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Solar energy/zh

From Appropedia
美国太空总署太阳动力学观测站大气成像组件拍摄的太阳 - 20100819.jpg

太阳能是指任何形式的太阳光能量。自古以来,人类就透过一系列不断发展的技术来利用太阳能,即来自太阳的辐射光和热太阳辐射以及风能、波浪能、水力发电生质能等二次太阳能资源构成了地球上大部分可用的再生能源。仅使用了可用太阳能的极小一部分。太阳能的使用受到人类聪明才智和建造系统的有限资源的限制。

太阳能应用的部分清单包括透过太阳能建筑进行空间加热和冷却、透过蒸馏消毒提供饮用水、采光太阳能热水太阳能烹饪以及用于工业目的的高温制程热。要收集太阳能,最常见的方法是使用太阳能电池板

太阳能技术分为被动式太阳能或主动式太阳能,取决于能量捕获、转换和分配的方式。主动式太阳能技术包括使用光伏板和太阳能集热器来利用能量。被动式太阳能技术包括将建筑物定向到太阳的季节方向,选择具有良好热质量的材料,这将捕获和辐射太阳能,光分散特性将分散光能,或设计自然循环太阳能加热空气的空间。

太阳能电池板屋顶和设备就在我们周围。他们在社会中的存在随着环境意识的增强而增加。太阳能是影响大气和气候的排放温室气体的化石燃料的可再生替代品。

石油、天然气和煤炭等不可再生能源会污染环境,并将热量滞留在地球大气层的上层。由于热量在大气中停留时间较长,全球气温上升。这种增加会影响全球一致的天气模式,也称为气候变迁。

为了应对这些对环境的不利影响,再生能源采取了行动。太阳能现在是最受欢迎的可再生能源形式。为了更好地了解这些系统如何减少气候变迁的影响,我们必须先评估其根源。[1]

应用领域

《To Catch the Sun》是第一本根据 Appropedia 的光伏发电独家内容创作的书。它已在 Kickstarter 上成功众筹。请造访http://tocatchthesun.com以取得您自己的副本。

某些形式的太阳能(例如暖气)非常适合低技术含量的建筑,而其他形式(例如用于发电的光伏电池)通常在高科技资本密集工厂中大规模生产。设计可以是主动的被动的 [需要扩展]

太阳能板.jpg

太阳能是将太阳光的能量转换为电能它可以直接使用光伏发电(PV)、间接使用聚光太阳能或两者的组合来完成。光伏电池利用光伏效应将光转换为电流。聚光太阳能发电系统使用透镜或镜子以及太阳追踪系统将大面积的阳光聚焦并聚集成小光束或点。

它通常被认为是“绿色”、可再生可持续和环境友好的。随着能源和替代能源成本的不断增加,太阳能在太阳能照明等许多领域变得更加经济可行和重要。

烹饪

太阳灶

太阳灶将阳光转化为热能,并保留用于烹饪阳光是“燃料”。

几位工程师和 DIY 爱好者设计了数百种不同类型的太阳灶;从简单的设计(如太阳能保龄球烤箱)到更复杂的设计(如抛物线篮和锡罐太阳能炊具)。如此广泛的选择使得太阳灶的标准化和评估变得困难,但是设计要成功必须满足一些关键因素,其中一些因素如下:

  • 成本-必须足够便宜才能在农村地区实施。
  • 方便-可以就地取材,在短时间内建造,而且重量轻。
  • 安全-加热区域必须受到良好保护,不得有任何零件伸出。
  • 效率-烹调食物需要多长时间?
  • 抗风性 - 必须足够坚固,不会受到小风到中风的影响。
  • 加热能力 - 依其用途(水巴氏杀菌烹调食物)提供足够的加热能力。
  • 耐用性-维修应该不频繁且容易进行。
  • 指令简单。

太阳能烹饪的要求非常简单。您必须能够将太阳灶放置在能接受几个小时阳光照射并避免强风的地方。太阳能灶显然在夜间或阴天无法运作。阳光被加热的黑色表面吸收。食物在深色、浅口、薄金属锅中烹饪效果最好,锅盖应深色、紧密,以保持热量和水分。为了保留黑锅吸收太阳光线时产生的热量,需要某种形式的透明盖子。这可以像透明塑料袋一样简单,也可以像真空多层玻璃一样复杂。加快烹饪过程的一种方法是使用反射器来增加收集器上阳光的集中度。

脱水

Locally Delicious 专案的太阳能脱水机,为儿童提供成人监督

太阳能脱水器(或太阳能干燥器)可让使用者保存食物,而不会产生与其他干燥技术相关的能源成本或污染。

几千年来,农产品和其他产品一直在露天透过阳光和风进行干燥。目的要么是保存它们以供以后使用,就像食物一样;要么是保存它们以备后用。或作为生产过程的一个组成部分,如木材、烟草和洗涤。在工业化地区和部门,露天干燥现已很大程度上被机械化干燥机所取代,机械化干燥机用锅炉加热进入的空气,并用风扇强制空气高速通过。机械化干燥比露天干燥速度更快,占用的土地更少,通常可以提供品质更好的产品。但该设备价格昂贵,并且需要大量燃料或电力才能运作。

本技术简介中的“太阳能干燥”是指利用太阳能进行干燥的方法,但不包括露天“日光干燥”。使用太阳能干燥机的理由是它们可能比阳光干燥更有效,但比机械化干燥机的运作成本更低。许多设计都经过了技术验证,虽然尚未广泛使用,但人们对其潜力仍然乐观。

热水

太阳能锅炉.jpg

太阳能热水是指主动和被动太阳能技术,利用丰富的太阳热能来加热水以达到所需的应用。

它是最有效的水加热方式之一(就能源/废物而言),因为它不需要能量转换,与电阻加热燃料燃烧不同。它是热能从一个地方到另一个地方的简单传递和集中。(请参阅维基百科:传热) 此技术效率的另一个例子是它依靠太阳能运行,太阳能是免费的,并且仅取决于所使用的技术及其成本和效率。换句话说,能源是免费的,只有收集、转换和储存设备才会产生系统成本。话虽这么说,太阳能热能的主要缺点是它只能在可见太阳的任何地方/任何时候使用。

如果您曾感受到热水从放在阳光下的花园软管中滴出,那么您就体验过太阳能热水。

本质上,太阳能热水系统由太阳能集热器、隔热良好的储存容器以及将热量从集热器通过流体介质传递到容器的系统组成

水消毒

苏迪斯.jpg

太阳能水消毒,也称为太阳能水巴氏灭菌或 SODIS,是一种利用太阳的热量和紫外线(有时只是热量)对饮用水进行消毒的方法。水必须已经清澈,尤其是在使用太阳紫外线时。与太阳蒸馏不同,它是一种非常简单且低成本的少量水消毒方法。

UV-A 光谱(波长 320-400nm)的辐射和水温升高,这两个因素都会对病原体的 DNA 造成损害。这些效应也是协同作用的——如果温度非常高,DNA 更容易受到紫外线损伤。如果水温升高到 50°C 以上,消毒过程会加快三倍,紫外线的效果会更好。然而,某些病原体(例如贾第鞭毛虫W)不容易被紫外线杀死。对于这些来说,热量更为重要。[需要验证]

蒸馏

水蒸馏

太阳能蒸馏是利用太阳能在同一封闭系统内蒸发水并收集其冷凝水。与其他形式的水净化不同,它可以将咸水或苦咸水转化为新鲜的饮用水(例如海水淡化)。

容纳该过程的结构被称为太阳能蒸馏器,尽管尺寸、尺寸、材料和配置各不相同,但都依赖于简单的程序,其中流入溶液进入系统,而更挥发性的溶剂留在流出物中后面的咸溶质。[2]

在任何太阳能蒸馏器中,基本布局都是收集雨水的收集装置。在大多数情况下,收集器被一块玻璃或透明塑胶覆盖,这允许太阳辐射穿过但不会逸出。被太阳辐射热蒸发的水随后凝结在冷却器覆盖材料上。冷凝水不含进水中可能存在的杂质,例如盐和重金属,以及微生物。最终结果是供应新鲜、干净的水。太阳能蒸馏器可以有效地从沟渠水或蓄水池中的水生产饮用水,特别是高效的多效加湿设计,将蒸发器和冷凝器分开。

太阳能蒸馏不同于其他能源密集型海水淡化形式,例如逆渗透或简单的沸水,因为它使用自由能。[3] [4]如果需要处理污水而不是海水淡化,慢砂过滤是一个不错的选择。

燃料酒精蒸馏

太阳能燃料酒精蒸馏 HalfPVC.jpg

丰富的本地生产的清洁可燃燃料可以大大提高发展中国家部分地区的生活水准。这种燃料可以将货物运送到市场、产生蒸汽和电力、为房屋供暖、烧水和烹饪食物、为通讯设备提供电力并提供更好的教育和健康标准。如果减少对污染燃料的依赖,室内外的空气污染就会减少,森林砍伐和土壤侵蚀也会减少。本报告描述了提高太阳能蒸馏器效率所需的简单工程,以可靠、安全地在当地“微观”层级生产低成本、浓缩乙醇燃料。

应该指出的是,该项目仅用于燃料酒精,而不是用于人类消费,尽管基本设计原理可以应用于水或其他液体的蒸馏。还应该指出的是,目前这是一个理论设计,因此尚未进行原型设计或测试,但所述测试的结果将在可用时发布。

其他用途

测量

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太阳能是地球上最重要的能源之一我们可以透过多种衍生物来获得。例如,植物物质依靠太阳能来获取营养,经历数百万年的自然压缩和分解,形成我们今天用于发电和运输的化石燃料。这种情况的其他例子包括使用生物质作为燃料或收集风能,这些风能依赖太阳能加热的空气来形成电流。

我们也可以直接利用太阳能资源。太阳能热技术利用这种资源来加热工作流体,将能量传递给空气流或水以供家庭或商业使用。太阳能光伏或光伏设备利用各种材料(主要是硅),这些材料在暴露于太阳能时会发生亚原子变化以感应电流。太阳能光电和热力技术都提供了有用的能源,几乎没有移动部件,没有污染,并且蕴含能源很少。

为了有效地设计太阳能系统,需要了解感兴趣位置的可用太阳能资源。本文旨在让读者了解地球太阳能资源,并介绍进行基本分析所需的工具。也将提供太阳辐射测量技术和性能建模的简要概述。

转换系统

装有热电板和光伏板的房屋

太阳能转换系统(SECS),[5] [6] [7]或太阳能采集器是通用术语,可用于由太阳能供电的任何机器,该机器可以产生可用于直接加热的能量。流体或气体(被动式太阳能)或发电(PV、CPV、PETE...)。因此,该术语可以指:

好处

太阳能的好处是多方面的:

  • 太阳能是主要的再生能源之一
  • 太阳能系统可以大大减少电费。可以从您的账单中减少的金额取决于太阳能系统的大小和家庭能源使用情况。
  • 太阳能可用于不同的目的,例如电力(光伏)和热能(太阳能热)。
  • 太阳能系统通常需要较低的维护成本。清洁公司每次清洁的平均费用为 25-35 英镑,制造商提供 20-25 年保固。
  • 太阳能电池板产业的技术发展确保太阳能板将继续成为地球上最有效的永续能源之一。

有关太阳能的更多具体文章,请参阅类别:太阳能。或者你可以查看这个网站。埃特拉阿-a

太阳

太阳能采集器的最佳方向
根据纬度调整窗户的最佳倾斜度

太阳是我们可以获得的主要能源之一。太阳的核心透过热核聚变反应将氢转化为氦。反应产生的能量从太阳核心传播到表面,并主要以光的形式释放。地球接收到的能量有两种形式:热和光。根据美国能源部的数据,每小时有足够的能量到达地球,以满足我们全年的能源需求。每年到达地球的太阳光量为 4x10 18焦耳。世界人口消耗的能量约为3X10 15焦耳。

外部链接

GreenMatch - 太阳能的优点和缺点。该文章包含有关购买太阳能系统的优点和缺点的资讯和图表。

也可以看看

注释和参考文献

  1. 太阳能的历史 - 绿色生活顾问、公司、电动车专家、绿色生活、电动车新闻 https://greenlivingguy.com/2021/03/a-history-of-solar-power/
  2. ^ (2008)。海水淡化,国家视角。国家科学院国家研究委员会。
  3. ^ 阿布-阿拉比,M. (2007)。中东和北非地区太阳能海水淡化的现况和前景。21 世纪的太阳能海水淡化,163-178。
  4. ^ Paton, C. 与 Davies, P. (2006)。海水温室冷却,淡水和新鲜农产品来自海水。第二届干旱环境水资源国际会议,利雅德。
  5. 太阳能转换系统第1项
  6. 太阳能转换系统第2期
  7. 太阳能转换系统
  8. 斯坦福大学皮特
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