Күн энергиясы - бұл күнмен жасалған энергияның кез-келген түрі.

Күн энергиясы күнде жүретін ядролық синтез арқылы жасалған. Фьюна сутегі атомдарының протондары күннің өзегінде және гелий атомын құру үшін сақтандырған кезде пайда болады.

Бұл процесс, PP (Протон-Пердон) тізбекті реакциясы ретінде белгілі, бұл үлкен энергияны шығарады. Өзегінде күн әр секунд сайын 620 миллион тонна сутегі сутегіге дейін сақтандырды. PP тізбегінің реакциясы біздің күніміздің көлемі туралы және оларды үздіксіз қуатпен және жылумен қамтамасыз етеді. Бұл жұлдыздар үшін температура Келвин шкаласында шамамен 4 миллион градус (шамамен 4 миллион градус, фаренгейт).

Күннен үлкен жұлдыздарда күн сәулесінен 1,3 есе көп, CNO циклы энергияны жасауды басқарады. CNO циклі сонымен қатар сутекті гелийге түрлендіреді, бірақ бұл үшін көміртегі, азот және оттегіге, оттегіне, оттегіне сүйенеді. Қазіргі уақытта күн энергиясының екі пайызынан аз, CNO циклы арқылы құрылады.

PP тізбегі немесе CNO циклы бойынша ядролық синтездеу толқындар мен бөлшектер түріндегі энергияның көп мөлшерін шығарады. Күн энергиясы күн сәулесінен және күн жүйесінде үнемі ағып жатыр. Күн энергиясы Жерді жылытады, жел мен ауа-райы тудырады және өсімдіктер мен жануарлардың өмірін сақтайды.

Күннен энергия, жылу және жарық электромагниттік сәулелену түрінде (EMR) ағып кетеді.

Электромагниттік спектрлер әртүрлі жиіліктер мен толқын ұзындығының толқындары ретінде бар. Толқынның жиілігі толқын белгілі бір уақыттағы қанша рет қайталанатынын білдіреді. Толығымен толқын ұзындығымен толқындар белгілі бір уақыт бірлігінде бірнеше рет қайталайды, сондықтан олар жоғары жиілік. Керісінше, төмен жиілікті толқындар толқын ұзындығында әлдеқайда ұзақ.

Электромагниттік толқындардың басым көпшілігі бізге көрінбейді. Күннен шығарылатын ең жоғары жиілікті толқындар - бұл гамма сәулелер, рентген және ультракүлгін сәуле (ультракүлгін сәулелер). Ең зиянды ультракүлгін сәулелер жердің атмосферасымен толығымен сіңеді. Ультракүлгін сәулелер аз атмосфера арқылы өтеді және күннің күйіп қалуына әкелуі мүмкін.

Сондай-ақ, күн сонымен қатар инфрақызыл сәулелену шығарады, олардың толқындары төменгі жиілікте. Күннен шыққан ең көп жылу инфрақызыл энергия ретінде келеді.

Инфрақызыл және ультрафиолет арасындағы сэндвидер - бұл көрінетін спектр, оның құрамында біз жер бетінде көретін барлық түстер бар. Қызыл түсті толқын ұзындығы ең ұзын (ең жақын) және ең қысқа (ультрафиолетке жақын).

Табиғи күн энергиясы

Парниктік эффект
Жерге жететін инфрақызыл, көрінетін және ультракүлгін толқындар планетаны жылыну процесіне қатысып, «парниктік эффект» деп аталады.

Жердегі күн энергиясының шамамен 30 пайызы ғарышқа қайта оралады. Қалғандары жердің атмосферасына сіңеді. Радиация жер бетін жылытады, ал беті инфрақызыл толқындар түрінде біршама энергияны шығарады. Олар атмосферадан өскен сайын, оларды парниктік газдар, мысалы, су буы және көмірқышқыл газы сияқты ұстап алады.

Парниктік газдар атмосфераға қайта қарайтын жылуды ұстаңыз. Осылайша олар жылыжайдың әйнек қабырғалары сияқты әрекет етеді. Бұл парниктік эффект Жерді өмір сүру үшін жеткілікті жылы ұстайды.

Фотосинтез
Жердегі барлық адамдар тікелей немесе жанама түрде күн энергиясына сүйенеді.

Өндірушілер күн энергиясына тікелей сүйенеді. Олар күн сәулесін сіңіреді және оны фотосинтез деп аталатын процесс арқылы қоректік заттарға айналдырады. Сондай-ақ, автотрофтар деп аталатын продюсерлер өсімдіктер, балдырлар, бактериялар және саңырауқұлақтарды қамтиды. Автотрофтар - бұл азық-түлік торының негізі.

Тұтынушылар қоректік заттарды өндірушілерге сенеді. Гербиорлар, жемқорлар, көбейткіштер, омниворлар және детриттер күн энергиясына жанама түрде арқа сүйейді. Шөптер өсімдіктер мен басқа өндірушілерді жейді. Жыртқыштар мен омниворлар өндірушілерді де, шөптер де жейді. Тұтыну арқылы өсімдіктер мен жануарлардың заттарын ыдыратады.

Қазба отындары
Фотосинтез сонымен бірге жердегі барлық қазыналар үшін де жауап береді. Ғалымдар шамамен үш миллиард жыл бұрын, алғашқы автотрофтар сулы қондырғыларда пайда болды деп санайды. Күн сәулесі өсімдіктер өміріне және дамуға мүмкіндік берді. Автотрофтар қайтыс болғаннан кейін олар жер бетіне тереңірек, кейде мыңдаған метрге айналды. Бұл процесс миллиондаған жылдар бойы жалғасты.

Қарқынды қысыммен және жоғары температурада бұл қалдықтар бізді қазба отындары деп атайды. Микроорганизмдер мұнай, табиғи газ және көмір болды.

Адамдар осы қазбаларды отын өндіру және оларды энергия үшін пайдалану процестерін жасады. Алайда, қазбалар отындары жоқ ресурс болып табылады. Олар миллиондаған жылдар бойы қалыптасады.

Күн энергиясын қолдану

Күн энергиясы - жаңартылатын ресурс, ал көптеген технологиялар оны үйлерде, бизнеске, мектептерде және ауруханаларда пайдалануға тікелей қоса алады. Күн энергиясының кейбір технологияларына фотоэлектрлік жасушалар мен панельдер, концентрацияланған күн энергиясы және күн сәулеті кіреді.

Күн радиациясын басып, оны пайдалануға болатын энергияға айналдырудың әртүрлі тәсілдері бар. Әдістер белсенді күн энергиясын немесе пассивті күн энергиясын пайдаланады.

Белсенді күн технологиялары күн энергиясын энергияның басқа түріне, көбінесе жылу немесе электр энергиясын белсенді түрлендіру үшін электрлік немесе механикалық құрылғыларды пайдаланады. Пассивті күн технологиялары ешқандай сыртқы құрылғыларды пайдаланбайды. Оның орнына, олар қыста жылу құрылымдарына жергілікті климатты пайдаланады және жаз бойы жылуды шағылыстырады.

Фотоэлектриктер

Photovoltaics - 1839 жылы ашылған белсенді күн технологиясының нысаны, оны 19 жасар француз физигі Александре-Эдмонд Беккерелге тапты. Беккерел күміс хлоридті қышқыл ерітіндіге қойып, күн сәулесіне апарған кезде, оған платиналық электродтар электр тогын құрғанын анықтады. Электр энергиясын күн сәулесінен тікелей өндіру процесі фотоэлектрлік әсер немесе фотоэлектрлік әсер деп аталады.

Бүгінгі таңда фотоэлектриктер, мүмкін, күн энергиясының ең таныс тәсілі. Photovoltaic массивтері әдетте күн панельдеріне, ондаған немесе тіпті жүздеген күн жасушаларының жиынтығына жатады.

Әр күн ұяшығында әдетте кремнийден жасалған жартылай өткізгіш бар. Жартылай өткізгіш күн сәулесін сіңірген кезде, ол электрондарды босатады. Электр өрісі осы борпылдақ электронды электронды электр тогына, бір бағытта ағып жатқан электр тогына бағыттайды. Күн батареясының жоғарғы және төменгі жағындағы металл контактілер, бұл сыртқы нысанға ток. Сыртқы нысан күнмен қоректенетін калькулятор немесе электр станциясы сияқты үлкен болуы мүмкін.

Photovoltaics алғаш рет ғарыш кемесінде кеңінен қолданылды. Көптеген жерсеріктер, соның ішінде Халықаралық ғарыш станциясы (ХҒС), күн панельдерінің кең, кеңейтілген «қанаттары» ерекшелігі бар. ХҒС-да күн массивінің екі қанаты (аралар) бар, олардың әрқайсысы 33000 күн ұяшығын қолданады. Бұл фотоэлектрлік жасушалар барлық электр энергиясын ХҒС-қа жеткізеді, ғарышкерлерге станцияны басқаруға мүмкіндік береді, олар бірнеше ай бойы кеңістікте қауіпсіз өмір сүреді және ғылыми және инженерлік эксперименттер жүргізуге мүмкіндік береді.

Фотоэлектрлік электр станциялары бүкіл әлемде салынды. Ең үлкен станциялар АҚШ, Үндістан және Қытайда. Бұл электр станциялары жүздеген электр энергиясын шығарады, үйлер, бизнес, мектептер және ауруханалармен қамтамасыз етілген электр энергиясының мегаваттар шығарады.

Photovoltaic технологиясын кішігірім шкалада да орнатуға болады. Күн панельдері мен жасушаларды құрылымға электр энергиясын жеткізу, электр энергиясын жеткізу, сыртқы қабырғалармен бекітілуі мүмкін. Оларды автомобиль жолдарына дейін орналастыруға болады. Күн жасушалары тіпті кішігірім құрылғылар, мысалы, калькуляторлар, тұрақ есептегіштері, қоқыс контексттері және су сорғылары сияқты аз болады.

Концентрацияланған күн энергиясы

Белсенді күн технологиясының тағы бір түрі - шоғырланған күн энергиясы немесе концентрацияланған күн қуаты (CSP). CSP технологиясы күн сәулесін (концентратқа) күн сәулесінен әлдеқайда аз аймаққа бағыттау үшін линзалар мен айналарды қолданады. Бұл қарқынды сәуле сұйықтықты қыздырады, бұл өз кезегінде электр қуатын өндіреді немесе басқа процесті жанады.

Күн пештері - концентрацияланған күн қуатының мысалы. Күн пештерінің әр түрлі түрлері бар, олардың ішінде күн энергиясы, параболалық құстар және фрезельді шағылыстырғыштар бар. Олар энергияны басып алу және түрлендіру үшін бірдей жалпы әдісті қолданады.

Күннің құю мұнаралары HelioStats, жалпақ айналар, күн сәулесінен аспаннан кейін жүретін жалпақ айналар қолданылады. Айна «Коллекционерлер мұнарасы» орталық «Коллекционерлеріне» орналасады және мұнарадағы фокусталған жарықтың концентрацияланған сәулесіне айналады.

Күн қуатының алдыңғы дизайнында, концентрацияланған күн сәулесі түскі жаратылған су ыдысы қызады, ол турбинаны қуаттайтын бу шығарды. Жақында кейбір күн электрлік мұнаралары сұйық натрийді пайдаланады, оның жылу сыйымдылығы жоғары және жылуды ұзақ уақыт сақтайды. Бұл сұйықтықтың температураға 773-тен 1,273к-ге дейін (500 ° дейін немесе 932 ° дейін немесе 932 ° дейін), бірақ күн жарқырамаса да, қуат алуы мүмкін.

Параболикалық құстар мен фрезельді шағылыстырғыштар да CSP пайдаланады, бірақ олардың айналары басқаша қалыптасады. Параболикалық айналар қисық, ер-тоқымға ұқсас. Фреснельді шағылыстырғыштар күн сәулесін түсіріп, оны сұйықтық түтікшесіне бағыттау үшін тегіс, жұқа жолақтарды пайдаланыңыз. Фреснельді шағылыстырғыштар параболикалық құстарға қарағанда беткі ауданы бар және күннің энергиясын шамамен 30 есе қалыпты қарқындылығына дейін шоғырландыруы мүмкін.

Шоғырланған күн электр станциялары алғаш рет 1980 жылдары жасалды. Әлемдегі ең үлкен нысан - АҚШ-тың Калифорния штатындағы Можава шөліндегі бірқатар өсімдіктер. Бұл күн энергиясын генераторлық жүйе (сегс) жыл сайын 650-ден астам гигаватт-сағаттан астам электр энергиясын шығарады. Испания мен Үндістанда басқа ірі және тиімді өсімдіктер жасалды.

Шоғырланған күн қуатын аз мөлшерде қолдануға болады. Бұл, мысалы, күн пикерлеріне жылу пайда болуы мүмкін. Бүкіл әлемде ауылдардағы адамдар күн пештерін судың суару және тамақ пісіру үшін қайнату үшін пайдаланады.

Күн пұтымен пұтқаштар ағаш жағатын пештерден көп артықшылықтар береді: олар өртке қауіп төндірмейді, түтін шығармайды, жанармай қажет емес және ағаштар отын үшін жиналатын ормандардан тұрады. Күн пұтқаштары ауыл тұрғындарына бұрын отын жинауға бұрын қолданылған уақыт ішінде білім алуға, бизнеске, денсаулыққа немесе отбасыңызға уақыт жұмсауға мүмкіндік береді. Күн пестестері Чад, Израиль, Үндістан және Перу сияқты әртүрлі аудандарда қолданылады.

Күн сәулеті

Күннің барысында күн энергиясы жылу конвекциясы процесінің бөлігі немесе жылудың жылы кеңістіктен салқын болуға бөлігі болып табылады. Күн шыққан кезде, ол жер бетіндегі заттар мен материалдарды жылытуды бастайды. Күні бойы бұл материалдар күн сәулесінен жылуды сіңіреді. Түнде, күн батқан кезде және атмосфера салқындаған кезде, материалдар олардың жылуын атмосфераға қайтарады.

Күн энергиясының пассивті әдістері осы табиғи жылыту және салқындату процесін пайдаланады.

Үйлер мен басқа да ғимараттар Пассивті күн энергиясын қолданады, ол жылуды және араласуға арналған. Ғимараттың «жылулық массасын» есептеу - бұл мысал. Ғимараттың жылу массасы - бұл күн бойы қыздырылған материалдардың көп бөлігі. Ғимараттың жылу массасының мысалдары - ағаш, металл, бетон, саз, тас, тас немесе балшық. Түнде жылу жаппай жаппай оның жылуын бөлмеге қайта шығарады. Желдетудің тиімді жүйелері - кіреберістер, терезелер және ауа түтіктері жылынған ауаны таратады және ішкі, тұрақты температураны қолданыңыз.

Пассивті күн технологиясы ғимараттың дизайнына жиі қатысады. Мысалы, құрылыстың жоспарлау сатысында инженер немесе сәулетші ғимаратты күн сәулесінің күн сәулесін алу үшін күннің күнделікті жолымен туралай алады. Бұл әдіс белгілі бір аймақтың ендік, биіктік және әдеттегі бұлт қабатын ескереді. Сонымен қатар, ғимараттарды жылу оқшаулау, жылу массасы немесе қосымша көлеңкелер жасауға немесе құруға болады.

Пассивті күн сәулетінің басқа мысалдары - салқын шатырлар, жарқын кедергілер және жасыл шатырлар. Салқын шатырлар ақ түсірілген және оны сіңірудің орнына күн сәулесін көрсетеді. Ақ бет ғимараттың ішкі бөлігіне жететін жылу мөлшерін азайтады, бұл өз кезегінде ғимаратты салқындату үшін қажет энергия мөлшерін азайтады.

Жарқыраған кедергілер шатырлы шатырларға ұқсас жұмыс істейді. Олар оқшаулағыш материалдармен, мысалы, алюминий фольгамен оқшаулауды қамтамасыз етеді. Фольга сіңірілген, жылудың орнына, салқындату шығындарын 10 пайызға дейін азайтады. Шатырлар мен шатырлардан басқа, едендер астына жарқын кедергілер орнатылуы мүмкін.

Жасыл шатырлар - бұл толығымен өсімдіктермен жабылған шатырлар. Олар өсімдіктерді және астындағы су өткізбейтін қабатты қолдау үшін топырақ пен суаруды қажет етеді. Жасыл шатырлар сіңірілетін немесе жоғалған жылу мөлшерін азайтып қана қоймайды, сонымен қатар өсімдіктермен қамтамасыз етеді. Фотосинтез арқылы жасыл шатырлардағы өсімдіктер көмірқышқыл газын сіңіреді және эмитативті оттегімен сіңіреді. Олар ластаушы заттарды жаңбыр суларынан және ауадан шығарады және сол кеңістікте энергияны пайдаланудың кейбір әсерлерін оятады.

Жасыл шатырлар ғасырлар бойы Скандинавияда дәстүрге айналды және жақында Австралияда, Батыс Еуропада, Канадада және Америка Құрама Штаттарында танымал болды. Мысалы, Ford Motor компаниясы құрастыру зауытының төбесінен 42000 шаршы метрді (450 000 шаршы метр) қамтып, құрастыру зауытының шатыры, өсімдіктермен, өсімдіктермен бірге. Парниктік газдар шығарындыларын азайтумен қатар, шатырлар бірнеше сантиметрге бірнеше сантиметрді сіңіру арқылы дауыл су ағындарын азайтады.

Жасыл шатырлар мен салқын шатырлар «қалалық жылу аралының» әсеріне қарсы тұра алады. Бос емес қалаларда температура айналадағы аудандардан дәйекті түрде жоғары болуы мүмкін. Бұған көптеген факторлар ықпал етеді: қалалар жылу сіңіретін асфальт және бетон сияқты материалдардан жасалған; Биік ғимараттар желді және салқындату эффектілерін жауып тастайды; Қалдықтардың көп мөлшері өнеркәсіп, қозғалыс және жоғары популяциялармен жасалады. Шатырдағы бос орынды ағаштар отырғызу немесе ақ шатырлармен жылуды шағылыстыру үшін, қалалық жерлерде жергілікті температураның жоғарылауы мүмкін.

Күн энергиясы және адамдар

Күн сәулесі күннің жартысына жуық болғандықтан, әлемнің көптеген бөліктерінде күннің жартысы жарқырайды, күн энергиясының технологиялары қараңғы сағат ішінде энергияны сақтаудың әдістерін қамтуы керек.

Жылу бұқаралық жүйелері ыстықта энергияны сақтау үшін парафин балауызын немесе тұзды пайдаланыңыз. Photovoltaic Systems артық электр энергиясын жергілікті электр желісіне жібере алады немесе қайта зарядталатын батареяларда энергияны сақтай алады.

Күн энергиясын пайдаланудың көптеген артықшылықтары мен кемшіліктері бар.

Артықшылықтары
Күн энергиясын пайдаланудың негізгі артықшылығы - бұл жаңартылатын ресурс. Бізде тағы бес миллиард жыл бойы күн сәулесінсіз, күн сәулесін беретін болады. Бір сағат ішінде жердің атмосферасы бір жыл ішінде жердегі әр адамның электрлік қажеттіліктерін қуаттай алады.

Күн энергиясы таза. Күн технологиясы жабдықтары салынып, орнына салынғаннан кейін, күн энергиясы жұмысқа отын қажет емес. Бұл парниктік газдар немесе улы материалдарды шығармайды. Күн энергиясын пайдалану қоршаған ортаға әсерімізді түбегейлі азайтуы мүмкін.

Күн энергиясы практикалық болатын жерлер бар. Күн сәулесі мен аздаған жерлердегі үйлер мен ғимараттар күннің көп мөлшері күннің көп бөлігін қолдануға мүмкіндік алады.

Күн пұтымен поверлер ағаштан жасалған пештермен пісіруге тамаша балама ұсынады, олар екі миллиард адам әлі де сенеді. Күн повері суды тазартып, тамақ пісіру үшін таза және қауіпсіз жолмен қамтамасыз етеді.

Күн энергиясы жел немесе гидроэлектрлік энергия сияқты жаңартылатын энергия көздерін толықтырады.

Табысты күн панельдерін орнататын үйлер немесе кәсіпорындар нақты электр энергиясын өндіре алады. Бұл үй иелері немесе бизнес-компаниялар энергияны электр жеткізушіге қайта сата алады, электр жеткізушісіне, қуаттылықтарды азайтуға немесе тіпті жоюға болады.

Кемшіліктері
Күн энергиясын пайдаланудың негізгі дақылдары - қажетті жабдық. Күн технологиясы жабдықтары қымбат. Жабдықты сатып алу және орнату жеке үйлерге ондаған мың доллар шығын әкелуі мүмкін. Үкімет күн энергиясын пайдаланатын адамдарға және бизнеске көбінесе азайтылған және технологиялар электр энергиясының төлемдерін жоя алады, ал егер электр энергиясының төлемдерін жоюы мүмкін, бастапқы құны көпшіліктің қарастыруы үшін тым тік.

Күн энергиясы жабдықтары да ауыр. Ғимараттың төбесіне күн панельдерін қалпына келтіру немесе орнату үшін шатыр күшті, үлкен болуы керек және күннің жолына бағытталуы керек.

Белсенді және пассивті күн технологиясы біздің бақылауымыздан тыс факторларға байланысты, мысалы, климат және бұлт жамылғысы. Күн қуатының бұл аймақта тиімді болатындығын анықтау үшін жергілікті аймақтарды зерттеу қажет.

Күн сәулесі мол және күн энергиясына тиімді болуы керек. Жер бетіндегі көптеген жерлерде күн сәулесінің өзгермелі бір энергия көзі ретінде жүзеге асыруды қиындатады.