Solar energy/ru

Солнечная энергия — это преобразование энергии солнечного света в электричество . Это может быть сделано напрямую с помощью фотоэлектрических элементов (ФЭЭ), косвенно с помощью концентрированной солнечной энергии или их комбинацией. Фотоэлектрические элементы преобразуют свет в электрический ток, используя фотоэлектрический эффект. Системы концентрированной солнечной энергии используют линзы или зеркала и системы слежения за солнцем для фокусировки и концентрации солнечного света на большой площади в небольшой луч или точку.

Солнечная энергия, как правило, считается «зеленой», возобновляемой , устойчивой и экологически безопасной. В условиях роста цен на энергию и альтернативные источники энергии солнечная энергия становится все более экономически выгодной и важной во многих областях, например, в солнечном освещении .

Многие инженеры и энтузиасты-самоучки разработали буквально сотни различных типов солнечных печей; от простых конструкций, таких как солнечная печь-боулинг, до более сложных, например, параболическая корзина и солнечная печь из жестяной банки . Такое обширное разнообразие вариантов затрудняет стандартизацию и оценку солнечных печей, однако для успешной работы конструкции необходимо соблюдение ряда важных факторов, некоторые из которых перечислены ниже:

• Стоимость должна быть достаточно низкой, чтобы внедрение в сельских районах было целесообразным.
• Удобство — возможность строительства из легкодоступных местных материалов в короткие сроки, а также малый вес.
• Безопасность: нагреваемая зона должна быть хорошо защищена, и никакие детали не должны выступать.
• Эффективность — сколько времени потребуется для приготовления пищи?
• Ветроустойчивость — изделие должно быть достаточно прочным, чтобы не подвергаться воздействию слабого и умеренного ветра.
• Тепловая мощность — достаточная тепловая мощность в зависимости от области применения ( пастеризация воды или приготовление пищи ).
• Долговечность — ремонт должен производиться нечасто и быть простым в выполнении.
• Простота инструкций.

Требования к солнечной плите очень просты. Необходимо разместить солнечную плиту в месте, где она будет освещаться солнцем несколько часов в сутки и защищена от сильного ветра. Солнечные плиты, очевидно, не работают ночью или в очень облачные дни. Солнечный свет поглощается темными поверхностями, которые нагреваются. Пища лучше всего готовится в темных, неглубоких, тонких металлических кастрюлях с темными, плотно прилегающими крышками, которые удерживают тепло и влагу. Для сохранения тепла, создаваемого поглощением солнечных лучей черной кастрюлей, необходима какая-либо прозрачная крышка. Это может быть как простая прозрачная пластиковая сумка, так и сложная конструкция из нескольких слоев стекла с вакуумной обработкой. Один из способов ускорить процесс приготовления — использовать отражатели для увеличения концентрации солнечного света на коллекторе.

Солнечный дегидратор (или солнечная сушилка) позволяет пользователю сохранять продукты питания без затрат энергии и загрязнения окружающей среды, связанных с другими методами сушки.

Сельскохозяйственная и другая продукция сушилась на солнце и ветру на открытом воздухе на протяжении тысячелетий. Цель заключалась либо в сохранении продукции для последующего использования, как в случае с продуктами питания; либо в качестве неотъемлемой части производственного процесса, как в случае с древесиной, табаком и стиркой. В промышленно развитых регионах и отраслях сушка на открытом воздухе в настоящее время в значительной степени заменена механизированными сушилками с котлами для нагрева поступающего воздуха и вентиляторами для его прокачки с высокой скоростью. Механизированная сушка быстрее, чем сушка на открытом воздухе, занимает гораздо меньше земли и обычно дает продукт лучшего качества. Но оборудование дорогое и требует значительных объемов топлива или электроэнергии для работы.

В контексте данного технического обзора термин «солнечная сушка» относится к методам использования энергии солнца для сушки, но исключает сушку на открытом воздухе под солнцем. Обоснованием использования солнечных сушилок является то, что они могут быть более эффективными, чем сушка на солнце, но при этом иметь более низкие эксплуатационные расходы, чем механизированные сушилки. Ряд конструкций технически доказали свою эффективность, и хотя ни одна из них еще не получила широкого распространения, сохраняется оптимизм относительно их потенциала.

Технология солнечного горячего водоснабжения включает в себя активные и пассивные солнечные технологии, использующие доступную солнечную тепловую энергию для нагрева воды в целях, требующих определенных условий.

Это один из наиболее эффективных способов нагрева воды (с точки зрения энергии/отходов), поскольку он не требует преобразования энергии, в отличие от электрического нагрева или сжигания топлива. Это простая передача и концентрация тепловой энергии из одного места в другое. ( См. Википедия:Теплопередача . ) Другим примером эффективности этой технологии является её работа на солнечной энергии, которая бесплатна и зависит только от используемой технологии, её стоимости и эффективности. Другими словами, энергия бесплатна, только устройства для сбора, преобразования и хранения энергии влияют на стоимость системы. Однако главный недостаток солнечной тепловой энергии заключается в том, что она доступна только там, где/когда видно Солнце.

Если вы когда-либо чувствовали, как из садового шланга, лежащего на солнце, капает горячая вода, значит, вы видели, как работает солнечный водонагреватель.

По сути, система солнечного горячего водоснабжения состоит из солнечного теплового коллектора , хорошо изолированного накопительного бака и системы передачи тепла от коллектора к баку через жидкую среду, которой в некоторых случаях является сама вода.

Солнечная дезинфекция воды , также известная как солнечная пастеризация воды или SODIS, — это метод дезинфекции питьевой воды с использованием тепла и ультрафиолетового излучения (или иногда только тепла) солнца. Вода должна быть уже чистой, особенно при использовании ультрафиолетового излучения солнца. В отличие от солнечной дистилляции , это очень простой и недорогой способ дезинфекции небольших объемов воды.

Излучение в спектре УФ-А (длина волны 320-400 нм) и повышение температуры воды — оба фактора повреждают ДНК патогенов. Эффекты также носят синергетический характер: ДНК становится более восприимчивой к повреждению УФ-излучением при очень высокой температуре. Если температура воды поднимается выше 50 °C, процесс дезинфекции ускоряется в три раза, и УФ-излучение дает гораздо лучшие результаты. Однако некоторые патогены, такие как лямблии ^, нелегко уничтожить УФ-излучением. Для них более важна температура. ^{[ требуется подтверждение ]}

Солнечная дистилляция — это использование солнечной энергии для испарения воды и сбора её конденсата в замкнутой системе. В отличие от других способов очистки воды, она позволяет превращать солёную или солоноватую воду в пресную питьевую (например, опреснение ).

Конструкция, в которой размещается этот процесс, известна как солнечный дистиллятор, и хотя размеры, габариты, материалы и конфигурация различаются, все они основаны на простой процедуре, в которой поступающий раствор поступает в систему, а более летучие растворители выходят с оттоком, оставляя после себя солевой раствор. ^{[ 2 ]}

В любом солнечном дистилляторе базовая конструкция представляет собой устройство для сбора дождевой воды . В большинстве случаев коллектор покрыт листом стекла или прозрачного пластика, который пропускает солнечное излучение, но не пропускает его наружу. Вода, испаряющаяся под действием солнечного тепла, затем конденсируется на более холодном покрытии. Конденсированная вода не содержит примесей, таких как соли и тяжелые металлы, а также микробиологических организмов, которые могли присутствовать в поступающей воде. В результате получается запас свежей, чистой воды. Солнечные дистилляторы могут эффективно производить питьевую воду из воды из канавы или цистерны, особенно высокоэффективные многоступенчатые системы увлажнения, в которых испаритель(и) и конденсатор(ы) разделены.

Солнечная дистилляция отличается от других форм опреснения , которые более энергоемки, таких как обратный осмос или просто кипячение воды, использованием бесплатной энергии. ^{[ 3 ] [ 4 ]} Если требуется очистка загрязненной воды, а не опреснение, медленная песчаная фильтрация является хорошим вариантом.

Наличие большого количества чистого, производимого на местном уровне горючего топлива могло бы значительно улучшить уровень жизни в некоторых развивающихся странах. Это топливо могло бы использоваться для транспортировки товаров на рынки, производства пара и электроэнергии, отопления домов, кипячения воды и приготовления пищи, обеспечения электроэнергией коммуникационного оборудования, а также повышения уровня образования и здравоохранения. Снижение зависимости от более грязного топлива привело бы к уменьшению загрязнения воздуха внутри и снаружи помещений, сокращению вырубки лесов и эрозии почв. В этом отчете описывается простая инженерная разработка, необходимая для повышения эффективности солнечного опреснителя для производства недорогого концентрированного этанола в качестве топлива на местном, «микро» уровне, надежно и безопасно.

Следует отметить, что данный проект предназначен исключительно для производства топливного спирта, а не для употребления человеком, хотя основные принципы проектирования могут быть применены для дистилляции воды или других жидкостей. Также следует отметить, что на данном этапе это теоретическая разработка, и поэтому прототипирование и тестирование еще не проводились, но результаты таких испытаний будут опубликованы, как только они станут доступны.

Солнечная энергия — один из важнейших источников энергии на Земле, доступный нам в различных формах. Например, растительная материя, которая питается за счет солнечной энергии, подвергается естественному сжатию и разложению в течение миллионов лет, образуя ископаемое топливо, которое мы используем сегодня для выработки электроэнергии и транспорта. Другие примеры этого можно увидеть в использовании биомассы в качестве топлива или в сборе энергии ветра , который использует нагретый солнцем воздух для образования электрических токов.

Мы также можем напрямую использовать солнечный ресурс. Солнечные тепловые технологии используют этот ресурс для нагрева рабочей жидкости, которая может передавать энергию потоку воздуха или воды для бытового или коммерческого использования. Солнечные фотоэлектрические (ФЭ) устройства используют различные материалы (в основном кремний), которые претерпевают субатомные изменения при воздействии солнечной энергии для индукции электрического тока. Как солнечные ФЭ, так и тепловые технологии обеспечивают полезный источник энергии с минимальным количеством движущихся частей, без загрязнения окружающей среды и с очень низкими энергозатратами .

Для эффективного проектирования системы солнечной энергии необходимо понимание доступных солнечных ресурсов в интересующем месте. Цель данной статьи — ознакомить читателей с солнечными ресурсами Земли и представить инструменты, необходимые для проведения базового анализа. Также будет дан краткий обзор методов измерения солнечной радиации и моделирования производительности.

Система преобразования солнечной энергии (SECS) ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} или устройство для сбора солнечной энергии — это общие термины, которые могут использоваться для любой машины, которая, питаясь солнечной энергией, либо генерирует энергию, которая может быть использована для непосредственного нагрева жидкости или газа (пассивное солнечное питание), либо генерирует электричество (фотоэлектрические системы, энергосберегающие фотоэлектрические системы, PETE и т. д.). Таким образом, этот термин может относиться к:

• Системы преобразования тепловой солнечной энергии (как правило, пассивные солнечные системы без зеркал или линз),
• Фотоэлектрические солнечные системы (ФЭС),
• Биогибридные солнечные элементы,
• Солнечные элементы с сенсибилизацией красителями ,
• Люминесцентные солнечные концентраторы (разновидность концентрированной фотовольтаики или технологии CPV),
• Системы концентрированной солнечной энергии .
• Системы термоэлектронной эмиссии, усиленной фотонами,... ^{[ 8 ]}