Päikeseenergia määratlus koos näidete ja kasutusviisidega

Päikeseenergia määratlus koos näidete ja kasutustega
Päikeseenergia definitsioon on energia, mis pärineb Päikeselt ja mida saame püüda tänu päikesekiirgusele.Päikeseenergia mõistet kasutatakse sageli päikesekiirguse abil saadava elektri- või soojusenergia viitamiseks.

See energiaallikas tähistab primaarse energiaallikat Maa peal.Kuna see on ammendamatu allikas, peetakse seda taastuvenergiaks.

Sellest energiast tuletatakse palju muid energiaallikaid, näiteks:

Tuuleenergia, mis kasutab tuule jõudu.Tuul tekib siis, kui päike soojendab suuri õhku.
Fossiilkütused: need pärinevad orgaaniliste osakeste lagunemisprotsessist.Orgaanilised lagundajad olid suures osas fotosünteesimise taimi.
Hüdrauliline energia, mis kasutab vee potentsiaalset energiat.Ilma päikesekiirguseta poleks veetsükkel võimalik.
Biomassi energia on jällegi taimede fotosünteesi tulemus.
Seda tüüpi taastuvenergia on alternatiiv fossiilkütustele, mis ei eralda kasvuhoonegaase nagu süsinikdioksiid.

Päikeseenergia näited
Mõned päikeseenergia näited hõlmavad järgmist:

Fotogalvaanilised päikesepaneelid toodavad elektrit;Neid rajatisi kasutatakse kodudes, mägi varjupaikades jne.
Fotogalvaanilised elektrijaamad: need on PV -paneelide olulised pikendused, mille eesmärk on elektrivõrgu tarnimiseks elektrit toota.
Päikesesõiduautod kasutavad elektrimootori juhtimiseks päikesekiirgust elektriks muundamiseks PV -rakke.
Päikesepliidid: need on valmistatud paraboolsest süsteemist, et koondada päikese valgus punktini, et tõsta temperatuuri ja saaksid süüa teha.
Küttesüsteemid: päikese soojusenergiaga saab kuumutada vedelikku, mida saab kasutada kütteahelas.
Basseini kuumutamine on lihtne vedeliku vooluring, milles vesi ringleb mööda päikese käes olevaid päikeseenergia kogukollektsionääri.
Kalkulaatorid: mõnel elektroonikaseadmel on väike päikesepaneel elektri vooluringi toiteallikaks.
Päikeseventilatsioon on päikeseenergia tüüp, mis kasutab ruumi õhutamiseks päikese soojust.Seda kasutatakse sageli kodudes ja hoonetes õhukvaliteedi parandamiseks ja energiakulude vähendamiseks.Päikeseventilatsiooni saab kasutada ühe toa või terve hoone ventileerimiseks.
Fotosüntees on loomulik viis, mida taimed kasutavad päikeseenergia teisendamiseks keemiliseks energiaks.
Päikeseenergia tüübid
Päikeseenergia tehnoloogiaid on kolme tüüpi:

Fotogalvaaniline päikeseenergia: PV -päikesepaneelid koosnevad materjalist, mis päikesekiirguse löömisel vabastab elektronid ja genereerib elektrivoolu.
Termiline päikeseenergia: see süsteem kasutab ära päikesekiirte soojusmahu.Päikesekiirgus muundatakse soojusenergiaks, et soojendada vedelikku, mida saab kasutada koduse kuuma vee soojendamiseks.Päikese soojusjõujaamades genereeritakse auru ja seejärel elektrit.
Passiivne päikeseenergia on ressurss, et kasutada päikesesoojust ilma väliseid ressursse kasutamata.Näiteks saavad arhitektid orienteeruda maju ja otsustada, kuhu aknad panna, arvestades päikesekiirguse vastuvõtmist.Seda tehnikat tuntakse bioklimaatilise arhitektuurina.
Kuidas toodetakse päikeseenergiat?
Füüsilisest küljest toodetakse päikeseenergia päikeseenergiat tuumareaktsioonide järjestikuste kaudu.Kui see energia jõuab meieni Maa peal, saame seda mitmel viisil ära kasutada:

Päikesepaneelid fotogalvaaniliste rakkudega.Fotogalvaanilised paneelid on valmistatud materjalist, mis valguse vastuvõtmisel otseselt ioniseerib ja vabastab elektroni.Sel viisil muudetakse päikesekiirgus elektrienergiaks.
Kasutades päikesekiirguse muundamiseks soojusenergiaks päikesekogujaid.Selle eesmärk on soojendada vedelikku, mis ringleb sees.Sel juhul pole meil elektrit, kuid meil on vedelik kõrgel temperatuuril, mida saab kasutada paljudes rakendustes.
Kontsentreeritud päikeseenergia on süsteem, mis kajastab kogu päikesevalgustust fookuseni, et saavutada kõrge temperatuur.Seda tehnoloogiat kasutatakse termosolaarsetes taimedes energia tootmiseks.
Passiivsed päikeseenergia süsteemid kasutavad päikeseenergiat ilma välise energiasisendita.Näiteks võimaldavad arhitektuurilised kujundused talvel maksimaalset päikesekiirgust ja vältida suvel liigset kuumust.
Päikesepaneelide tüübid
Mõistet päikesepaneelid kasutatakse mõlema meetodi (fotogalvaanilise ja termilise) jaoks.Igal juhul on disain märkimisväärselt erinev, sõltuvalt sellest, millist päikeseenergia tehnoloogiat seda kasutatakse:

Päikeseenergia termiline paneel kasutab päikesekiiri vedeliku soojendamiseks, mis ületab soojuse vedelikule ja soojendab seejärel vett.Päikeseveesoojendeid kasutatakse kodudes kuuma vee saamiseks.
Fotogalvaaniline paneel kasutab päikeseelementidesse paigutatud konkreetsete pooljuhtide elementide omadusi.Päikeserakud toodavad päikesekiirguse korral elektrienergiat.Tänu niinimetatud fotogalvaanilisele efektile põhjustab kokkupuude päikese käes elektronide liikumist komponendis (tavaliselt räni), tekitades pideva elektrivoolu.
Kontsentreeritud päikesepaneel kasutab ka rida paraboolseid peegleid, millel on lineaarne struktuur.Nende peeglite eesmärk on kontsentreerida päikesekiirgus fookusesse, et saavutada temperatuur piisavalt kõrgele auru saamiseks.
Päikeseenergia kasutamine

Päikese jõu kasutamine: fotogalvaanilasi juhend
Päikeseenergial on palju kasutusvõimalusi ja rakendusi, mille saab kokku võtta kolmes punktis:

Kodumaine kuum vesi DHW
Päikesevee kuumutamist kasutatakse kodumaise kuuma vee (DHW) ning kodude ja väikeste hoonekomplekside kuumade varustamiseks.On ehitatud päikeseenergiajaamad, mis auruturbiine kasutades konverteerivad salvestatud soojuse elektriks.

Neid prototüüpe ei ole aga nende elektrijaamade madala jõudluse tõttu laialdaselt kasutatud võrreldes kõrgete kuludega ja ebakorrapärase elektrivarustusega.

Elektritootmine
Fotogalvaanilisi paneele kasutatakse isoleeritud päikesesüsteemides elektrivõrkudest eemal asuvate seadmete (kosmose sondid, kõrgmäestiku telefonikordistajad jne).Neid kasutatakse ka nii väikese energiatarbega nõudmistega rakendustes, et ühendus elektrivõrguga ei oleks ökonoomne (valgusignaalid, parkimismõõturid jne).

Need seadmed peavad olema varustatud akumulaatoritega, mis on võimelised kogunema päevasel ajal toodetavat liigset elektrit, et toita seadmeid öösel ja pilves perioodidel, tavaliselt päikeseakud.

Neid kasutatakse ka suurtes võrega ühendatud süsteemides, ehkki toiteallikas on igapäevastes ja hooajalistes tingimustes varieeruv.Seetõttu on seda raske ennustada ja mitte programmeeritavat.

See katkendlikkus muudab elektrienergia nõudluse rahuldamise igal ajal keerukaks, välja arvatud tootmine, mille ohutusvaru ületab iga -aastase nõudluse tippu.Kuna suvel on päikeseelektrijaamade tootmise tipp, õnnestub see korvata kliimaseadmete tõttu suuremat sisemist nõudlust.

Millised on päikeseenergia plussid ja miinused?
Päikeseenergia kasutamine hõlmab konkreetseid plusse ja miinuseid.

Peamised kriitika või puudused on:

Saadud kõrge investeerimiskulud.
See pakub väga suurt tõhusust.
Saadud jõudlus sõltub päikeseplaanist, ilmast ja kalendrist.Sel põhjusel on raske teada, millist elektrienergiat me antud hetkel saame.See puudus kaob teiste energiaallikatega, näiteks tuuma- või fossiilienergiaga.
Päikesepaneeli valmistamiseks kuluv energia.Fotogalvaaniliste paneelide tootmine nõuab palju energiat, kasutades sageli taastumatuid energiaallikaid, näiteks kivisüsi.
Teisest küljest peate kaaluma päikeseenergia eeliseid:

Selle pooldajad toetavad kulude vähendamist ja tõhususe kasvu tulevastes päikesesüsteemides mastaabisäästu ja tehnoloogiliste täiustuste tõttu.
Selle energiaallika puudumise öösel osutavad nad ka sellele, et päeva jooksul saavutatakse elektritarbimise maksimaalne tipp, see tähendab päikeseenergia maksimaalse tootmise ajal.

See on saastamata energia: see ei genereeri kasvuhoonegaase ja seetõttu ei aita see kaasa kliimamuutuste probleemi süvendamisele.
Autor: Oriol Planas – tööstustehniline insener