Энергия солнца передается способами

Как рождается энергия Солнца?

Есть одна причина, по которой Земля является единственным местом в Солнечной системе, где существует и процветает жизнь. Конечно, ученые подозревают, что под ледяной поверхностью Европы или Энцелада может тоже существовать микробная или даже водная форма жизни, также ее могут найти и в метановых озерах Титана. Но до поры до времени Земля остается единственным местом, которое обладает всеми необходимыми условиями для существования жизни.

Одна из причин этому заключается в том, что Земля расположена в потенциально обитаемой зоне вокруг Солнца (так называемой «зоне Златовласки»). Это означает, что она находится в нужном месте (не слишком далеко и не слишком близко), чтобы получать обильную энергию Солнца, в которую входит свет и тепло, необходимые для протекания химических реакций. Но как именно Солнце обеспечивает нас энергией? Какие этапы проходит энергия на пути к нам, на планету Земля?

Ответ начинается с того, что Солнце, как и все звезды, может вырабатывать энергию, поскольку является, по сути, массивным термоядерным реактором. Ученые считают, что оно началось с огромного облака газа и частиц (т. е. туманности), которое коллапсировало под силой собственной тяжести — это так называемая теория туманности. В этом процессе родился не только большой шар света в центре нашей Солнечной системы, но и водород, собранный в этом центре, начал синтезироваться с образованием солнечной энергии.

Технически известный как ядерный синтез, этот процесс высвобождает огромное количество энергии в виде тепла и света. Но на пути из центра Солнца к планете Земля эта энергия проходит через ряд важных этапов. В конце концов, все сводится к слоям Солнца, и роль каждого из них играет важную роль в процессе обеспечения нашей планеты важнейшей для жизни энергией.

Ядро Солнца — это область, которая простирается от центра до 20-25% радиуса светила. Именно здесь, в ядре, производится энергия, порождаемая преобразованием атомов водорода (H) в молекулы гелия (He). Это возможно благодаря огромному давлению и высокой температуре, присущим ядру, которые, по оценкам, эквивалентны 250 миллиардам атмосфер (25,33 триллиона кПа) и 15,7 миллионам градусов по Цельсию, соответственно.

Конечным результатом является слияние четырех протонов (молекул водорода) в одну альфа-частицу — два протона и два нейтрона, связанных между собой в частицу, идентичной ядру гелия. В этом процессе высвобождается два позитрона, а также два нейтрино (что меняет два протона на нейтроны) и энергия.

Ядро — единственная часть Солнца, которая производит значительное количество тепла в процессе синтеза. По сути, 99% энергии, произведенной Солнцем, содержится в пределах 24% радиуса Солнца. К 30% радиуса синтез почти целиком прекращается. Остаток Солнца подогревается энергией, которая передается из ядра через последовательные слои, в конечном счете достигая солнечной фотосферы и утекая в космос в виде солнечного света или кинетической энергии частиц.

Солнце высвобождает энергию, преобразуя массу в энергию со скоростью 4,26 миллиона метрических тонн в секунду, что эквивалентно 38,460 септиллионам ватт в секунду. Чтобы вам было понятнее, это эквивалентно взрывам 1 820 000 000 «царь-бомб» — самой мощной термоядерной бомбы в истории человечества.

Зона лучистого переноса

Эта зона находится сразу после ядра и простирается на 0,7 солнечного радиуса. В этом слое нет тепловой конвекции, но солнечная материя очень горячая и достаточно плотная, чтобы тепловое излучение запросто передавало интенсивное тепло из ядра наружу. В основном она включает ионы водорода и гелия, испускающие фотоны, которые проходят короткое расстояние и поглощаются другими ионами.

Конвективная зона

Это внешний слой Солнца, на долю которого приходится все, что выходит за рамки 70% внутреннего радиуса Солнца (и уходит примерно на 200 000 километров ниже поверхности). Здесь температура ниже, чем в радиационной зоне, и тяжелые атомы не полностью ионизированы. В результате радиационный перенос тепла проходит менее эффективно, и плотность плазмы достаточно низка, чтобы позволить появляться конвективным потокам.

Из-за этого поднимающиеся тепловые ячейки переносят большую часть тепла наружу к фотосфере Солнца. После тог, как эти ячейки поднимаются чуть ниже фотосферической поверхности, их материал охлаждается, а плотность увеличивается. Это приводит к тому, что они опускаются к основанию конвективной зоны снова — где забирают еще тепло и продолжают конвективный цикл.

На поверхности Солнца температура падает до примерно 5700 градусов по Цельсию. Турбулентная конвекция этого слоя Солнца также вызывает эффект, который вырабатывает магнитные северный и южный полюса по всей поверхности Солнца.

Именно в этом слое также появляются солнечные пятна, которые кажутся темными по сравнению с окружающей область. Эти пятна соответствуют концентрациям потоков магнитного поля, которые осуществляют конвекцию и приводят к падению температуры на поверхности по сравнению с окружающим материалом.

Фотосфера

Наконец, есть фотосфера, видимая поверхность Солнца. Именно здесь солнечный свет и тепло, излученные и поднятые на поверхность, распространяются в космос. Температуры в этом слое варьируются между 4500 и 6000 градусами. Поскольку верхняя часть фотосферы холоднее нижней, Солнце кажется ярче в центре и темнее по бокам: это явление известно как затемнение лимба.

Энергия, испускаемая фотосферой, распространяется в космосе и достигает атмосферы Земли и других планет Солнечной системы. Здесь, на Земле, верхний слой атмосферы (озоновый слой) фильтрует большую часть ультрафиолетового излучения Солнца, но пропускает часть на поверхность. Затем эта энергия поглощается воздухом и земной корой, согревает нашу планету и обеспечивает организмы источником энергии.

Солнце находится в центре биологических и химических процессов на Земле. Без него жизненный цикл растений и животных закончился бы, циркадные ритмы всех земных существ были бы сорваны, и жизнь на Земле перестала бы существовать. Важность Солнца была признана еще в доисторические времена, и многие культуры рассматривали его как божество (и зачастую помещали его в качестве главного божества в свои пантеоны).

Однако только в последние несколько столетий мы начали понимать процессы, которые питают Солнце. Благодаря постоянным исследованиям физиков, астрономов и биологов, мы теперь можем понять, как Солнце производит энергию и как она проходит через нашу Солнечную систему. Изучение известной Вселенной с ее разнообразием звездных систем и экзопланет также помогает нам провести аналогию с другими типами звезд.

Источник

Как солнечная энергия преобразуется в электричество?

Первым шагом для преобразования солнечной энергии в электричество является установка фотоэлектрических (PV) ячеек или солнечных элементов. Фотоэлектричество означает свет и электричество. Эти клетки задерживают солнечную энергию и превращают ее в электричество. Эти солнечные элементы изготовлены из материалов, которые показывают фотогальванический эффект, то есть когда солнечные лучи ударяют по фотогальванической ячейке, фотоны света пугают электроны внутри ячейки, заставляя их начать течь, в конечном итоге производя электричество.Покупая солнечные батареи , было бы полезно знать варианты, доступные на рынке. Вот схема основных:

• Поликристаллический — в нем используется многокристаллический кремний
• Монокристаллический — идеально подходит для небольших помещений
• Тонкая пленка — обычно более крупная по размеру и более эффективная в течение дня

Различие между материалом, используемым для производства монокристаллического и поликристаллического, заключается в создании кремниевой подложки, используемой для производства солнечных элементов и, в конечном счете, солнечных панелей. Как следует из названия, поликристаллический означает многочисленные кристаллы, а монокристаллический — монокристалл. Чем больше размеры кристаллов, тем эффективнее солнечные элементы, что объясняет, почему монокристаллические клетки обычно на 10-15% эффективнее поликристаллических кристаллов.

Как работают солнечные панели?

Панель солнечных батарей должна быть установлена ​​на открытой площадке, которая не засоряется деревьями или какой-либо установкой. Лучшая ставка — крыша. Затем он подключается к зданию через инвертор. Инвертор — это устройство, которое преобразует переменный ток (переменный ток) в постоянный (постоянный ток). Таким образом, в этом случае переменный ток представляет собой энергию, создаваемую солнечными батареями. Эта солнечная энергия преобразуется в переменную. Причина преобразования постоянного тока в переменный ток заключается в том, чтобы обеспечить использование энергии различными бытовыми приборами именно так, как вы питаете электронику с нормальным электричеством.

Соображения, которые следует учитывать перед установкой солнечных панелей

Прежде чем предпринимать какие-либо шаги для установки солнечных батарей в вашем доме, убедитесь, что солнечная энергия подходит вам и вашему дому. Затем убедитесь, что в вашем населенном пункте имеется достаточное количество солнечного света . Пригодность солнечной энергии значительно варьируется в зависимости от того, сколько солнца получает площадь. Если ваша область не получает достаточного солнечного света, инвестирование в солнечные батареи не будет лучшей причиной.Определив, что ваша область получает достаточный солнечный свет, убедитесь, что место для установки доступно . Мы узнали, что солнечные панели типично устанавливаются на крышах зданий. Хотя это похвально, это не единственный вариант. Если у вас есть свободное место на заднем дворе, это будет идеальное место для наземного крепления. Вариант заднего двора идеально подходит для тех, чьи крыши сильно затенены или не имеют структурной важности для солнечных панелей. Кроме того, важно знать местные законы, касающиеся установки солнечных батарей, чтобы избежать неприятностей с местными властями. Вы можете получить эту информацию от своего местного консультанта по солнечной энергии

Воздействие на окружающую среду

Хотя солнечная энергия считается одним из самых чистых и возобновляемых источников энергии среди доступных источников, но также имеет некоторые экологические последствия. Солнечная энергия использует фотогальванические элементы для получения солнечной энергии. Однако производство фотогальванических элементов для получения энергии требует кремния и производства некоторых отходов . Неправильное обращение с этими материалами может привести к опасному воздействию людей и окружающей среды. Для установки солнечных электростанций может потребоваться большой участок земли, который может повлиять на существующие экосистемы . Солнечная энергия не загрязняет воздух при преобразовании в электричество солнечными батареями. Он встречается в изобилии и не помогает в глобальном потеплении.

Будущее солнечной энергии

Прежде чем мы будем обсуждать будущее солнечной энергии, мы должны сначала поставить некоторые факты в перспективу:Изменение климата — это реальное явление и большая угроза для людей и других форм жизни на планете Земля.Если мы серьезно относимся к тому, чтобы риск наших детей нести основную тяжесть последствий изменения климата, мы должны занять первое место в минимизации темпов выбросов парниковых газов на 80% к началу 2050 года. Поскольку 60% глобальных выбросов результаты использования энергии, мы обязаны начинать технологии с низким уровнем выбросов углерода в огромных масштабах, начиная с сегодняшнего дня.Солнечная энергия является крупнейшим энергетическим ресурсом,Независимо от того, являются ли они возобновляемыми или нет, другие источники энергии, кроме геотермальных, ядерных и приливных, вытекают из солнечного света. Ископаемое топливо — это просто солнечная энергия, встроенная в течение десятилетий (с использованием остатков животных и растительной жизни) в качестве батарей. Волна и энергия ветра обязаны своим происхождением солнечной энергии. Среди источников энергии с низким уровнем выбросов углерода это просто ветер, солнечная энергия и, возможно, ядерная энергия, которая может обеспечить развертывание уровня тераватт (TW), необходимое для удовлетворения постоянно растущего спроса на энергию.Существует значительное увеличение солнечных фотоэлектрических технологий.Фотоэлектрические технологии расширяются быстрее, чем любые энергетические технологии. Емкость всех установленных фотоэлектрических устройств удваивается каждые 2 года с 2000 года, до 201 гигаватт-пиков (GWp) в 2014 году. Этот экспоненциальный рост не показывает признаков ослабления. Если быстрый рост фотогальванических технологий продолжится с такими экстраординарными темпами, солнечная энергия, без каких-либо сомнений, удовлетворит весь мировой спрос на энергию в течение следующего десятилетия.Тем не менее, будущее солнечной энергии — не что иное, как яркое, учитывая такие крупные экономики, как США, а Китай — миллиарды долларов на разработку и установку солнечных энергетических технологий. Кроме того, тот факт, что солнечная энергия является возобновляемым ресурсом, делает ее привлекательной для большинства правительств, которые уменьшают зависимость от ископаемых видов топлива.

Источник

ТОП-3 способа получения солнечной энергии: как получают и используют

Дата публикации: 13 декабря 2018

Солнце — неиссякаемый и общедоступный энергетический источник. Вся поверхность Земли получает от Солнца такое большое количество энергии, что ее хватило бы для удовлетворения всех энергетических нужд населения планеты на миллионы лет вперед. В ясную погоду на один кв.метр Земли поступает в среднем 1000 Ватт. Главная проблема использования этого неиссякаемого источника — неравномерное поступление солнечных лучей: в некоторых регионах можно наслаждаться ясной погодой до 340 дней в году, а в некоторых едва ли наберется и пары десятков безоблачных деньков.

Во что преобразовывают и как добывают солнечную энергию

Солнечная энергетика относится к разряду альтернативной. Она динамично развивается, предлагая новые методы получения энергии от Солнца. На сегодняшний день известны такие способы получения солнечной энергии и ее дальнейшего преобразования:

• фотовольтаика или фотоэлектрический метод — сбор энергии с помощью фотоэлементов;
• термовоздушный — когда энергия Солнца преобразуется в воздушную и направляется на турбогенератор;
• гелиотермальный способ — нагревание лучами поверхности, накапливающей тепловую энергию;
• «солнечный парус» — одноименное устройство, работающее в безвоздушном пространстве, преобразовывает солнечные лучи в кинетическую энергию;
• аэростатный метод — солнечное излучение нагревает баллон, где за счет тепла генерируется пар, который и служит для выработки резервной электроэнергии.

Получение энергии от Солнца может быть прямым (через фотоэлементы) или косвенным (с помощью концентрации солнечной энергии как в случае с гелиотермальным способом). Главные преимущества солнечной энергетики — отсутствие вредных выбросов и снижение затрат на оплату электричества. Это стимулирует все большее количество людей и предприятий прибегать к солнечной энергетике как к альтернативе. Активнее всего альтернативная энергетика используется в таких странах, как Германия, Япония и Китай.

ТОП-3: самые популярные способы получения солнечной энергии

Популярность тех или иных способов обуславливается такими факторами, как эффективность, надежность и стоимость технологии:

1. Использование солнечных панелей (батарей);
2. Солнечные коллекторы (гелиосистемы);
3. Гелиотермальные электростанции.

Батареи и модули знакомы всем, кто хоть раз интересовался альтернативным способом получения электричества. Такие панели могут использоваться как в промышленных масштабах, так и для частных нужд. С помощью солнечной батареи можно решить множество задач: зарядить телефон, питать систему автономного освещения, обеспечить электричеством дом или целое поселение. В зависимости от поставленных целей, внутреннее устройство и принцип работы батарей отличаются друг от друга.

Гелиосистемы превращают энергию Солнца в тепловую. Они различаются между собой по типу конструкции и объемам производительности. Так плоские гелиосистемы сохраняют прежние объемы мощности при низкой температуре, зато вакуумные на 40% эффективней в ясную погоду. Любопытно, как использовать эту солнечную энергию в домашних условиях? Гелиосистемы могут быть компактных размеров: их устанавливают прямо в доме, чтобы сэкономить на отоплении и нагреве воды. В промышленных масштабах их используют для сушки сырья или для уменьшения нагрузки на отопительные узлы.

Гелиотермальные электростанции способны обеспечивать электричеством целые города. Их конструкция представляет собой управляемые компьютером зеркала, что ловят лучи и направляют их в центр башни. Под воздействием концентрированной солнечной энергии вода в башне становится паром, что обеспечивает достаточный уровень давления для вращения турбины, которая и вырабатывает электричество. Для сравнения: гелиотермальная электростанция Иванпа Солар вырабатывает столько же электричества, сколько и средняя московская ТЭЦ.

• Тонкопленочная технология отвоевывает позиции на рынке солнечной энергетики
• Солнечная энергетика захватывает новые стихии
• Ложка дегтя в бочке с солнечными батареями
• Какая жизнь без света?

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Источник