ученые Национального исследовательского Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского (Университет Лобачевского). По словам авторов, результаты исследования открывают новые возможности использования энергии солнечного света для очистки воды от органических загрязнителей. Статья опубликована в журнале Journal of Solid State Chemistry.

Попадание в сточные воды органических загрязнителей — циклических ароматических углеродов, пестицидов, фенола, полихлорированных дифенилов — частный побочный результат хозяйственной деятельности человека. Эти химические вещества и соединения негативно влияют на экосистему и, как следствие, на здоровье людей.

Сегодня ученые во всем мире работают над повышением эффективности систем очистки воды, в том числе методом фотокаталитического разложения органических ядов и химикатов. Фотокатализ — это ускорение химической реакции за счет взаимодействия специального вещества — фотокатализатора — с падающим светом. Некоторые фотокатализаторы при поглощении света способствуют окислению органических веществ, что используется для очистки сточных вод, отметили исследователи.

15 января, 08:57Хорошие новостиТомские ученые создали катализатор для очистки сточных вод

По их словам, на сегодняшний день в промышленных масштабах для этих целей применяется диоксид титана TiO2 — он дешев в производстве, однако реагирует на видимый свет в сравнительно в узком диапазоне, что существенно снижает его эффективность.

Ученые Университета Лобачевского синтезировали ряд веществ и экспериментально установили их фотокаталитические свойства.

«Мы смогли установить особенности соединений, принадлежащих к структурному типу β-пирохлора и предложили новую модель строения, опираясь на которую, спрогнозировали и синтезировали новые теллур-содержащие соединения. Полученные нами на этой основе фотокатализаторы, с одной стороны, соответствуют критериям, выдвигаемым к зонной структуре материала для осуществления соответствующих реакций, а с другой стороны — химически стабильны в водных растворах и органических растворителях, что позволит использовать их в течение длительного времени», — прокомментировала младший научный сотрудник лаборатории технологии высокочистых материалов НИИ химии Университета Лобачевского Диана Фукина.

Исследователи теоретически установили, какие именно реакции смогут фотокатализировать полученные материалы, определив их зонную структуру — взаимное расположение валентной зоны и краев зоны проводимости. Результаты измерений были проверены в ходе эксперимента с веществом метиленовым синим: два из четырех полученных соединений — CsTeMoO6 и RbTe1.5W0.5O6 — успешно разлагают краситель со степенью разложения около 100 и 50 процентов за 8 часов соответственно, рассказали ученые.

21 октября 2020, 15:22

В РХТУ имени Менделеева научились извлекать диоксид титана из сточных вод

По словам Фукиной, полученные соединения позволяют работать в видимом диапазоне света, то есть напрямую использовать энергию солнечного света для инициирования запуска реакций фотокаталитического окисления. При использовании таких материалов в странах с высокой солнечной активностью в течение дня не будут нужны дополнительные затраты на электроэнергию для активации процесса, как это происходит в случае диоксида титана.

«Ученые во всем мире бьются над повышением эффективности фотокаталитического процесса различными способами. Например, существует способ модификации оксида титана добавлением серебра — активность повышается, но процесс производства сразу же становится более дорогим и сложным. В случае наших соединений, пусть некоторые реактивы будут и дороже оксида титана, но процесс синтеза достаточно простой, а модификации не требуются. Поэтому сейчас хоть и сложные на первый взгляд по составу, однако более простые с точки зрения синтеза соединения без драгоценных металлов кажутся более привлекательными», — объяснила Фукина.

Научная группа продолжает детальное исследование механизма процессов фотокаталитического разложения органики с использованием уже полученных соединений. Это позволит понять, каким образом необходимо модифицировать соединения, в каких условиях и применительно к каким процессам их эффективность будет максимальна.

Солнечная энергия – HiSoUR История культуры

Солнечная энергия – это сияющий свет и тепло от Солнца, которое используется с использованием ряда постоянно развивающихся технологий, таких как солнечное отопление, фотоэлектричество, солнечная тепловая энергия, солнечная архитектура, электролиты с расплавленной солью и искусственный фотосинтез.

Это важный источник возобновляемой энергии, и его технологии широко охарактеризованы как пассивная солнечная или активная солнечная энергия в зависимости от того, как они захватывают и распределяют солнечную энергию или превращают ее в солнечную энергию. Активные солнечные технологии включают использование фотогальванических систем, концентрированной солнечной энергии и солнечного нагрева воды для использования энергии. Пассивные солнечные технологии включают ориентацию здания на Солнце, выбор материалов с благоприятной тепловой массой или светодисперсионных свойств и проектирование пространств, которые, естественно, циркулируют в воздухе.

Большая величина доступной солнечной энергии делает ее очень привлекательным источником электроэнергии. В Программе развития ООН в рамках Всемирной энергетической оценки 2000 года было установлено, что годовой потенциал солнечной энергии составляет 1 575-49 837 экджеджов (EJ). Это в несколько раз больше общего мирового потребления энергии, что в 2012 году составляло 559,8 EJ.

В 2011 году Международное энергетическое агентство заявило, что «развитие доступных, неисчерпаемых и чистых технологий солнечной энергии будет иметь огромные долгосрочные выгоды, что увеличит энергетическую безопасность стран за счет использования неистощимого и в основном независимого от импорта ресурса, повысить устойчивость, уменьшить загрязнение, снизить затраты на смягчение глобального потепления и снизить цены на ископаемое топливо, чем в противном случае. Эти преимущества являются глобальными. Следовательно, дополнительные затраты на стимулы для раннего развертывания следует рассматривать как инвестиции в обучение, их необходимо разумно потратить и должны быть широко распространены ».

потенциал
Земля получает 174 петаватт (PW) входящего солнечного излучения (инсоляция) в верхней атмосфере. Примерно 30% отражается обратно в космос, а остальные поглощаются облаками, океанами и сухопутными массивами. Спектр солнечного света на поверхности Земли в основном распространяется по видимым и ближним инфракрасным диапазонам с небольшой долей в ультрафиолете. Большая часть населения мира живет в районах с уровнем инсоляции 150-300 Вт / м² или 3,5-7,0 кВт-ч / м² в день.

Солнечное излучение поглощается земной поверхностью Земли, океанами, которые покрывают около 71% земного шара, и атмосферой. Теплый воздух, содержащий испаренную воду из океанов, поднимается, вызывая атмосферную циркуляцию или конвекцию. Когда воздух достигает большой высоты, где температура низка, водяной пар конденсируется в облака, который дождей доходит до поверхности Земли, завершая цикл воды. Скрытая теплота конденсации воды усиливает конвекцию, создавая атмосферные явления, такие как ветер, циклоны и антициклоны. Солнечный свет, поглощаемый океанами и сухопутными массивами, удерживает поверхность при средней температуре 14 ° C. Благодаря фотосинтезу зеленые растения превращают солнечную энергию в химически накопленную энергию, которая вырабатывает пищу, древесину и биомассу, из которой производятся ископаемые виды топлива.

Общая солнечная энергия, поглощаемая земной атмосферой, океанами и сухопутными массивами, составляет приблизительно 3 850 000 экхаджолов (EJ) в год. В 2002 году это было больше энергии за один час, чем мир, используемый в течение одного года. Фотосинтез захватывает около 3000 EJ в год в биомассе. Количество солнечной энергии, достигающей поверхности планеты, настолько велико, что за один год она примерно в два раза больше, чем когда-либо получаемая от всех невозобновляемых ресурсов Земли угля, нефти, природного газа и добытого урана в сочетании ,

Потенциальная солнечная энергия, которая может быть использована людьми, отличается от количества солнечной энергии, присутствующей вблизи поверхности планеты, потому что такие факторы, как география, изменение времени, облачный покров и земля, доступная для людей, ограничивают количество солнечной энергии, которое мы может приобрести.

География влияет на потенциал солнечной энергии, потому что области, которые ближе к экватору, имеют большее количество солнечной радиации. Однако использование фотовольтаиков, которые могут следовать за положением солнца, может значительно увеличить потенциал солнечной энергии в областях, которые находятся дальше от экватора. Временная вариация влияет на потенциал солнечной энергии, потому что в ночное время на поверхности Земли мало солнечной радиации для поглощения солнечных батарей. Это ограничивает количество энергии, которую солнечные панели могут поглощать за один день. Облачный покров может влиять на потенциал солнечных панелей, потому что облака блокируют входящий свет от солнца и уменьшают свет, доступный для солнечных батарей.

Кроме того, доступность земли оказывает большое влияние на имеющуюся солнечную энергию, поскольку солнечные панели могут устанавливаться только на земле, которая в противном случае не используется и подходит для солнечных батарей. Было установлено, что крыши являются подходящим местом для солнечных батарей, так как многие люди обнаружили, что они могут собирать энергию непосредственно из своих домов таким образом. Другими областями, которые подходят для солнечных элементов, являются земли, которые не используются для предприятий, где могут быть созданы солнечные установки.

Солнечные технологии характеризуются как пассивными, так и активными в зависимости от того, как они захватывают, преобразуют и распределяют солнечный свет и позволяют использовать солнечную энергию на разных уровнях по всему миру, в основном в зависимости от расстояния от экватора. Хотя солнечная энергия относится в первую очередь к использованию солнечной радиации для практических целей, все возобновляемые энергии, кроме геотермальной энергии и силы прилива, получают свою энергию прямо или косвенно от Солнца.

Активные солнечные технологии используют фотоэлектричество, концентрированную солнечную энергию, солнечные тепловые коллекторы, насосы и вентиляторы для преобразования солнечного света в полезные выходы. Пассивные солнечные технологии включают подбор материалов с благоприятными тепловыми свойствами, проектирование пространств, которые, естественно, циркулируют в воздухе, и ссылаются на положение здания на Солнце. Активные солнечные технологии увеличивают поставки энергии и считаются технологиями поставок, в то время как пассивные солнечные технологии уменьшают потребность в альтернативных ресурсах и, как правило, рассматриваются как технологии спроса.

В 2000 году Программа развития Организации Объединенных Наций, Департамент ООН по экономическим и социальным вопросам и Всемирный энергетический совет опубликовали оценку потенциальной солнечной энергии, которая может использоваться людьми каждый год, в которой учитывались такие факторы, как инсоляция, облачный покров и земля, которую можно использовать людям. Оценка показала, что солнечная энергия имеет глобальный потенциал в 1575-49 837 EJ в год (см. Таблицу ниже).

Тепловая энергия
Солнечные тепловые технологии могут использоваться для нагрева воды, обогрева помещений, охлаждения помещений и производства тепловой энергии.

Ранняя коммерческая адаптация
В 1878 году на Всемирной выставке в Париже Августин Мушо успешно продемонстрировал солнечный паровой двигатель, но не смог продолжить развитие из-за дешевого угля и других факторов.

В 1897 году изобретатель, инженер и пионером по солнечной энергии Фрэнк Шуман (Frank Shuman) построил небольшой демонстрационный солнечный двигатель, который работал, отражая солнечную энергию на квадратные ящики, заполненные эфиром, который имеет более низкую температуру кипения, чем вода, и был встроен в черный цвет трубы, которые, в свою очередь, приводили в действие паровой двигатель. В 1908 году Шуман сформировал компанию Sun Power с целью строительства больших солнечных электростанций. Он вместе со своим техническим советником АСЭ Акерманном и британским физиком сэром Чарльзом Верноном Бойсом разработал улучшенную систему с использованием зеркал для отражения солнечной энергии на ящиках коллектора, увеличивая тепловую мощность до такой степени, что теперь вместо эфира можно использовать воду. Затем Шуман построил полномасштабный паровой двигатель, работающий на воде низкого давления, что позволило ему запатентовать всю систему солнечных двигателей к 1912 году.

Шуман построил первую в мире солнечную тепловую электростанцию ​​в Маади, Египет, между 1912 и 1913 годами. Его завод использовал параболические желоба для питания двигателя мощностью 45-52 киловатт (60-70 л.с.), который перекачивал более 22 000 литров (4800 галлонов, 5800 США) воды в минуту от реки Нил до соседних хлопковых полей. Хотя вспышка Первой мировой войны и открытие дешевой нефти в 1930-х годах обескуражили продвижение солнечной энергии, видение Шумана и базовый дизайн были воскрешены в 1970-х годах с новой волной интереса к солнечной тепловой энергии. В 1916 году Шуман цитировался в средствах массовой информации, пропагандирующих использование солнечной энергии, заявив:

Обогрев воды
Солнечные системы горячего водоснабжения используют солнечный свет для нагрева воды. В низких географических широтах (ниже 40 градусов) от 60 до 70% использования горячей воды для бытовых нужд с температурой до 60 ° C может быть обеспечено системами солнечного отопления. Наиболее распространенными типами солнечных водонагревателей являются эвакуированные трубчатые коллекторы (44%) и застекленные плоские пластинчатые коллекторы (34%), обычно используемые для бытовой горячей воды; и неглазурованные пластиковые коллекторы (21%), используемые главным образом для нагрева бассейнов.

По состоянию на 2007 год общая установленная мощность солнечных систем горячей воды составляла около 154 тепловых гигаватт (GWth). Китай является мировым лидером в своем развертывании с 70 ГВт, установленным с 2006 года, и долгосрочной целью 210 ГВт к 2020 году. Израиль и Кипр являются лидерами на душу населения в использовании солнечных систем горячей воды, в которых более 90% домов используются их. В Соединенных Штатах, Канаде и Австралии бассейны с подогревом являются доминирующим применением солнечной горячей воды с установленной мощностью 18 ГВт по состоянию на 2005 год.

Отопление, охлаждение и вентиляция
В Соединенных Штатах системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) составляют 30% (4,65 EJ / год) энергии, используемой в коммерческих зданиях, и почти 50% (10,1 EJ / год) энергии, используемой в жилых зданиях. Технологии солнечного нагрева, охлаждения и вентиляции могут использоваться для компенсации части этой энергии.

Тепловая масса – это любой материал, который можно использовать для хранения тепла от Солнца в случае солнечной энергии. Общие тепловые материалы включают камень, цемент и воду. Исторически они использовались в засушливых климатах или в теплых регионах с умеренным климатом, чтобы держать здания прохладными, поглощая солнечную энергию в течение дня и излучая накопленное тепло в более прохладную атмосферу ночью. Тем не менее, они могут использоваться в зонах с умеренным климатом, чтобы поддерживать тепло. Размер и расположение тепловой массы зависят от нескольких факторов, таких как климат, дневной свет и условия затенения. При правильном включении тепловая масса поддерживает пространственные температуры в комфортном диапазоне и уменьшает потребность в вспомогательном отопительном и охлаждающем оборудовании.

Солнечная дымовая труба (или тепловая дымовая труба, в этом контексте) представляет собой пассивную систему солнечной вентиляции, состоящую из вертикального вала, соединяющего внутреннее и внешнее пространство здания. Когда дымоход нагревается, воздух внутри нагревается, что вызывает восходящий поток, который тянет воздух через здание. Производительность может быть улучшена за счет использования материалов для остекления и тепловой массы таким образом, чтобы имитировать теплицы.

Лиственные деревья и растения поощрялись как средство контроля солнечного нагрева и охлаждения. Когда они посажены на южной стороне здания в северном полушарии или северной стороне в южном полушарии, их листья оставляют тени летом, а голые конечности позволяют свету проходить зимой. Так как голые, безлистные деревья тень от 1/3 до 1/2 падающего солнечного излучения, есть баланс между преимуществами летнего затенения и соответствующей потерей зимнего отопления. В климатических условиях со значительными нагревательными нагрузками лиственные деревья не должны высаживаться на стороне, обращенной к Экватору, потому что они будут препятствовать достижению зимней солнечной доступности. Однако их можно использовать на восточной и западной сторонах, чтобы обеспечить определенную летнюю затенение без заметного влияния на зимнюю солнечную выгоду.

Готовка
Солнечные плиты используют солнечный свет для приготовления, сушки и пастеризации. Они могут быть сгруппированы по трем широким категориям: кухонные плиты, панельные плиты и рефлекторные плиты. Самая простая солнечная плита – это кухонная плита, впервые построенная Горасом де Соссюром в 1767 году. Базовая кухонная плита состоит из изолированного контейнера с прозрачной крышкой. Он может эффективно использоваться с частично пасмурным небом и обычно достигает температур 90-150 ° C (194-302 ° F). Панельные плиты используют отражающую панель для прямого солнечного света на изолированном контейнере и достигают температур, сопоставимых с кухонными плитами. Рефлекторные плиты используют различные концентрирующие геометрии (тарелка, корыто, зеркала Френеля), чтобы сфокусировать свет на контейнере для приготовления пищи. Эти плиты достигают температуры 315 ° C (599 ° F) и выше, но требуют прямого света для правильной работы и должны быть перемещены для отслеживания Солнца.

Технологическое тепло
Солнечные концентрирующие технологии, такие как параболические тарелки, корыта и отражатели Scheffler, могут обеспечить технологическое тепло для коммерческих и промышленных применений. Первой коммерческой системой был проект Solar Total Energy (STEP) в Шенандоахе, штат Джорджия, США, где поле из 114 параболических блюд обеспечивало 50% процесса нагрева, кондиционирования и электрических требований для швейной фабрики. Эта система когенерации, подключенная к сети, обеспечила 400 кВт электроэнергии плюс тепловую энергию в виде 401 кВт пара и 468 кВт охлажденной воды и имела одночасовую тепловую память с максимальной нагрузкой. Испарительные пруды представляют собой мелкие бассейны, которые концентрируют растворенные твердые вещества через испарение. Использование испарительных прудов для получения соли из морской воды является одним из старейших применений солнечной энергии. Современное использование включает концентрацию растворов соляного раствора, используемых в добыче выщелачивания, и удаление растворенных твердых веществ из потоков отходов. Линии одежды, ковры для одежды и вешалки для одежды сушат одежду путем испарения ветром и солнечным светом, не потребляя электричество или газ. В некоторых штатах законодательство Соединенных Штатов защищает «право на сухую» одежду.

Очистка воды
Солнечная дистилляция может быть использована для приготовления соляной или солоноватой воды. Первым зарегистрированным примером этого были арабские алхимики 16-го века. Крупномасштабный проект солнечной дистилляции был впервые построен в 1872 году в чилийском шахтерском городе Лас Салинас. Завод, который имел площадь сбора солнечной энергии площадью 4700 м2 (51 000 кв. Футов), мог производить до 22 700 л (5000 галлонов, 6 000 американских галлонов) в день и работать в течение 40 лет. Индивидуальные конструкции по-прежнему включают в себя односкатные, двунаправленные (или тепличные), вертикальные, конические, перевернутые поглотители, мульти-фитильные и множественные эффекты. Эти кадры могут работать в пассивном, активном или гибридном режимах. Двойные наклонные кадры являются наиболее экономичными для децентрализованных внутренних целей, в то время как активные множественные блоки эффектов более подходят для широкомасштабных приложений.

Дезинфекция солнечной воды (SODIS) предусматривает экспозицию бутылок из полиэтилентерефталата (ПЭТ), наполненных водой, до солнечного света в течение нескольких часов. Время экспозиции варьируется в зависимости от погоды и климата от минимум шести часов до двух дней во время полностью пасмурных условий. Он рекомендован Всемирной организацией здравоохранения как жизнеспособный метод очистки воды в домашних условиях и безопасного хранения. Более двух миллионов человек в развивающихся странах используют этот метод для ежедневной питьевой воды.

Солнечная энергия может использоваться в водоохлаждаемом водоеме для очистки сточных вод без химических веществ или электричества. Еще одним преимуществом окружающей среды является то, что водоросли растут в таких прудах и потребляют углекислый газ при фотосинтезе, хотя водоросли могут производить токсичные химические вещества, которые делают воду непригодной для использования.

Технология расплавленной соли
Расплавленную соль можно использовать в качестве способа хранения тепловой энергии для сохранения тепловой энергии, собранной солнечной башней или солнечной желобой концентрированной солнечной электростанции, чтобы ее можно было использовать для выработки электроэнергии в плохую погоду или ночью. Это было продемонстрировано в проекте Solar Two с 1995 по 1999 год. Предполагается, что система будет иметь годовой КПД 99%, ссылку на энергию, сохраненную путем хранения тепла, прежде чем превращать его в электричество, вместо прямого преобразования тепла в электричество. Смеси расплавленной соли меняются. Самая распространенная смесь содержит нитрат натрия, нитрат калия и нитрат кальция. Он является негорючим и нетоксичным и уже используется в химической и металлургической промышленности в качестве теплоносителя, поэтому опыт использования таких систем существует в не-солнечных приложениях.

Соль плавится при 131 ° C (268 ° F). Его поддерживают при 288 ° C (550 ° F) в изолированном «холодном» резервуаре. Жидкую соль прокачивают через панели в солнечном коллекторе, где сфокусированное солнце нагревает его до 566 ° C (1,051 ° F). Затем он отправляется в горячий резервуар. Это настолько хорошо изолировано, что тепловая энергия может быть с пользой храниться в течение недели.

Когда требуется электричество, горячая соль закачивается в обычный парогенератор для производства перегретого пара для турбины / генератора, который используется в любых традиционных угольных, нефтяных или атомных электростанциях. Для турбины мощностью 100 мегаватт понадобится резервуар диаметром около 9,1 метра (30 футов) и диаметром 24 метра (79 футов), чтобы проехать в течение четырех часов по этой конструкции.

Несколько параболических электростанций в Испании и разработчик солнечной энергии Tower SolarReserve используют эту концепцию хранения тепловой энергии. Станция солана в США имеет шесть часов хранения расплавленной солью. Завод «Мария-Елена» – это тепловой солнечный комплекс мощностью 400 МВт в северном чилийском регионе Антофагаста с использованием технологии солевых солей.

Производство электроэнергии
Солнечная энергия – это преобразование солнечного света в электричество, либо непосредственно с использованием фотогальваники (PV), либо косвенно с использованием концентрированной солнечной энергии (CSP). Системы CSP используют объективы или зеркала и системы слежения, чтобы фокусировать большую область солнечного света на небольшой луч. PV преобразует свет в электрический ток, используя фотоэлектрический эффект.

Ожидается, что солнечная энергия станет крупнейшим в мире источником электроэнергии к 2050 году, с солнечной фотогальваникой и концентрированной солнечной энергией, что составит 16 и 11 процентов к глобальному общему потреблению, соответственно. В 2016 году, после еще одного года быстрого роста, солнечная энергия произвела 1,3% мировой мощности.

Коммерческие концентрированные солнечные электростанции были впервые разработаны в 1980-х годах. Фабрика солнечной энергии Ivanpah мощностью 392 МВт, в пустыне Мохаве в Калифорнии, является крупнейшей в мире солнечной электростанцией. Другие крупные концентрированные солнечные электростанции включают солнечную электростанцию ​​Солнечной электростанции мощностью 150 МВт и солнечную электростанцию ​​Andasol мощностью 100 МВт, как в Испании. 250 МВт Agua Caliente Solar Project, в Соединенных Штатах и ​​221 МВт Charanka Solar Park в Индии, являются крупнейшими в мире фотогальваническими установками. В настоящее время разрабатываются солнечные проекты, превышающие 1 ГВт, но большая часть развернутых фотоэлектрических элементов находится в небольших крышных массивах мощностью менее 5 кВт, которые подключены к сетке с использованием чистого учета и / или тарифа на подачу.

Фотоэлементы
В последние два десятилетия фотовольтаика (PV), также известная как солнечная фотоэлектрическая энергия, эволюционировала от чистого нишевого рынка небольших приложений к тому, чтобы стать основным источником электроэнергии. Солнечный элемент – это устройство, которое преобразует свет непосредственно в электричество с помощью фотоэлектрического эффекта. Первый солнечный элемент был построен Чарльзом Фриттом в 1880-х годах. В 1931 году немецкий инженер, доктор Бруно Ланге, разработал фотоэлемент, используя серебристый селенид вместо оксида меди. Хотя прототипные клетки селена превратили менее 1% падающего света в электричество, как Эрнст Вернер фон Сименс, так и Джеймс Клерк Максвелл признали важность этого открытия. Следуя работе Рассела Ола в 1940-х годах, исследователи Джеральд Пирсон, Кальвин Фуллер и Дарил Чапин создали солнечный элемент из кристаллического кремния в 1954 году. Эти ранние солнечные элементы стоили 286 долларов США / ватт и достигали эффективности 4,5-6%. К 2012 году эффективная эффективность превысила 20%, а максимальная эффективность исследовательской фотогальваники превысила 40%.

Концентрированная солнечная энергия
В системах с концентрированной солнечной энергией (CSP) используются линзы или зеркала и системы слежения, чтобы фокусировать большую область солнечного света на небольшой луч. Концентрированное тепло затем используется в качестве источника тепла для обычной электростанции. Существует широкий спектр концентрирующих технологий; наиболее развитыми являются параболический желоб, концентрирующий линейный рефлектор Френеля, тарелка Стирлинга и башня солнечной энергии. Различные методы используются для отслеживания Солнца и фокуса. Во всех этих системах рабочая жидкость нагревается концентрированным солнечным светом и затем используется для выработки электроэнергии или хранения энергии.

Архитектура и градостроительство
Солнечный свет повлиял на дизайн здания с самого начала истории архитектуры. Продвинутая солнечная архитектура и методы городского планирования были впервые применены греками и китайцами, которые ориентировали свои здания на юг, чтобы обеспечить свет и тепло.

Общими чертами пассивной солнечной архитектуры являются ориентация относительно Солнца, компактная пропорция (низкое отношение площади поверхности к объему), избирательное затенение (выступы) и тепловая масса. Когда эти функции адаптированы к местному климату и окружающей среде, они могут создавать хорошо освещенные пространства, которые остаются в комфортном температурном диапазоне. «Megaron House» Сократа является классическим примером пассивного солнечного дизайна. Самые последние подходы к солнечному дизайну используют компьютерное моделирование, объединяющее солнечное освещение, системы отопления и вентиляции в интегрированном пакете солнечного дизайна. Активное солнечное оборудование, такое как насосы, вентиляторы и переключаемые окна, может дополнять пассивный дизайн и улучшать производительность системы.

Городские тепловые острова (UHI) являются мегаполисами с более высокими температурами, чем температура окружающей среды. Более высокие температуры обусловлены увеличением поглощения солнечной энергии городскими материалами, такими как асфальт и бетон, которые имеют более низкие альбедо и более высокие теплоемкости, чем в естественной среде. Прямым методом противодействия эффекту UHI является окраска зданий и дорог в белый цвет, а также посадка деревьев в этом районе. Используя эти методы, гипотетическая программа «крутых сообществ» в Лос-Анджелесе прогнозирует, что температура в городах может быть уменьшена примерно на 3 ° C по ориентировочной стоимости в 1 млрд. Долл. США, с учетом предполагаемых общих годовых выгод от 530 млн. Долл. США из-за снижения кондиционирования воздуха затрат и экономии средств.

Сельское хозяйство и садоводство
Сельское хозяйство и садоводство стремятся оптимизировать захват солнечной энергии, чтобы оптимизировать производительность растений. Такие методы, как временные циклы посадки, ориентированная ориентация на ряд, ступенчатая высота между рядами и смешение сортов растений, могут улучшить урожайность сельскохозяйственных культур. В то время как солнечный свет обычно считается обильным ресурсом, исключения подчеркивают важность солнечной энергии для сельского хозяйства. В течение коротких вегетационных периодов Маленького ледникового периода французские и английские фермеры использовали плодовые стены, чтобы максимизировать сбор солнечной энергии. Эти стены действовали как тепловые массы и ускоряли созревание, сохраняя заводы теплыми. Ранние плоские стены были построены перпендикулярно земле и обращены на юг, но со временем были разработаны наклонные стены, чтобы лучше использовать солнечный свет. В 1699 году Николас Фатио де Дуйлье даже предложил использовать механизм слежения, который мог бы поворачиваться, чтобы следовать за Солнцем. Применение солнечной энергии в сельском хозяйстве, помимо выращивания сельскохозяйственных культур, включает в себя перекачивание воды, высушивание зерновых культур, пчеловодство и высушивание куриного навоза. Совсем недавно технология была охвачена виноделами, которые используют энергию, вырабатываемую солнечными батареями, для питания виноградных прессов.

Теплицы преобразуют солнечный свет в тепло, обеспечивая круглогодичное производство и рост (в закрытых средах) специальных культур и других растений, не соответствующих естественному климату. Первобытные теплицы впервые использовались в римские времена для производства огурцов круглый год для римского императора Тиберия. Первые современные теплицы были построены в Европе в 16 веке, чтобы сохранить экзотические растения, привезенные из исследований за рубежом. Сегодня теплицы остаются важной частью садоводства, а пластиковые прозрачные материалы также используются для подобного эффекта в политуннелях и рядовых покрытиях.

Транспорт
Развитие автомобиля с солнечной батареей является инженерной задачей с 1980-х годов. World Solar Challenge – двухгодичная гонка на солнечных батареях, где команды из университетов и предприятий конкурируют более чем в 3,021 километрах (1,877 мили) по центральной Австралии от Дарвина до Аделаиды. В 1987 году, когда он был основан, средняя скорость победителя составляла 67 километров в час (42 мили в час), а к 2007 году средняя скорость победителя улучшилась до 90,87 километров в час (56,46 миль / ч). Североамериканская солнечная проблема и запланированная южноафриканская солнечная проблема – это сопоставимые соревнования, которые отражают международный интерес к разработке и разработке солнечных батарей.

Некоторые транспортные средства используют солнечные батареи для вспомогательной энергии, например, для кондиционирования воздуха, чтобы поддерживать охлаждение в салоне, тем самым снижая расход топлива.

Производство топлива
Солнечные химические процессы используют солнечную энергию для стимулирования химических реакций. Эти процессы компенсируют энергию, которая в противном случае исходила бы от источника ископаемого топлива, а также могла бы превращать солнечную энергию в накопительные и транспортируемые топлива. Солнечные индуцированные химические реакции можно разделить на термохимические или фотохимические. Искусственный фотосинтез может быть изготовлен различными видами топлива. Многоэлектронная каталитическая химия, участвующая в превращении углеродсодержащих топлив (таких как метанол) из восстановления двуокиси углерода, является сложной; Возможная альтернатива – производство водорода из протонов, хотя использование воды в качестве источника электронов (как это делают растения) требует усвоения многоэлектронного окисления двух молекул воды молекулярному кислороду. Некоторые предположили, что к 2050 году будут работать солнечные топливные заводы в прибрежных мегаполисах – расщепление морской воды, обеспечивающее проход водорода через соседние топливные электростанции и побочный продукт чистой воды, поступающий непосредственно в муниципальную систему водоснабжения. Другое видение включает в себя все человеческие структуры, покрывающие земную поверхность (т. Е. Дороги, транспортные средства и здания), делающие фотосинтез более эффективно, чем растения.

Технологии производства водорода были важной областью исследований солнечных химических веществ с 1970-х годов. Помимо электролиза, приводимого в действие фотогальваническими или фотохимическими ячейками, было также изучено несколько термохимических процессов. Один из таких маршрутов использует концентраторы для разделения воды на кислород и водород при высоких температурах (2300-2600 ° C или 4200-4700 ° F). Другой подход использует тепло от солнечных концентраторов для обеспечения регенерации природного газа природным газом, тем самым увеличивая общий выход водорода по сравнению с обычными способами реформинга. Термохимические циклы, характеризующиеся разложением и регенерацией реагентов, представляют собой еще один способ получения водорода. В процессе разработки Solzinc в Институте науки Вейцмана используется солнечная печь мощностью 1 МВт для разложения оксида цинка (ZnO) при температурах выше 1200 ° C (2200 ° F). Эта исходная реакция дает чистый цинк, который затем может быть подвергнут реакции с водой для получения водорода.

Способы хранения энергии
Системы тепловой массы могут хранить солнечную энергию в виде тепла при температуре, приемлемой внутри страны, для ежедневной или межсезонной продолжительности. Системы теплового хранения обычно используют легкодоступные материалы с высокой удельной теплоемкостью, такие как вода, земля и камень. Хорошо спроектированные системы могут снизить пиковый спрос, сократить время использования до внепиковых часов и снизить общие требования к нагреву и охлаждению.

Материалы с фазовым изменением, такие как парафиновый воск и соль Глаубера, являются еще одной теплоносителем. Эти материалы являются недорогими, доступными и могут обеспечивать приемлемые внутри страны температуры (приблизительно 64 ° C или 147 ° F). «Довер Хаус» (в Довере, штат Массачусетс) впервые использовал систему подогрева соли Глаубера в 1948 году. Солнечная энергия также может храниться при высоких температурах с использованием расплавленных солей. Соли являются эффективным средством хранения, поскольку они являются недорогими, имеют высокую удельную теплоемкость и могут обеспечивать тепло при температурах, совместимых с обычными системами электропитания. Проект Solar Two использовал этот метод хранения энергии, позволяя ему хранить 1,44 тераджоуль (400 000 кВтч) в емкостях емкостью 68 м³ с ежегодной эффективностью хранения около 99%.

Неэлектрические фотоэлектрические системы традиционно используют перезаряжаемые батареи для хранения избыточного электричества. В сетчатых системах избыточное электричество может быть отправлено в сетку передачи, а стандартное сетевое электричество может использоваться для удовлетворения недостатков. Чистые измерительные программы дают домашним системам кредит на любую электроэнергию, которую они доставляют в сеть. Это обрабатывается путем «опрокидывания» счетчика, когда дом производит больше электроэнергии, чем потребляет. Если использование чистого электричества ниже нуля, утилита затем перевернет кредит на киловатт-час в следующем месяце. Другие подходы предполагают использование двух метров для измерения потребляемой электроэнергии против произведенной электроэнергии. Это реже из-за увеличенной стоимости установки второго метра. Большинство стандартных метров точно измеряют в обоих направлениях, делая второй метр ненужным.

Гидроэнергетика с накачным хранением хранит энергию в виде перекачиваемой воды, когда энергия поступает из нижнего резервуара возвышения к более высокому уровню. Энергия восстанавливается, когда спрос высок, высвобождая воду, при этом насос становится гидроэлектрическим генератором.

Разработка, внедрение и экономика
Начиная с роста потребления угля, который сопровождал Промышленную революцию, потребление энергии неуклонно переходило от древесины и биомассы к ископаемым видам топлива. Раннее развитие солнечных технологий, начавшееся в 1860-х годах, было обусловлено ожиданием того, что вскоре уголь станет дефицитным. Тем не менее, развитие солнечных технологий застопорилось в начале 20-го века перед лицом растущей доступности, экономии и полезности угля и нефти.

Нефтяное эмбарго 1973 года и энергетический кризис 1979 года вызвали реорганизацию энергетической политики во всем мире и вновь привлекли внимание к разработке солнечных технологий. Стратегии развертывания были сосредоточены на программах стимулирования, таких как Федеральная программа использования фотовольтаики в США и Программа Sunshine в Японии. Другие усилия включали создание исследовательских объектов в США (SERI, теперь NREL), Японии (NEDO) и Германии (Институт солнечноэнергетических систем ISE) Фраунгофера.

Коммерческие солнечные водонагреватели начали появляться в Соединенных Штатах в 1890-х годах. Эти системы все чаще использовались до 1920-х годов, но постепенно заменялись более дешевыми и надежными отопительными топливами. Как и в случае с фотогальваникой, солнечное водонагревание привлекло повышенное внимание в результате нефтяных кризисов в 1970-х годах, но интерес снизился в 1980-х годах из-за падения цен на нефть. Развитие в секторе солнечного водонагрева непрерывно продолжалось в течение 1990-х годов, а ежегодные темпы роста в среднем составляли 20% с 1999 года. Несмотря на то, что в целом недооценивается, нагрев и охлаждение солнечной воды на сегодняшний день являются наиболее широко используемыми солнечными технологиями с оценочной пропускной способностью 154 ГВт 2007.

Международное энергетическое агентство заявляет, что солнечная энергия может внести значительный вклад в решение некоторых из самых неотложных проблем, с которыми сталкивается мир:

развитие доступных, неисчерпаемых и чистых технологий солнечной энергии будет иметь большие долгосрочные выгоды. Это увеличит энергетическую безопасность стран за счет использования ресурсов коренных народов, неиссякаемых и в основном независимых от импорта ресурсов, повысит устойчивость, сократит загрязнение, снизит затраты на смягчение последствий изменения климата и снизит цены на ископаемое топливо, чем в противном случае. Эти преимущества глобальны. Следовательно, дополнительные затраты на стимулы для раннего развертывания следует рассматривать как инвестиции в обучение; они должны быть разумно потрачены и должны быть широко распространены.

В 2011 году в докладе Международного энергетического агентства было установлено, что солнечные энергетические технологии, такие как фотоэлектричество, солнечная горячая вода и концентрированная солнечная энергия, могут обеспечить треть мировой энергии к 2060 году, если политики возьмут на себя обязательство ограничить изменение климата. Энергия солнца может играть ключевую роль в декарбонизации мировой экономики наряду с повышением энергоэффективности и наложением затрат на выбросы парниковых газов.

Энергия солнечного света

Солнце освещает и обогревает нашу планету, иначе на ней была бы невозможна жизнь не только человека, но даже микроорганизмов. Солнце – основной (хоть и не единственный) двигатель процессов, происходящих на Земле. Земля получает от Солнца не только тепло и свет. Разные виды энергии солнечного света и потоки частиц постоянно влияют на ее жизнь.

Солнце отправляет на Землю различные электромагнитные волны: от многокилометровых до гамма-лучей. К границам Земли долетают заряженные частицы различных энергий – высоких (космические солнечные лучи), низких и средних (выбросы от вспышек, потоки солнечного ветра). Солнце, наконец, испускает сильный поток элементарных частиц – нейтрино. Но воздействие последних на жизненные процессы на нашей планете ничтожно мало: земной шар для этих частиц является прозрачным, и они сквозь него свободно пролетают.

Только малейшая часть заряженных частиц из межзвездного пространства оказывается в атмосфере Земли (все остальные задерживает или отклоняет геомагнитное поле). Но этой энергии солнечного света достаточно, чтобы вызывать полярные сияния и возмущения в магнитном поле планеты.

Электромагнитное излучение в земной атмосфере подвергается строгому отбору. Она прозрачна только для ближних инфракрасного и ультрафиолетового излучений, видимого света и радиоволн в относительно низком диапазоне (от метровых до сантиметровых). Остальная часть излучения отражается атмосферой или поглощается ей, нагревая ее верхние слои и ионизуя их.

Поглощение жестких ультрафиолетовых и рентгеновских лучей начинается на высотах 300-350 км; здесь же отражаются самые длинные радиоволны, поступающие из космоса. Рентгеновские кванты, образующиеся от хромосферных вспышек при сильных всплесках рентгеновского солнечного излучения, могут проникать до высот 80-100 кмот поверхности Земли, они ионизируют атмосферу и приводят к нарушению связи на коротких волнах.

Длинноволновое (мягкое) излучение ультрафиолета может проникать еще глубже, его поглощение происходит на высоте 30-35 км. Ультрафиолетовые кванты здесь разбивают на атомы молекулы кислорода (О2) с дальнейшим преобразованием озона (О3). Так появляется «озонный экран», непрозрачный для ультрафиолета, который предохраняет жизнь на Земле от губительных лучей. Часть самого длинноволнового ультрафиолетового излучения, которая не поглотилась, достигает до земной поверхности. Именно этот вид энергии солнечного света вызывает у людей загар, а в некоторых случаях даже ожоги кожи, если человек долго находится на солнце.

В видимом диапазоне излучение слабо поглощается. Но атмосфера его рассеивает даже, если нет облаков, и часть его возвращается в межзвездное пространство. Облака, состоящие из твердых частиц и капелек воды, в значительной мере усиливают отражение солнечного излучения. В итоге до поверхности планеты доходит примерно половина энергии солнечного света, падающей на границу земной атмосферы.

Количество энергии Солнца, имеющееся на поверхности площадью 1 м2, расположенной перпендикулярно солнечным лучам на границе атмосферы Земли, называется солнечной постоянной. С Земли ее очень сложно измерять, поэтому значения, которые были найдены до начала современных космических исследований, были только приблизительными. Небольшие колебания (если они существовали реально) заведомо «исчезали» в неточности измерений. Только осуществление специальной космической программы по вычислению солнечной постоянной дало возможность найти ее достоверное значение. По последним данным, оно равняется 1370 Вт/м2 с точностью до 0,5%. В процессе измерений не было зафиксировано колебаний, превышающих 0,2%.

На Земле энергия солнечного света поглощается океаном и сушей. Земная поверхность в нагретом состоянии в свою очередь излучает в длинноволновой инфракрасной области.

Для данного излучения кислород и азот атмосферы являются прозрачными. Зато оно жадно поглощается углекислым газом и водяным паром. Благодаря этим небольшим составляющим воздушная оболочка может удерживать тепло. В этом и состоит парниковый эффект атмосферы. Между поступлением энергии солнца на Землю и потерями ее на планете существует равновесие: сколько энергии поступает, столько ее и расходуется. Иначе температура поверхности Земли вместе с атмосферой или бы постоянно повышалась, или понижалась.

Всего за три дня Солнце отправляет столько энергии на Землю, сколько ее содержится во всех существующих запасах ископаемых топлив, а за одну секунду – 170 млрд. Дж. Основная часть данной энергии рассеивается и поглощается атмосферой, особенно облаками, и лишь ее треть достигает поверхности планеты. Вся энергия, которую Солнце испускает, превышает ту ее часть, которую Земля получает, в 5 млрд. раз. Но даже такая малая величина в 1600 раз превышает энергию, которую могут дать другие источники взятые вместе. Энергия солнечного света, падающая на поверхность одного озера, приравнивается к мощности достаточно крупной электростанции.

Солнечная энергия – самый грандиозный, недорогой, но и, наверное, менее используемый человечеством источник энергии.

В последние годы резко повысился интерес к использованию энергии солнечного света. Возможности энергетики, основанные на применении непосредственного излучения Солнца, невероятно велики.

Использование 0,0125% солнечной энергии могло бы покрыть все сегодняшние потребности энергетики мира, а 0,5% могли бы покрыть потребности на перспективу. Но практически может быть использована только очень малая часть данной энергии. Одна из основных причин такой ситуации – слабая плотность энергии Солнца. Мощность, снимаемая с 1 м2 поверхности освещенной солнцем в среднем составляет 160 В. Чтобы сгенерировать 100 тыс. кВт нужно снять энергию с площади в 1,6 км2. Ни один из методов преобразования энергии, известных в настоящее время, не обеспечивает экономическую эффективность такой трансформации.

Солнечная энергетика является материалоемким видом производства энергии. Получение энергии солнечного света в крупных масштабах влечет за собой огромное увеличение потребностей в трудовых ресурсах и материалах для добычи сырья, получения материалов, изготовления коллекторов, гелиостатов, иной аппаратуры, их перевозки. Электрическая энергия, рожденная лучами Солнца, пока еще обходится намного дороже, чем энергия, получаемая обычными методами. Ученые надеются, что опыты и эксперименты, которые проводятся в настоящее время на станциях и опытных установках, помогут решить существующие экономические и технические проблемы.

Не смотря ни на что, станции, преобразующие солнечную энергию, возводятся, и они работают.

При помощи гелиоустановок энергия солнечного света преобразуется в электрическую или тепловую энергию, удобную для практического использования. В южных областях нашей страны существует множество солнечных систем и установок. С их помощью осуществляется горячее водоснабжение, отопление и кондиционирование воздуха в общественных и жилых помещениях, отопление животноводческих теплиц и ферм, сушка сельскохозяйственной продукции, подъем и опреснение минерализованной воды, термообработка строительных конструкций.

В нашей стране с начала 50-х годов космические летательные аппараты в качестве главного источника энергопитания используют солнечные батареи, преобразующие энергию солнечной радиации непосредственно в электроэнергию. Они являются незаменимым источником электричества в ракетах, спутниках и межпланетных автоматических станциях.

Освоение пространства космоса дает возможность разрабатывать проекты солнечно-космических электростанций для обеспечения энергией Земли. В отличие от земных станций, эти станции будут не только получать максимально плотный поток теплового излучения Солнца, но и не зависеть от смены дня и ночи, погодных условий. Ведь в космосе Солнце светит с постоянной интенсивностью.

Продолжается исследование возможностей более широкого применения гелиоустановок: «солнечные» крыши на домах для тепло- и энергоснабжения, установка «солнечных» крыш на автомобилях позволит подзаряжать аккумуляторы, «солнечные» фермы в сельской местности и т.д.

Энергетики и ученые продолжают искать новые более дешевые возможности применения энергии солнечного света. Появляются новые идеи и проекты.

Солнечная станция — АльтЭнерго

Солнечные батареи (фотоэлектрический преобразователь) или ФЭП служат для преобразования солнечной энергии в электрическую.

Солнечное излучение — один из наиболее перспективных источников энергии будущего. Преобразование солнечной энергии может осуществляться двумя основными способами: фотоэлектрическим (прямое преобразование световой энергии в электрическую) и фототермическим (преобразование световой энергии в тепловую, а затем, при необходимости, в электрическую).

Фотоэлектрические станции – это установки, принцип действия которых состоит в прямом преобразовании солнечного света в постоянный электрический ток. Энергия может использоваться как напрямую, так и запасаться в аккумуляторных батареях. Для получения переменного тока необходимо использовать преобразователи – инверторы.

Солнечные электростанции могут подключаться к электрическим сетям и передавать в них выработанную энергию, а также использоваться в качестве автономного или резервного источника питания.

Виды солнечных батарей

  1. Фотоэлектрические преобразователи. Полупроводниковые устройства, прямо преобразующие солнечную энергию в электричество (Солнечные элементы). Несколько объединённых СЭ называются солнечной батареей.
  2. Гелиоэлектростанции (ГЕЭС). Солнечные установки, использующие высококонцентрированное солнечное излучение в качестве энергии для приведения в действие тепловых и др. машин (паровой, газотурбинной, термоэлектрической и др.).
  3. Солнечные коллекторы (СК). Солнечные нагревательные низкотемпературные установки.
  4. Органические батареи. Устройства преобразующее солнечные лучи в электричество с помощью генетически модифицированных клеток, напечатанных на тонком пластике с проводником.

ООО «АльтЭнерго» установило на х. Крапивенские Дворы Яковлевского района Белгородской области солнечный парк, состоящий из поликристаллических и аморфных солнечных панелей. Поликристаллические состоят из распиленного на пластины полупроводникового кремния. При попадании на их поверхность солнечного света в устройстве начинается движение электронов, вырабатывается постоянный электрический ток, который затем преобразуется в переменный.

В устройствах аморфного типа полупроводники в вакууме расщепляются на мельчайшие частицы, и воздействие света становится наиболее интенсивным, поэтому аморфные источники обладают высокой производительностью и могут работать при плохих погодных условиях и слабой освещённости.

подарок с небес или посредственное благо? / Аналитика

Каждый день эволюции приносит человечеству много приятных и не очень приятных сюрпризов. За покорение очередной вершины прогресса обязательно приходится чем-то платить. Известная еще со школьной скамьи истина о безграничном характере потребностей человека, для реализации которых требуется неимоверное количество отнюдь не безграничных ресурсов, заставляет нас ежедневно искать новые пути восполнения запасов благ, необходимых одним людям для существования, а другим — для удовольствия. И речь здесь идет не только о предметах роскоши, но и о простых средствах поддержания жизнедеятельности каждого из нас. Возьмем, к примеру, электроэнергию. К сожалению, сегодня человек уже не замечает своей абсолютной зависимости от электроэнергии, а значит, и от ее источников, которые иногда просто подводят в самый неподходящий момент. Ярким примером могут служить аварии на электростанциях, когда города на несколько часов остаются без «света». Панический страх, свет фонариков и полная беспомощность – вот что значит оказаться без поддержки энергии на час-другой. Жаль, но у человека не всегда хватает времени подумать, что же будет дальше. Во второй половине XX века экологи планеты серьезно обеспокоились проблемами, связанными с привычными способами добычи электроэнергии – уничтожением экосистем гидроэлектростанциями, утилизацией радиоактивных отходов АЭС. Вдобавок, ситуацию усугублял тот факт, что запасы ископаемых источников энергии (нефть, газ), цены на которые растут не по дням, а по часам, через пару десятков лет вовсе могут иссякнуть. Доказательством этому могут послужить результаты масштабного исследования, проведенного аналитиками и учеными: Быстрее всего закончится нефть. В мире ежегодно потребляется столько нефти, сколько ее образуется в природных условиях за 2 млн лет. Урана хватит еще на 64 года, а углем, к счастью, смогут воспользоваться даже наши внуки и правнуки. Природные катаклизмы, климатические аномалии окончательно подтвердили опасения экспертов. Человек наконец-то понял, что нужно искать иной путь, и пусть на первых порах технологии будут дорогими, не такими эффективными, но все же безопасными для природы. Среди множества предложенных вариантов перехода к «безопасной энергетике» особое значение ученые придают энергии Солнца. Почему? Чтобы найти ответ на этот вопрос, попробуем разобраться, есть ли у солнечной энергетики шансы на будущее, каковы перспективы отрасли, чем актуален переход к «солнечным» технологиям в наше время для индивидуального потребителя. Солнце. Источник жизни и жесткий убийца, дающий возможность родиться и вырасти каждому живому организму на Земле уже на протяжении нескольких миллиардов лет. Всерьез о технологическом «приручении» солнечного света человек начал задумываться только в прошлом столетии. Как заставить солнце работать на себя, как сделать процесс извлечения энергии из солнечных лучей несложным, рентабельным и дешевым?

Страницы истории

В далеком 1839 году Александр Эдмон Беккерель (Весquerel) открыл фотогальванический эффект. Спустя 44 года Чарльзу Фриттсу (Charles Fritts) удалось сконструировать первый модуль с использованием солнечной энергии, а основой для него послужил селен, покрытый тончайшим слоем золота. Ученый установил, что такое сочетание элементов позволяет, хоть и в минимальной степени (около 1%), преобразовывать энергию солнца в электричество. Именно 1883 год принято считать годом рождения эры солнечной энергетики. Однако так думают не все. В научном свете бытует мнение, что «отцом» эпохи солнечной энергии является не кто иной, как сам Альберт Эйнштейн. В 1921 году Эйнштейн был удостоен Нобелевской премии. Многие считают, что эту награду великий ученый XX века получил за обоснование сформулированной им теории относительности, но это не так. Оказывается, премию физик получил именно за объяснение законов внешнего фотоэффекта. В течение ста лет развитие отрасли переживало то резкие, стимулированные учеными, инвестициями частных и государственных структур подъемы, то горькие падения, заставившие общество забыть о «солнечных технологиях» на годы.

«За» и «против» солнечной энергии

Идеальна ли солнечная энергетика с технической и экономической точки зрения? К сожалению, не совсем. Мы постараемся выделить основные преимущества и недостатки этого способа добычи энергии. Начнем с положительных сторон. Во-первых, «сырье», т.е. солнечный свет, никогда не закончится. Вторым плюсом солнечной энергии является ее общедоступность, так как солнце светит на юге и западе, в Африке и Европе. Противоречивым является вопрос абсолютной безопасности этих технологий для окружающей среды. Конечно, это не атомная энергетика и не добыча нефти, газа, однако на данном этапе развития «солнечных» технологий при изготовлении батарей используются вредные вещества, которые тем или иным образом могут навредить природе. Уже готовые образцы (фотоэлементы) содержат ядовитые вещества, такие как свинец, кадмий, галлий, мышьяк. Что касается срока службы преобразователей (30 – 50 лет), то здесь возникает проблема последующей переработки отживших свое модулей, а решение вопроса их утилизации до сих пор не найдено. Явным недостатком процесса добычи энергии является так называемая непостоянность. Солнечные системы не способны работать ночью, а вечером и в утренних сумерках эффективность станций падает в несколько раз. Серьезное влияние оказывают и погодные факторы. Многие сетуют на относительную дороговизну солнечных элементов, недостаточную эффективность в плане материальных затрат и окупаемости (на данный момент). «Подводным камнем» функционирования современных «солнечных ферм» становится проблема технической поддержки и обслуживания. Разработчики утверждают, что интенсивный нагрев фотоэлементов существенно снижает эффективность системы в целом, поэтому здесь нужно предусматривать решение проблемы организации охлаждения модулей. Также солнечные батареи необходимо периодически чистить от пыли и грязи, а в случае работы с установкой площадью несколько квадратных километров с очисткой могут возникнуть значительные сложности. У идеальной, на первый взгляд, технологии добычи энергии даже сегодня имеется целый ряд недостатков, однако можно быть уверенными в том, что это всего лишь индикатор совершенствования солнечной энергетики. Каждый день технологического прогресса сможет искоренять один недостаток за другим, поэтому это вопрос времени.

Как это работает

Многие считают, что стандартная солнечная батарея представляет собой нечто сложное, и принцип ее работы может понять только инженер-физик, но это не так. В качестве примера рассмотрим принцип работы фотоэлектрического преобразователя (ФЭП). Это полупроводниковые устройства, напрямую преобразовывающие солнечную энергию в электричество. С точки зрения экономичности, использование именно этого типа солнечных батарей для частного пользования в наше время наиболее актуально, так как здесь мы имеем дело с прямым, одноступенчатым «переходом» солнечной энергии в электрическую. Согласно данным исторических источников, первые фотоэлектрические элементы были сконструированы инженерами Bell Labs в 1950 году для использования в космической промышленности. Итак, процесс перехода энергии в фотоэлектрическом преобразователе из одного состояния в другое основан на так называемом фотовольтаическом эффекте, возникающем в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного света. Нужно сказать, что эффективность преобразования зависит от электрофизических характеристик полупроводниковых элементов, оптических свойств преобразователя, среди которых самым важным является фотопроводимость, обусловленная явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их светом. Вкратце принцип работы ФЭП можно объяснить на примере преобразователей с p — n-переходом, наиболее распространенных в солнечной энергетике. Напомню, что p — n-перехо́д, или электронно-дырочный переход — это область полупроводника, в которой имеет место пространственное изменение типа проводимости от электронной n к дырочной p. На схеме изображен участок преобразователя, состоящий из двух неоднородных полупроводников (Negative Semiconductor, Positive Semiconductor). Во время облучения модуля солнечным светом у границы n- и p-слоёв в результате «перетечки» зарядов образуются объединенные зоны с некомпенсированным объёмным положительным зарядом в n-слое и объёмным отрицательным зарядом в p-слое. Таким образом, на этом переходе возникает барьер (разность потенциалов). Именно благодаря этой особенности p — n-перехода и можно объяснить факт возникновения фото-электродвижущей силы при облучении преобразователя солнечным светом.

Сырье, или Из чего делают солнечные батареи

Затронем проблему сырья. Ученые заявляют, что кремний (основной ресурс для производства большинства типов солнечных батарей) — второй по распространенности элемент на нашей планете. На кремний приходится более четверти общей массы земной коры, но на какой кремний? Дело в том, что в большинстве случаев это вещество встречается в виде окиси — SiO2 (припоминаете песок из детской песочницы?), а вот добыть чистый силициум (Silicium так химики называют кремний) из этого соединения сложно, даже проблематично. Здесь имеют место стоимостные факторы, особенности технологий. Интересно отметить, что себестоимость чистого «солнечного» кремния равна себестоимости урана для АЭС, вот только запасов кремния на нашей планете в 100 тысяч раз больше. По причине дороговизны кремния, отражающейся на розничной цене солнечных элементов, исследовательские центры на протяжении многих лет работают над поиском достойной альтернативы. К примеру, немецкие ученые Института Физической электроники в Штутгарте предложили использовать вместо кремния синтетические волокна, способные под воздействием света генерировать электрический ток. Новые разработки хоть и не могут похвастаться высокими показателями КПД, но они дешевы и подходят для питания маломощных цифровых устройств. Рубашка из «синтетической» ткани может обеспечить энергией карманный ПК, мобильный телефон или MP3-плеер. Подумать только, а если мореплавателям попробовать сшить парус из такого вот полотна? На обеспечение энергией бортовой электроники уж точно хватит. Сегодня, в эпоху нанотехнологий, когда человек с легкостью завоевывает микромир, научные вклады инженеров могут в несколько раз ускорить процесс развития «солнечной» отрасли. Ярким примером тому может послужить заявление сотрудников норвежской компании Scatec AS. Ученые уверены, что панели, изготовленные с применением нанотехнологий, позволят снизить стоимость солнечной энергии по сравнению с распространенными сейчас фотогальваническими ячейками в 2 раза.

Технологии солнечной энергетики

Более чем за полвека ученые перепробовали огромное количество различных вариантов и способов добычи и использования солнечной энергии. Дорогие и малоэффективные технологии уступали место привлекательным и дешевым разработкам, которые не прекращают совершенствоваться на протяжении многих лет. Выделим самые распространенные группы технологий «солнечной» отрасли и постараемся выявить наиболее привлекательные варианты для потребителя. Для начала стоит определиться с классификацией «солнечных» технологий, разделенных учеными на 4 группы: активные, пассивные, непосредственные (или «прямые») и непрямые (косвенные). Активные – вместе с преобразователями задействуются механизмы, электромоторы, помпы. Солнечная энергия используется для нагрева воды, освещения, вентиляции. Пассивные – отличаются от активных отсутствием в контурах систем каких-либо механизмов, движущих частей. Особенностью построения пассивных солнечных структур для организации систем вентиляции, отопления является подбор соответствующих по физическим параметрам строительных материалов, специфическая планировка помещения, размещение окон. К непосредственным или «прямым» технологиям относят системы, преобразовывающие солнечную энергию в ходе одного уровня или этапа. К группе «непрямых» технологий принадлежат системы, процесс функционирования которых включает в себя многоуровневые преобразования и трансформации для получений требуемой формы энергии. Исходя из выше представленной классификации групп технологий солнечной энергетики, можно с легкостью охарактеризовать сферы деятельности человека, где энергия солнца получила наибольшее распространение.

Системы естественного освещения

Один из методов применения пассивных технологий солнечной энергетики для обустройства офисов и жилых помещений. Суть этого метода заключается в использовании солнечного света в качестве альтернативы электрическим лампам и светильникам. Необходимость построения систем естественного освещения нужно продумывать на начальных стадиях планировки здания, так как здесь очень важную роль играет структура крыши дома, расположение окон. Помимо эстетического и психологического удовлетворения, системы естественного освещения могут помочь владельцам сэкономить на электричестве и выделиться среди когорты ценителей необычных архитектурных решений. Главным недостатком этого метода пассивных технологий солнечной энергетики является сложность разработки и реализации.

«Кухонная» солнечная энергия

В далеком 1767 году Орас Бенедикт де Соссюр (Horace-Bénédict de Saussure) для нужд альпинистской деятельности сконструировал печь для приготовления пищи силой солнечных лучей. Сегодня усовершенствованная «солнечная» утварь широко используется в развивающихся странах. Нужно сказать, что такие устройства могут стать отличной альтернативой практики сжигания дров и угля, способствуя улучшению экологической ситуации.

Солнечные нагревательные установки

В данном случае солнечная энергия используется для нагрева воды в резервуарах, в основном для хозяйственных нужд. Интересно отметить, но первые такие установки начали продаваться в США еще в конце XIX века. Солнечные коллекторы пользовались широкой популярностью среди населения разных стран вплоть до 1920 года, пока не были вытеснены дешевыми и практичными горючими жидкостями (в то время бензину, как промежуточному продукту переработки нефти, еще не успели найти применение). Сегодня мировым лидером по использованию таких установок является Китай, где солнечные нагреватели занимают 80% сегмента этого специфического рынка. Отмечу, что с технической точки зрения эффективность коллекторов находится на довольно высоком уровне (87%). Солнечные нагревательные преобразователи служат отличными заменителями газовых колонок в быту, обеспечивая потребителей горячей водой для бассейнов и душевых. Известно, что с помощью особых конструкций коллекторов можно также качать воду из глубоких колодцев, обессоливать ее; сушить фрукты, овощи и даже замораживать продукты.

Гелиоконцентраторы

Каждый из нас с детства помнит немного опасные игры с собирательной линзой и солнечными лучами, когда в жаркий день можно было в считанные минуты поджечь бумагу или что-то «нарисовать» на школьном подоконнике. Ученые и инженеры, использующие метод фокусировки солнечных лучей для выработки электричества или тепла, по причине дороговизны и сложности изготовления огромных линз, используют массивы вогнутых зеркал (классические зеркальные панели или листы полированного алюминия). Зеркала являются составной частью гелиоконцентратора – установки, собирающей параллельные солнечные лучи в одной точке. Если в эту точку-фокус поместить трубу с теплоносителем (водой или другой жидкостью), она нагреется. Нужно сказать, что наибольшей эффективности работы таких установок можно добиться в южных широтах, однако в умеренной полосе гелиоконцентраторы пользуются не меньшей популярностью. К примеру, сейчас в Испании более 6000 домов города Севилья обеспечиваются электроэнергией, вырабатываемой гигантской гелиоэлектростанцией: 40-этажная установка фокусирует свет более чем из 600 зеркал, каждое из которых имеет площадь 120 квадратных метров. В этом году португальские энергетики практически побили мировой рекорд, соорудив исполинский массив из 52 тысяч солнечных батарей. Электростанция, занимающая площадь 60 гектар, вырабатывает 11 МВт энергии и обеспечивает светом 8000 домов. По словам разработчиков, эта электростанция должна производить 20 гигаватт-часов электричества, тем самым, сокращая выбросы углекислого газа в атмосферу на 13 тысяч тонн в год.

Солнечная энергетика сегодня: достижения и перспективы

Отвечая на вопрос заинтересованности ученых и государственных структур в солнечной энергии в наше время, можно с уверенностью сказать, что сейчас мы переживаем бум развития этой отрасли. Инженеры не перестают радовать потребителей новыми достижениями в этой сфере, делая энергию солнца доступнее, безопаснее и проще. Совсем недавно американские ученые выступили с громким заявлением в ближайшее время заменить арабскую нефть солнечной энергией Калифорнии. Нужно сказать, что тенденция роста цен на ископаемое топливо стимулирует и в некоторой степени оправдывает высокие затраты частных и государственных инвесторов на развитие и внедрение «солнечных» технологий. К примеру, фонды Khosla Ventures и Kleiner, Perkins, Caufield & Byers в этом месяце выделили американской компании Ausra, специализирующейся на изготовлении преобразователей солнечной энергии, 40 миллионов долларов на развитие отрасли. Не секрет, что в определенной мере заинтересованность общества в этом альтернативном источнике энергии является следствием обеспокоенности людей промышленными и транспортными выбросами парниковых газов – одной из причин глобальных изменений климата. К счастью, регулирующие структуры с каждым годом ужесточают требования по выбросам в атмосферу газов к государствам и отдельным компаниям. Предприниматели, уже сегодня способные предвидеть успешное будущее солнечной энергетики, готовы вкладывать в отрасль крупные деньги. К примеру, в конце лета стало известно, что группа инвесторов из Саудовской Аравии собирается запустить промышленное производство элементов солнечных батарей в Германии. Объем вкладываемых средств может превысить 450 миллионов евро. Отметим, что на данном этапе развития отрасли Германия является привлекательной площадкой для построения «солнечного» бизнеса, так как здесь, помимо масштабных государственных программ по распространению солнечных технологий среди населения (компенсация затрат на обслуживание фотоэлектрических установок, например), льготы предоставляются и компаниям-разработчикам. Очевидно, данный проект оправдает себя на все 100%. Поводом для таких утверждений может послужить стратегия изготовления именно тонкопленочных элементов солнечных батарей, в которых используется аморфный кремний. Если сравнивать эти технологии с обычными солнечными фотоэлементами, производимыми с применением чистого кремния, новые разработки потребляют в 200 раз меньше сырья, и поэтому выгодны.

Стратегия и тактика частного бизнеса по «производству солнечной энергии»

В наши дни, особенно в развитых странах, большой популярностью пользуются так называемые приватные или частные солнечные установки. В некоторой мере «семейная добыча» электричества посредством гелиоустановок превратилась в достаточно стабильный и прибыльный бизнес. Конечно, здесь важно учитывать большое количество специфических факторов (географическое расположение, климат, политика, рыночная ситуация), однако в США и в некоторых европейских странах много фермеров, доселе занимавшихся выращиванием скота, сегодня переоборудовали пастбища в поля для сборки солнечной энергии. Стратегия такого бизнеса проста – предприимчивые люди не только используют солнечное электричество без ущерба для собственного бюджета, но и продают излишки энергии государственным структурам. К примеру, в Германии службы скупают солнечное электричество у фермеров, частных лиц, а потом продают его населению по низкой цене. Более того, стать участником этого специфического рынка может практически каждый – бизнесмены, устанавливающие фотоэлектрические преобразователи на крыши офисов, владельцы земельных участков. При нынешних ценах стандартная солнечная установка окупается за 8 с лишним лет.

Индивидуальная солнечная энергия

Немного отвлечемся от глобальных государственных программ, огромных массивов солнечных установок, мегаватт электричества и постараемся разобраться, чем солнечная энергия привлекательна сегодня для индивидуума, продвинутого в плане ИТ. Не каждый из нас ежесекундно задумывается о вредном влиянии на природу атомной энергетики или выбросов газов. Современный человек, решая задачу приобщения к чему-то новому и революционному, в первую очередь задается вопросом – «Смогу ли я на этом заработать или сэкономить, удобно ли это; может, лучше остаться при своем, уже существующем и привычном раскладе?» Разработчики, занимающиеся внедрением «солнечных» решений на рынок, в первую очередь делают акцент на том, что с их инновационными продуктами у пользователя появится возможность не только в некоторой мере поспособствовать стабилизации экологической ситуации в регионе, стране, но и неплохо сэкономить. К примеру, создатели фотогальванической мыши Sole Mio утверждают, что технологии, реализованные в новинке, позволяют экономить сотрудникам компаний на сотнях миллионов батареек. «Солнечные» технологии нашли свое применение и в транспортной промышленности. Более того, этот сегмент в несколько раз старше сферы «потребительской» солнечной энергетики. Об автомобилях, работающих на энергии солнца, говорили еще 20 лет назад, однако дороговизна и некая непрактичность воплощения проектов энтузиастов в жизнь заставляли большинство автомобилестроителей раз за разом откладывать конвейерное производство таких систем. Сегодня же уровень научно-технического прогресса предоставляет инженерам оптимум возможностей, необходимый для реализации самых смелых концептов. Ярким тому примером может послужить детище компании SunRed — Solar Bikе — прототип мотороллера с электродвигателем на фотогальванических элементах. В отличие от большинства не совсем удачных предшественников, Solar Bike выглядит стильно и немного напоминает раковину улитки. Только такая конструкция позволила разработчикам разместить на шасси двухколесного средства передвижения комплекс из фотоэлементов общей площадью 2,32 квадратных метра. Двигатель мотороллера дает возможность проехать на полностью заряженном аккумуляторе до 20 километров со скоростью 48 км/ч, что вполне приемлемо для поездок по городу. Этой осенью на очередном автошоу в Токио компания Mitsubishi пообещала показать посетителям несколько свежих «зеленых» концептов, среди которых самым ожидаемым считается автомобиль i MiEV (Mitsubishi innovative Electric Vehicle), работающий на энергии солнца и ветра. Этот миниатюрный 2-местный спорткар будет работать на 3 аккумуляторах. Два аккумулятора, приводящие в движение передние колеса, имеют мощность 20 кВт, а третий, мощностью 47 кВт, предназначен для задних колес. Трудно поверить, но такой, на первый взгляд, небольшой потенциал позволяет разогнать i MiEV до скорости 180 км/ч, что для городских поездок более чем достаточно. Батареи накапливают энергию посредством солнечной батареи, расположенной на крыше авто, а также используют нескольких воздушных турбин в передней части «машинки».

В качестве итога: солнечная энергетика и Россия

В завершение хотелось бы затронуть вопрос развития солнечной энергетики именно в России, стране с огромным энергетическим потенциалом, но, в то же время, со всеобщими экологическими и социальными проблемами. Одной из причин заинтересованности российских ученых в энергии солнца является интенсивный рост затрат на добычу и транспортировку угля, нефти и газа. Более того, дома 20 миллионов россиян до сих пор не снабжены системами централизованного электро- и теплоснабжения. Аналитики утверждают, что на данном этапе освоение рынка солнечной энергии в России стоит начинать с внедрения простых установок для нагрева воды сезонного типа. Особенно актуальна эта стратегия в регионах, где солнечным установкам придется практически на равных конкурировать с электронагревателями, работающими от дорогой электроэнергии. И делать это можно не только на юге страны, где тепло, но и в северных, западных регионах. По словам скептиков, географическое расположение России не позволяет в полной мере использовать потенциал поступающей солнечной радиации. Однако недавнее исследование специалистов Института высоких температур Российской академии наук (ИВТ РАН) подтвердило абсолютную несостоятельность этой гипотезы. В то же время, работающий в этой сфере эксперт Антон Данилов-Данильян, являющийся руководителем экономической рабочей группы при администрации президента РФ и председателем экспертного совета «Деловой России», отмечает, что наиболее выгодно устанавливать солнечные преобразователи в Ставрополье, Краснодарском крае, Ростовской области, Калмыкии, Астрахани, Саратовской, Самарской, Пензенской, Волгоградской, Оренбургской областях. В одном из своих интервью Данилов-Данильян отметил, что по сравнению с ядерной энергетикой у «солнечной» отрасли есть очевидные преимущества. Помимо огромных рисков, атомная энергетика требует гигантской площади на один мегаватт выходной мощности, да и в ее экологичности уверены не многие. Как видим, все еще противоречивая солнечная энергетика только начинает завоевывать рынки стран с рыночной экономикой и только развивающихся государств. Уверен, успех развития этой отрасли напрямую будет зависеть от того, как быстро мы сможем найти ответ на вопрос «Что делать с добытой фотоэлектрическими преобразователями энергией, когда зайдет солнце?», т.е. чем быстрее человек научится оперировать с энергией солнца, «укротит» ее, тем быстрее она искоренит уже устаревшие технологии. Источники информации:

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Что такое солнечная энергия? Объяснение солнечной энергии

Время чтения: 4 минуты

Солнечная энергия — это самый богатый энергетический ресурс на Земле. Его можно уловить и использовать по-разному, и как возобновляемый источник энергии — важная часть нашего будущего экологически чистой энергии.

Узнайте, сколько будут стоить солнечные панели в вашем районе в 2021 году

Что такое солнечная энергия? Основные выводы

  • Солнечная энергия исходит от солнца и может быть получена с помощью различных технологий, в первую очередь солнечных панелей
  • «Фотоэлектрический эффект» — это механизм, с помощью которого кремниевые солнечные панели используют солнечную энергию и генерируют электричество.
  • Хотите взять Польза солнечной энергии для себя? Присоединяйтесь к EnergySage Marketplace, чтобы сравнить цены на солнечную энергию для вашей собственности.

Солнечная энергия: что это такое и как она работает?

Солнце делает больше, чем просто для нашей планеты, чем просто дает свет в дневное время — каждая частица солнечного света (называемая фотоном), достигающая Земли, содержит энергию, питающую нашу планету.Солнечная энергия является основным источником, отвечающим за все наши погодные системы и источники энергии на Земле, и каждый час на поверхность планеты попадает достаточно солнечной радиации, чтобы теоретически удовлетворить наши глобальные потребности в энергии почти на целый год.

Откуда вся эта энергия? Наше Солнце, как и любая звезда в галактике, похоже на массивный ядерный реактор. Глубоко в ядре Солнца реакции ядерного синтеза производят огромное количество энергии, которая излучается наружу от поверхности Солнца в космос в виде света и тепла.

Солнечная энергия может быть использована и преобразована в полезную энергию с помощью фотоэлектрических или солнечных тепловых коллекторов. Хотя солнечная энергия составляет лишь небольшую часть от общего глобального энергопотребления, снижение стоимости установки солнечных панелей означает, что все больше и больше людей в большем количестве мест могут использовать солнечную энергию. Солнечная энергия — это экологически чистый возобновляемый источник энергии, который играет важную роль в глобальном энергетическом будущем.

Использование солнечной энергии для получения полезной энергии

Есть много способов использовать энергию солнца.Два основных способа использования солнечной энергии — это фотоэлектрические системы и солнечные тепловые системы для улавливания тепла. Фотоэлектрические элементы гораздо более распространены для небольших электроэнергетических проектов (например, для установки солнечных панелей в жилых домах), а улавливание солнечного тепла обычно используется только для производства электроэнергии в больших масштабах в солнечных установках. Помимо выработки электроэнергии, более низкие колебания температуры в солнечных тепловых проектах могут использоваться для отопления и охлаждения.

Солнечная энергия — один из самых быстрорастущих и дешевых источников энергии в мире, и в ближайшие годы он будет быстро распространяться.По мере того, как технология солнечных панелей совершенствуется с каждым годом, экономические выгоды от использования солнечной энергии улучшаются, добавляя к экологическим преимуществам выбора чистого возобновляемого источника энергии.

Фотоэлектрическая солнечная энергия

Обычный способ для владельцев недвижимости воспользоваться преимуществами солнечной энергии — это фотоэлектрическая (PV) солнечная система. С помощью солнечной фотоэлектрической системы солнечные панели преобразуют солнечный свет прямо в электричество, которое можно немедленно использовать, хранить в солнечной батарее или отправлять в электрическую сеть для получения кредитов на ваш счет за электричество.

Солнечные панели преобразуют солнечную энергию в полезную электроэнергию с помощью процесса, известного как фотоэлектрический эффект. Попадающий солнечный свет попадает на полупроводниковый материал (обычно кремний) и выбивает электроны, приводя их в движение и генерируя электрический ток, который может быть уловлен с помощью проводки. Этот ток известен как электричество постоянного тока (DC) и должен быть преобразован в электричество переменного тока (AC) с помощью солнечного инвертора. Это преобразование необходимо, поскольку U.Электрическая сеть С. работает на электричестве переменного тока, как и большинство бытовых электроприборов.

Солнечная энергия может быть получена во многих масштабах с помощью фотоэлектрических элементов, и установка солнечных панелей — это разумный способ сэкономить деньги на счетах за электроэнергию, уменьшив вашу зависимость от невозобновляемых ископаемых видов топлива. Крупные компании и электроэнергетические компании также могут получить выгоду от производства фотоэлектрической солнечной энергии, установив большие солнечные батареи, которые могут обеспечивать работу компании или поставлять энергию в электрическую сеть.

Солнечная тепловая энергия

Второй способ использования солнечной энергии — это улавливать тепло от солнечного излучения напрямую и использовать это тепло различными способами. Солнечная тепловая энергия имеет более широкий спектр применения, чем фотоэлектрическая система, но использование солнечной тепловой энергии для производства электроэнергии в небольших масштабах не так практично, как использование фотоэлектрических систем.

Используется три основных типа солнечной тепловой энергии: низкотемпературная , используемая для отопления и охлаждения; среднетемпературный , используется для нагрева воды; и высокотемпературный , используемый для выработки электроэнергии.

Низкотемпературные солнечные тепловые системы включают нагрев и охлаждение воздуха в качестве средства контроля микроклимата. Примером этого типа использования солнечной энергии является проектирование пассивных солнечных батарей. В домах, построенных для пассивного использования солнечной энергии, солнечные лучи пропускаются в жилое пространство для обогрева помещения и блокируются, когда его необходимо охладить.

Среднетемпературные солнечные тепловые системы включают солнечные системы водяного отопления. В солнечной установке для горячего водоснабжения солнечное тепло улавливается коллекторами на крыше.Затем это тепло передается воде, протекающей по трубопроводу вашего дома, поэтому вам не нужно полагаться на традиционные методы нагрева воды, такие как водонагреватели, работающие на масле или газе.

Высокотемпературные солнечные тепловые энергетические системы используются для производства электроэнергии в больших масштабах. В солнечной теплоэлектростанции зеркала фокусируют солнечные лучи на трубках, содержащих жидкость, которая может хорошо удерживать тепловую энергию. Затем эту нагретую жидкость можно использовать для превращения воды в пар, который затем может вращать турбину и генерировать электричество.Этот тип технологии часто называют концентрированной солнечной энергией.

Воспользуйтесь преимуществами солнечной энергии на своей собственности

Лучший способ для частных владельцев недвижимости сэкономить деньги с помощью солнечной энергии — это установить в доме солнечную фотоэлектрическую систему. Чтобы найти подходящую систему по правильной цене, вам следует делать покупки на EnergySage Solar Marketplace. После регистрации вы получите бесплатные расценки на солнечную батарею от ближайших к вам квалифицированных и прошедших предварительную проверку специалистов по установке солнечных батарей. Просмотр котировок в нашей настройке «яблоки к яблокам» — отличный способ понять предложения и сравнить ключевые показатели, такие как удовлетворенные потребности в энергии и стоимость ватта.

низкое содержание cvr

экологическое содержание

Узнайте, сколько будут стоить солнечные панели в вашем регионе в 2021 году

Что такое солнечная энергия? | Solar Defined: плюсы и минусы

Солнечная энергия использует солнечный свет и тепло для производства возобновляемой или «зеленой» энергии. Наиболее распространенная форма солнечной энергии — это солнечные панели или фотоэлектрические элементы. На фотоэлектрических электростанциях они расположены почти вплотную друг к другу, чтобы улавливать солнечный свет на больших полях.Вы также будете иногда видеть их на крышах домов и других зданий. Ячейки созданы из полупроводниковых материалов. Когда солнечные лучи попадают на клетки, они отделяют электроны от их атомов. Это позволяет электронам проходить через ячейку и генерировать электричество.

В гораздо большем масштабе солнечные коллекторы могут одновременно вырабатывать электроэнергию для тысяч людей. Солнечно-тепловые электростанции используют различные методы для производства энергии с использованием солнца. Солнечная энергия используется для кипячения воды, которая, в свою очередь, приводит в действие паровую турбину, вырабатывая ее аналогично угольным или атомным электростанциям.

За и против солнечной энергии

Солнечная энергия имеет плюсы и минусы. Важно найти энергию, которая работает на вас, и определение того, впишется ли солнечная энергия в ваш повседневный образ жизни, является приоритетом. Вот несколько факторов, которые следует учитывать при принятии решения о том, какой вариант энергии подходит вам.

Преимущества солнечной энергии Недостатки солнечной энергии
Снижает ваши счета за электроэнергию Дорогие первоначальные инвестиции
Экологичность Ночью не сработает
приближает нас к энергетической независимости Ограниченное хранилище энергии
Устойчивое развитие Ограничения пространства
Низкие эксплуатационные расходы Не на 100% экологически чистый
Выгода для электросети Зависит от местоположения

Преимущества

У питания вашего дома солнечной энергией много преимуществ, но мы сузили список до самых важных.Вот некоторые преимущества перехода вашего дома или бизнеса на солнечную энергию.

снижает ваш счет за электричество

Уменьшение ежемесячных счетов за электроэнергию является приоритетной задачей для большинства домов, а выработка собственной энергии за счет энергии солнца — простой способ уменьшить ваши счета за электроэнергию.

Солнечная энергия не только экономит деньги, но и помогает вам зарабатывать больше. Некоторые солнечные энергетические системы являются кандидатами на льготы, скидки и федеральные налоговые льготы на уровне штата. Чтобы соответствовать требованиям, система должна быть сертифицирована Solar Rating and Certification Corporation (SRCC) или аналогичной службой, одобренной правительством вашего штата.[1] Поскольку вы выбираете более безопасный и экологически чистый вариант электроснабжения, правительство вознаградит вас снижением налогов, что поможет вам сэкономить деньги на установке.

Экологически чистый

Солнечная энергия имеет гораздо меньше выбросов углерода, чем стандартные формы незеленой энергии, которые в значительной степени зависят от ископаемого топлива. Выбросы парниковых газов незначительны, поскольку солнечная энергия не использует сжигание топлива. Каждый киловатт-час (кВтч) солнечной энергии существенно снижает выбросы парниковых газов, таких как CO2, и других опасных загрязнителей, таких как оксиды серы, оксиды азота и твердые частицы.[2] Чем больше людей выберет возобновляемые источники энергии, тем чище будет у нас воздух.

Двигает нас к энергетической независимости

Ограниченные ресурсы, такие как ископаемое топливо, однажды закончатся и не могут быть заменены, но солнце будет светить еще 5 миллиардов лет или около того. Сохранение независимости позволит нашим возобновляемым ресурсам расти по мере дальнейшего развития технологий и поиска новых способов включения возобновляемых источников энергии в повседневную жизнь.

Устойчивое развитие

Солнечная энергия может быть стабильным ресурсом на миллиарды лет.Это самый богатый энергетический ресурс на Земле — на Землю непрерывно падает 173 000 тераватт солнечной энергии. Это более чем в 10 000 раз превышает общемировое потребление энергии [3].

Низкие эксплуатационные расходы

На большинство систем солнечной энергии предоставляется очень расширенная гарантия — иногда до 25 лет. Техническое обслуживание обычно требует только ежегодной очистки, а солнечные фотоэлектрические и солнечные тепловые части нужно будет менять примерно каждые 10 лет. Здесь нет движущихся частей, поэтому меньше вещей, которые могут выйти из строя или выйти из строя.Поскольку солнечные энергетические системы просты в обслуживании, вам не придется тратить слишком много времени на ремонт. Это также делает солнечные энергетические системы привлекательным выбором для людей, которые не могут ремонтировать или обслуживать бытовую технику.

в пользу электросети

Поскольку солнечная энергия снижает нагрузку на электрическую сеть, некоторые штаты США предлагают политику чистых измерений. Политика чистого измерения позволяет тем, кто производит солнечную энергию, продавать избыточную электроэнергию коммунальному предприятию по розничной цене и получать кредит на счет за коммунальные услуги.Этот кредит компенсирует потребление электроэнергии потребителем в другое время дня или года, что снижает количество электроэнергии, которую вам необходимо получать (и оплачивать) от коммунального предприятия. (4)

Недостатки

Хотя есть много причин для перехода на экологически чистые возобновляемые источники энергии, солнечная энергия подходит не всем.

Существенные первоначальные инвестиции

Первоначальная установка солнечной энергетической системы может быть довольно дорогостоящей.Каждая компания предлагает разные варианты ценообразования. Стоимость может варьироваться в зависимости от вашего местоположения, количества необходимых солнечных панелей, требований к установке и оплаты труда. Это может быть трудным для некоторых домашних хозяйств, и получение ссуды или накопление долга по кредитной карте может быть единственным вариантом покупки.

Ночью не работает

Солнечная энергия использует коммунальные сети для выработки электроэнергии ночью, когда солнце не светит. Некоторые системы солнечных батарей имеют дополнительную резервную батарею, но не все доступны с этой опцией.Поэтому, когда солнце не светит, вам, как и всем остальным, придется полагаться на энергосистему.

Накопитель энергии

Если вы не используете солнечную энергию немедленно, ее придется хранить на батареях, что может быть дорогостоящим и занимать много места. Эти батареи заряжаются днем, так что у вас есть энергия для использования ночью.

Ограничения пространства

Чем больше вам нужно электричества, тем больше солнечных панелей вам понадобится, а значит, вам придется использовать больше места.Не на всех крышах достаточно места для установки того количества солнечных панелей, которое необходимо или требуется клиентам. Солнечные батареи также можно хранить во дворе, но для этого нужен доступ к большому количеству солнечного света, поэтому двора с деревьями будет недостаточно.

Местоположение имеет значение

Хотя солнце является обильным источником энергии, его интенсивность и доступность могут варьироваться во всем мире. В зависимости от того, где вы живете, ваши погодные условия могут быть более дождливыми и облачными, чем в других местах.В некоторых частях мира, например на Аляске, солнце не появляется в течение нескольких дней зимой, что может стать проблемой для тех, кто полагается на солнечные источники энергии.

Солнечные затмения также могут влиять на генераторы солнечной энергии. Во время затмения тем, у кого есть солнечные системы, необходимо будет получать энергию от других источников электричества, чтобы дополнить снижение солнечной энергии. [5]

Если вы живете в районе с низким уровнем солнечного света, планирование — это все. Имейте адекватные резервные батареи, чтобы пережить тяжелые времена.

Подходит ли вам солнечная энергия?

По мере того, как потребители энергии обращаются к более возобновляемым и экологически чистым вариантам энергии, важно различать их плюсы и минусы. Прежде чем переходить на новый, более экологичный источник энергии, постарайтесь составить бюджет, доступный для вас и вашей семьи. Затем посчитайте, сколько будет стоить вам вариант солнечной энергии в долгосрочной перспективе и сколько это позволит сэкономить с течением времени. Составьте список плюсов и минусов, которые предназначены специально для вас и вашей семьи, чтобы вы могли лучше понять, какие варианты более выгодны для вас по сравнению с другими.

Получено от justenergy.com

Ресурсов:

  1. Energy Star, Federal Tax Credits: Solar Energy Systems, получено с: https://www.energystar.gov/about/federal_tax_credits/solar_energy_systems
  2. Energy.gov, Преимущества бытовой солнечной энергии, получено с: https://www.energy.gov/energysaver/benefits-residential-solar-electricity
  3. Национальное управление океанических и атмосферных исследований, Энергия в сфере, Источник: https: // sos.noaa.gov/datasets/energy-on-a-sphere/
  4. Национальная конференция законодательных органов штата, 20 ноября 2017 г., Политика штата в области измерения нетто, получено с: http://www.ncsl.org/research/energy/net-metering-policy-overview-and-state-legislative-updates .aspx
  5. Управление энергетической информации США, 28.12.2017, солнечное затмение 21 августа повлияет на фотоэлектрические генераторы по всей стране, получено с: https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=34312

Солнечная энергия

Энергию можно использовать прямо от солнца, даже в пасмурную погоду.Солнечная энергия используется во всем мире и становится все более популярной для производства электроэнергии, отопления и опреснения воды. Солнечная энергия вырабатывается двумя основными способами:

Фотоэлектрические элементы (PV), , также называемые солнечными элементами, представляют собой электронные устройства, которые преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество. Современные солнечные элементы, вероятно, узнают большинство людей — они находятся в панелях, установленных на домах, и в калькуляторах. Они были изобретены в 1954 году в Bell Telephone Laboratories в США.Сегодня фотоэлектрическая энергия — одна из самых быстрорастущих технологий использования возобновляемых источников энергии, и она готова сыграть важную роль в будущей глобальной структуре производства электроэнергии.

Солнечные фотоэлектрические установки могут быть объединены для производства электроэнергии в промышленных масштабах или расположены в меньших конфигурациях для мини-сетей или личного использования. Использование фотоэлектрических солнечных батарей для питания мини-сетей — отличный способ предоставить доступ к электричеству людям, которые не живут рядом с линиями электропередачи, особенно в развивающихся странах с прекрасными ресурсами солнечной энергии.

Стоимость производства солнечных панелей резко упала за последнее десятилетие, что сделало их не только доступным, но и зачастую самым дешевым видом электроэнергии. Солнечные панели имеют срок службы примерно 30 лет и бывают разных оттенков в зависимости от типа материала, используемого в производстве.

Концентрированная солнечная энергия (CSP) , в которой используются зеркала для концентрации солнечных лучей. Эти лучи нагревают жидкость, которая создает пар для вращения турбины и выработки электроэнергии.CSP используется для выработки электроэнергии на крупных электростанциях.

Электростанция CSP обычно имеет поле зеркал, которое направляет лучи на высокую тонкую башню. Одним из основных преимуществ электростанции CSP перед солнечной фотоэлектрической электростанцией является то, что она может быть оборудована расплавом солей, в которых может накапливаться тепло, что позволяет вырабатывать электроэнергию после захода солнца.



Понимание того, как растения используют солнечный свет | MIT News

Растения полагаются на энергию солнечного света для производства необходимых им питательных веществ.Но иногда они поглощают больше энергии, чем могут использовать, и этот избыток может повредить критически важные белки. Чтобы защитить себя, они преобразуют избыточную энергию в тепло и отправляют ее обратно. При некоторых условиях они могут отвергать до 70 процентов всей поглощаемой солнечной энергии.

«Если бы растения не тратили так много солнечной энергии без необходимости, они могли бы производить больше биомассы», — говорит Габриэла С. Шлау-Коэн, доцент кафедры химии Кэбота по развитию карьеры.Действительно, по оценкам ученых, из водорослей можно вырастить на 30 процентов больше материала для использования в качестве биотоплива. Что еще более важно, мир может повысить урожайность сельскохозяйственных культур — изменение, необходимое для предотвращения значительного дефицита между производством сельскохозяйственной продукции и спросом на продукты питания, который ожидается к 2050 году.

Задача состояла в том, чтобы точно выяснить, как система фотозащиты растений работает на молекулярном уровне в первые 250 пикосекунд процесса фотосинтеза. (Пикосекунда — это триллионная секунды.)

«Если бы мы могли понять, как поглощенная энергия преобразуется в тепло, мы могли бы изменить этот процесс, чтобы оптимизировать общее производство биомассы и сельскохозяйственных культур», — говорит Шлау-Коэн. «Мы могли управлять этим переключателем, чтобы растения не боялись отключать защиту. Они все еще могут быть защищены до некоторой степени, и даже если несколько человек умрут, продуктивность оставшейся части населения возрастет ».

Первые шаги фотосинтеза

Критически важными для первых шагов фотосинтеза являются белки, называемые светособирающими комплексами или LHC.Когда солнечный свет падает на лист, каждый фотон (частица света) излучает энергию, которая возбуждает LHC. Это возбуждение переходит от одного LHC к другому, пока не достигает так называемого реакционного центра, где оно запускает химические реакции, в результате которых вода расщепляется на газообразный кислород, который выделяется, и положительно заряженные частицы, называемые протонами, которые остаются. Протоны активируют выработку фермента, который стимулирует образование богатых энергией углеводов, необходимых для подпитки метаболизма растений.

Но при ярком солнечном свете протоны могут образовываться быстрее, чем фермент может их использовать, а накапливающиеся протоны сигнализируют о том, что избыточная энергия поглощается и может повредить критически важные компоненты молекулярного механизма растения.Итак, у некоторых растений есть особый тип LHC, называемый комплексом сбора света, связанным со стрессом, или LHCSR, задача которого — вмешиваться. Если накопление протонов указывает на то, что собирается слишком много солнечного света, LHCSR переключает переключатель, и некоторая часть энергии рассеивается в виде тепла.

Это очень эффективная форма солнцезащитного крема для растений, но LHCSR не хочет отключать эту настройку тушения. Когда солнце светит ярко, LHCSR включил тушение. Когда проходящее облако или стая птиц блокируют солнце, оно может выключить его и впитать весь доступный солнечный свет.Но вместо этого LHCSR оставляет его включенным — на случай, если солнце внезапно вернется. В результате растения отвергают много энергии, которую они могли бы использовать для создания большего количества растительного материала.

Эволюционный успех

Многие исследования были сосредоточены на механизме гашения, который регулирует поток энергии внутри листа, чтобы предотвратить повреждение. Его возможности, оптимизированные за 3,5 миллиарда лет эволюции, впечатляют. Во-первых, он может справляться с очень разными энергозатратами. За один день яркость солнца может увеличиваться и уменьшаться в 100 или даже 1000 раз.И он может реагировать на изменения, которые происходят медленно с течением времени — скажем, на восходе солнца — и на те, которые происходят всего за секунды, например, из-за проходящего облака.

Исследователи согласны с тем, что одним из ключей к тушению является пигмент в LHCSR, называемый каротиноидом, который может принимать две формы: виолаксантин (Vio) и зеаксантин (Zea). Они заметили, что в образцах LHCSR преобладают молекулы Vio в условиях низкой освещенности и молекулы Zea в условиях высокой освещенности. Преобразование Vio в Zea изменило бы различные электронные свойства каротиноидов, что могло бы объяснить активацию тушения.Однако этого не происходит достаточно быстро, чтобы отреагировать на проходящее облако. Такой тип быстрого изменения может быть прямым ответом на накопление протонов, которое вызывает разницу в pH от одной области LHCSR к другой.

Экспериментальное выяснение этих механизмов фотозащиты оказалось трудным. Изучение поведения образцов, содержащих тысячи белков, не дает понимания поведения на молекулярном уровне, потому что различные механизмы тушения происходят одновременно и в разных временных масштабах, а в некоторых случаях настолько быстро, что их трудно или невозможно наблюдать экспериментально.

Тестирование поведения белков по одному

Шлау-Коэн и ее коллеги по химии из Массачусетского технологического института, постдок Тору Кондо и аспирант Вэй Цзя Чен решили пойти другим путем. Сосредоточившись на LHCSR, обнаруженном в зеленых водорослях и мхе, они изучили, чем отличается способ, которым связанные со стрессом белки, богатые Vio, и те, которые богаты Zea, реагируют на свет — и они делали это по одному белку за раз.

По словам Шлау-Коэн, их подход стал возможен благодаря работе ее сотрудника Роберто Басси и его коллег Альберты Пиннола и Луки Далл’Осто из Университета Вероны в Италии.В более ранних исследованиях они выяснили, как очистить отдельные белки, которые, как известно, играют ключевую роль в тушении. Таким образом, они смогли предоставить образцы индивидуальных LHCSR, некоторые из которых были обогащены каротиноидами Vio, а некоторые — каротиноидами Zea.

Чтобы проверить реакцию на световое воздействие, команда Шлау-Коэна использует лазер, чтобы направить пикосекундные световые импульсы на один LHCSR. Затем с помощью высокочувствительного микроскопа они могут обнаружить флуоресценцию, излучаемую в ответ. Если LHCSR находится в режиме гашения, он превратит большую часть поступающей энергии в тепло и выведет его.Для переизлучения в виде флуоресценции останется мало или совсем не будет энергии. Но если LHCSR находится в режиме гашения, весь входящий свет будет выходить как флуоресценция.

«Таким образом, мы не измеряем гашение напрямую», — говорит Шлау-Коэн. «Мы используем уменьшение флуоресценции как признак гашения. По мере того, как флуоресценция уменьшается, тушение увеличивается ».

Используя эту технику, исследователи Массачусетского технологического института изучили два предложенных механизма гашения: превращение Vio в Zea и прямой ответ на высокую концентрацию протонов.

Чтобы обратиться к первому механизму, они охарактеризовали реакцию LHCSR с высоким содержанием Vio-rich и Zea-rich на импульсный лазерный свет, используя два показателя: интенсивность флуоресценции (основанная на том, сколько фотонов они обнаруживают за одну миллисекунду) и время жизни (на основе времени прибытия отдельных фотонов).

Используя измеренные интенсивности и время жизни ответов от сотен отдельных белков LHCSR, они сгенерировали распределения вероятностей, показанные на рисунке выше.В каждом случае красная область показывает наиболее вероятный результат, основанный на результатах всех тестов с одной молекулой. Результаты в желтой области менее вероятны, а результаты в зеленой области — менее вероятны.

На левом рисунке показана вероятность сочетания интенсивности-времени жизни в образцах Vio, представляющая поведение отклика на гашение. Переход к Зеа приводит к среднему рисунку, популяция переходит к более короткой продолжительности жизни, а также к состоянию с гораздо меньшей интенсивностью — результат, согласующийся с Зеа, являющимся состоянием подавления.

Чтобы изучить влияние концентрации протонов, исследователи изменили pH своей системы. Только что описанные результаты получены для отдельных белков, суспендированных в растворе с pH 7,5. В параллельных тестах исследователи суспендировали белки в кислотном растворе с pH 5, таким образом, в присутствии большого количества протонов, воспроизводя условия, которые будут преобладать при ярком солнечном свете.

На правом рисунке показаны результаты сэмплов Vio. Сдвиг от pH 7,5 до pH 5 приводит к значительному снижению интенсивности, как это было с образцами Zea, поэтому сейчас идет гашение.Но это дает лишь немного меньшее время жизни, а не значительно меньшее время жизни, наблюдаемое у Zea.

Резкое снижение интенсивности при превращении Vio-to-Zea и пониженное значение pH предполагают, что и то и другое является гасящим поведением. Но различное влияние на срок службы предполагает, что механизмы тушения разные.

«Поскольку наиболее вероятный результат — красная область — движется в разных направлениях, мы знаем, что задействованы два различных процесса гашения», — говорит Шлау-Коэн.

Их расследование принесло еще одно интересное наблюдение. Результаты по интенсивности-продолжительности жизни для Vio и Zea в двух средах pH являются согласованными, если они взяты с временными интервалами, охватывающими секунды или даже минуты для данного образца. Согласно Шлау-Коэну, единственное объяснение такой стабильности состоит в том, что ответы обусловлены различными структурами или конформациями белка.

«Было известно, что и pH, и переключение каротиноида с виолаксантина на зеаксантин играют роль в тушении», — говорит она.«Но мы увидели, что работают два разных конформационных переключателя».

Основываясь на своих результатах, Schlau-Cohen предполагает, что LHCSR может иметь три различные конформации. Когда солнечный свет тусклый, он принимает форму, позволяющую поступать всей доступной энергии. Если яркий солнечный свет внезапно возвращается, протоны быстро накапливаются и достигают критической концентрации, при которой LHCSR переключается в конформацию гашения — вероятно, более жесткую. структура, которая позволяет отклонять энергию каким-то механизмом, еще не полностью изученным.А когда свет увеличивается медленно, протоны со временем накапливаются, активируя фермент, который, в свою очередь, накапливается, в результате чего каротиноид в LHCSR изменяется с Vio на Zea — изменение как в составе, так и в структуре.

«Таким образом, первый механизм закалки срабатывает за несколько секунд, а второй — от минут до часов», — говорит Шлау-Коэн. Вместе эти варианты конформации объясняют замечательную систему управления, которая позволяет растениям регулировать потребление энергии из постоянно меняющегося источника.

Что будет дальше

Шлау-Коэн теперь обращает свое внимание на следующий важный шаг в фотосинтезе — быструю передачу энергии через сеть LHC к реакционному центру. Структура индивидуальных LHC оказывает большое влияние на то, насколько быстро энергия возбуждения может переходить от одного белка к другому. Поэтому некоторые исследователи изучают, как на структуру LHC могут влиять взаимодействия между белком и липидной мембраной, в которой он находится во взвешенном состоянии.

Однако в их экспериментах обычно используются образцы белков, смешанные с детергентом, и, хотя детергент в некотором роде похож на натуральные липиды, его влияние на белки может быть совсем другим, говорит Шлау-Коэн. Поэтому она и ее коллеги разработали новую систему, которая приостанавливает отдельные белки в липидах, более похожих на те, что содержатся в природных мембранах. Тесты с использованием сверхбыстрой спектроскопии этих образцов уже показали, что один ключевой этап передачи энергии происходит на 30 процентов быстрее, чем измеряется в моющих средствах.Эти результаты подтверждают ценность новой техники в изучении фотосинтеза и демонстрируют важность использования в таких исследованиях почти естественной липидной среды.

Исследования механизма рассеивания тепла проводились при поддержке Центра экситоники, исследовательского центра на границе с энергетикой, финансируемого Министерством энергетики США; награда CIFAR Azrieli Global Scholar Award; и проекты Европейского экономического сообщества AccliPhot и SE2B. Исследования в области передачи энергии были поддержаны Министерством энергетики США, Управлением науки, Управлением фундаментальной энергетики и Альянсом исследований и технологий Сингапура и Массачусетского технологического института.

Эта статья опубликована в осеннем выпуске за 2018 год Energy Futures , журнала MIT Energy Initiative.

Солнечная энергия

Солнечные батареи преобразуют солнечную энергию в электричество. Процесс начинается, когда свет попадает на солнечные панели вашей крыши с фотонами (частицами солнечного света). Солнечная панель преобразует эти фотоны в электроны электричества постоянного тока. Электроны выходят из солнечной панели в инвертор и другие устройства электробезопасности.Инвертор преобразует «постоянный ток» (обычно используемый в батареях) в переменный ток или «переменный ток». Электропитание переменного тока — это электричество, которое использует ваша бытовая техника, подключенная к розетке. Любая энергия, вырабатываемая фотоэлектрической системой, которая не используется вами, экспортируется в коммунальную сеть.

Солнечные элементы

Солнечные элементы — это небольшие панельные полупроводники квадратной формы, изготовленные из кремния и других проводящих материалов, изготовленные в виде тонкопленочных слоев. Когда солнечный свет попадает на солнечный элемент, химические реакции высвобождают электроны, генерируя электрический ток.Солнечные элементы также называются фотоэлектрическими элементами или «фотоэлектрическими элементами», и их можно найти во многих небольших приборах, таких как калькуляторы.

Компоненты солнечной фотоэлектрической системы

Компоненты фотоэлектрической системы включают:

  • Фотоэлектрические модули (группы фотоэлементов), также известные как фотоэлектрические панели
  • Регулятор заряда или контроллер для автономной системы
  • Инвертор для скрытого преобразования солнечной энергии из постоянного тока (DC) в переменный ток (AC) системы, подключенной к коммунальной сети
  • Электропроводка
  • Крепеж или каркас
  • Дополнительные функции:
    • Аккумуляторы для накопителей энергии
    • Солнечная система слежения

Прочие солнечные технологии

  • Системы концентрирования солнечной энергии (CSP) концентрируют солнечную энергию с помощью отражающих устройств, таких как желоба или зеркальные панели, для производства тепла, которое затем используется для выработки электроэнергии.
  • Солнечные водонагревательные системы содержат солнечный коллектор, который обращен к солнцу и либо нагревает воду напрямую, либо нагревает «рабочую жидкость», которая, в свою очередь, используется для нагрева воды. Для получения дополнительной информации об установке системы солнечного нагрева воды см. Калифорнийскую солнечную инициативу (CSI).
  • Солнечные коллекторы , или «солнечные стены», используют солнечную энергию для предварительного нагрева вентиляционного воздуха в здании.

Alliant Kids — Солнечная энергия

Если вы когда-нибудь использовали увеличительное стекло, чтобы расплавить или сжечь что-либо, значит, вы использовали солнечную энергию!

«Солнечный» — это латинское слово, означающее «солнце», и это мощный источник энергии.Фактически, солнечный свет, который светит на Землю всего за один час, может удовлетворить мировой спрос на энергию в течение целого года!

Мы можем использовать солнечную энергию двумя способами — как источник тепла и как источник энергии.

Ничего нового под солнцем

Люди использовали солнце как источник тепла на протяжении тысячелетий. Семьи в Древней Греции строили свои дома, чтобы в холодные зимние месяцы получать как можно больше солнечного света. В 1830-х годах исследователь Джон Гершель использовал солнечный коллектор для приготовления еды во время приключения в Африке.

Новый свет на солнечную энергию

Сегодня мы можем использовать солнечные коллекторы для нагрева воды и воздуха в наших домах. Если вы видели дом с большими блестящими панелями на крыше, эта семья использует солнечную энергию.

Мы также можем использовать солнечную энергию для производства электроэнергии. Процесс называется фотоэлектрической . Если у вас есть часы или калькулятор на солнечной энергии, вы используете фотоэлектрическую батарею!

В 1954 году ученые Bell Telephone обнаружили, что кремний (элемент, содержащийся в песке) создает электрический заряд, когда он подвергается воздействию большого количества солнечного света.Всего несколько лет спустя кремниевые чипы использовались для питания космических спутников.

Почему мы не используем солнечную энергию постоянно?

Ну, самая главная причина в том, что солнечной энергии нужно солнце, а оно не светит круглосуточно. Однако по мере того, как технологии совершенствуются, а затраты снижаются, энергетические компании устанавливают все больше садов на солнечной энергии для производства чистой возобновляемой энергии.

Alliant Energy управляет крупнейшим в Айове солнечным садом. Он расположен в городе Дубьюк, штат Айова. Этот объект может генерировать до пяти мегаватт энергии постоянного тока (DC).Ежегодно он производит достаточно энергии, чтобы обеспечить электроэнергией более 700 домов.

Solar | Mass.gov

Пассивный солнечный

Здания могут быть спроектированы для сбора, хранения и распределения солнечной энергии в виде тепла. Их называют пассивными солнечными зданиями, они максимизируют поглощение солнечного света через окна, выходящие на юг, и используют в здании плотные материалы темного цвета, которые действуют как тепловая масса — они сохраняют солнечный свет как солнечное тепло.Чтобы максимально использовать солнечное усиление (повышение температуры в пространстве, объекте или конструкции в результате солнечного излучения), здание с пассивной конструкцией будет иметь ось восток-запад, при этом фасад здания будет обращен на юг. Дополнительную информацию о том, как спроектировать дом с пассивной солнечной батареей, можно найти на веб-сайте Министерства энергетики США «Energy Savers».

Даже если у вас обычный дом с окнами, выходящими на юг, но без тепловой массы, у вас, вероятно, все же есть потенциал пассивного солнечного обогрева. Чтобы максимально использовать пассивное солнечное отопление, содержите окна в чистоте и устанавливайте оконные покрытия, которые улучшают этот тип отопления, уменьшают потери тепла в ночное время и предотвращают перегревание летом.

Фотогальваника

Солнечный фотоэлектрический (PV) модуль — это массив элементов, содержащих полупроводниковые материалы, которые с помощью инвертора преобразуют солнечное излучение в электричество постоянного тока, которое можно использовать в доме или на работе. Фотоэлектрическую батарею можно разместить на крыше или на земле. Если солнечная фотоэлектрическая система подключена к электросети, любое производимое ею избыточное электричество подается в сеть и зачисляется на счет электроэнергии потребителя.Когда солнце не светит, фотоэлектрическая система не может производить электричество; однако сеть будет поставлять дополнительную электроэнергию, необходимую для подключенной системы, по мере необходимости. Веб-сайт Управления энергетической информации США «Объяснение солнечной энергии» предоставляет более подробную информацию о фотоэлектрических элементах и ​​электричестве.

Фотоэлектрические системы бесшумны и не загрязняют окружающую среду, а также могут помочь снизить счета за электроэнергию. Они также становятся все более доступными. Массачусетс — одно из самых доступных мест для установки солнечных батарей.Чтобы узнать о программах стимулирования использования солнечной энергии, доступных в Массачусетсе, см. Раздел с соответствующими ссылками ниже.

Работает ли солнечная энергия в Массачусетсе?

Согласно отчету «Возобновляемая энергия и потенциал энергоэффективности на государственных объектах и ​​землях», среднегодовая инсоляция в Содружестве (определяемая как энергия солнца) достаточна для того, чтобы фотоэлектрические системы генерировали энергию. Кроме того, солнечные модули на самом деле лучше работают в холодную погоду и относительно не подвержены влиянию снега.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *