พลังงานแสงอาทิตย์ใช้ที่ไหน? พลังงานแสงอาทิตย์เป็นผลจากความร่วมมือระหว่างธรรมชาติและมนุษย์! ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นโลก

ดวงอาทิตย์เป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานที่ปลอดภัยที่สุดและไม่มีวันหมดสิ้น การใช้อย่างเหมาะสมเป็นเรื่องของความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมและประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของอุตสาหกรรมหรือประเทศใดๆ แหล่งพลังงานเช่นดวงอาทิตย์มีข้อได้เปรียบที่สำคัญหลายประการเหนือแหล่งพลังงานยอดนิยมอื่น ๆ มันจะไม่ออกไปและสามารถให้พลังงานกิโลวัตต์ชั่วโมงแก่คนจำนวนมากได้ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและประหยัด มีดวงอาทิตย์สำหรับทุกมุมโลกและสามารถประหยัดได้ ทรัพยากรธรรมชาติหมดไปกับต้นไม้ทุกต้นที่ถูกโค่นและถ่านหินที่ขุดได้หนึ่งกิโลกรัม

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานหมุนเวียน กล่าวคือสามารถดำรงอยู่ได้โดยปราศจากการแทรกแซงของมนุษย์ในธรรมชาติ ซึ่งแตกต่างจากพลังงานปรมาณู ดวงอาทิตย์ไม่สามารถทำร้ายสิ่งแวดล้อม และทำให้ป่าและแม่น้ำสะอาดในรูปแบบดั้งเดิม

ตัวอย่างการใช้

เลือกพลังงานแสงอาทิตย์แบบดั้งเดิม - นี่คือตัวอย่างพื้นฐานที่สุดของการใช้พลังงานแสงอาทิตย์และเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า พื้นผิวที่มืดสามารถดูดซับรังสีได้อย่างมีประสิทธิภาพและใช้พลังงานของแสงสว่างโดยแปลงเป็นความร้อน เทคโนโลยีพิเศษซึ่งเป็นความสำเร็จขั้นสูงในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีได้ถูกนำมาใช้อย่างยาวนานเพื่อรวบรวมและจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งสามารถทดแทนน้ำมันเบนซินในรถยนต์ ความร้อน และประภาคารได้สำเร็จ

การใช้งาน คุณลักษณะทางภูมิศาสตร์ที่ตั้งของอาคารบางแห่งประกอบกับ วัสดุที่ทันสมัยช่วยให้มนุษยชาติเปลี่ยนไปใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างสมบูรณ์ในขณะที่ทั้งหมด สิ่งอำนวยความสะดวกที่ทันสมัยการสื่อสาร: โทรทัศน์ อินเทอร์เน็ต และสิ่งอำนวยความสะดวกอื่น ๆ จะยังคงใช้งานได้ตามปกติ อาคารดังกล่าวเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและประหยัดมาก

องค์ประกอบพิเศษที่แปลงพลังงานแสงอาทิตย์ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จ เทคโนโลยีอวกาศดาวเทียมและสถานีอวกาศที่ทันสมัยมีการติดตั้งแบตเตอรี่พิเศษที่ใช้พลังงานจากรังสีของดาวฤกษ์ทั่วไป พลังงานแสงอาทิตย์เป็นสิ่งที่สะดวกในการใช้งานและสามารถใช้ได้แม้ในมุมที่ทุรกันดารและห่างไกลที่สุดของโลก ซึ่งการสร้างระบบสื่อสารและสายไฟเป็นเรื่องยากหรือเป็นไปไม่ได้

การใช้งาน พลังงานไฟฟ้าในรูปแบบที่บริสุทธิ์นั้นไม่สะดวกเสมอไป ซึ่งเป็นสาเหตุที่หลายระบบใช้แหล่งไฟฟ้าแบบผสม ผสมผสานดวงอาทิตย์และพลังงานรูปแบบดั้งเดิมเข้าด้วยกัน

ทุกวันนี้ ปัญหาการใช้พลังงานค่อนข้างรุนแรง ทรัพยากรของโลกมีไม่สิ้นสุด และระหว่างการดำรงอยู่ของมัน มนุษยชาติได้ทำลายล้างสิ่งที่ธรรมชาติมอบให้ไปค่อนข้างมาก ในขณะนี้ ถ่านหินและน้ำมันกำลังถูกขุดอย่างแข็งขัน ซึ่งมีปริมาณสำรองน้อยลงทุกวัน อนุญาตให้มนุษยชาติก้าวไปสู่อนาคตอย่างไม่น่าเชื่อและใช้พลังงานปรมาณูซึ่งนำมาซึ่งประโยชน์อันใหญ่หลวงต่อส่วนรวม สิ่งแวดล้อม.

ปัญหาสิ่งแวดล้อมนั้นรุนแรงไม่น้อย - การสกัดทรัพยากรอย่างแข็งขันและการใช้งานต่อไปส่งผลเสียต่อสถานะของโลก ไม่เพียงเปลี่ยนธรรมชาติของดิน แต่ยังรวมถึงสภาพอากาศด้วย

ด้วยเหตุนี้จึงให้ความสนใจเป็นพิเศษกับแหล่งพลังงานธรรมชาติ เช่น น้ำหรือลม ในที่สุด หลังจากการวิจัยและพัฒนาอย่างแข็งขันเป็นเวลาหลายปี มนุษยชาติได้ "เติบโตขึ้น" เพื่อใช้พลังงานแสงอาทิตย์บนโลก มันเกี่ยวกับเขาที่จะกล่าวถึงต่อไป

มีเสน่ห์อะไรเบอร์นี้

ก่อนดำเนินการต่อ ตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมมาดูกันว่าเหตุใดนักวิจัยจากทั่วโลกจึงสนใจการผลิตพลังงานประเภทนี้ สินทรัพย์หลักของมันสามารถเรียกว่าไม่รู้จักเหนื่อย แม้จะมีสมมติฐานมากมาย แต่ความเป็นไปได้ที่ดาวฤกษ์เช่นดวงอาทิตย์จะดับลงในอนาคตอันใกล้นั้นน้อยมาก ซึ่งหมายความว่ามนุษยชาติมีโอกาสที่จะได้รับพลังงานสะอาดจากธรรมชาติอย่างสมบูรณ์

ข้อได้เปรียบประการที่สองของการใช้พลังงานแสงอาทิตย์บนโลกคือความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของตัวเลือกนี้ ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมภายใต้เงื่อนไขดังกล่าวจะเป็นศูนย์ ซึ่งจะทำให้โลกทั้งโลกมีอนาคตที่สดใสกว่าอนาคตที่เปิดขึ้นด้วยการสกัดทรัพยากรใต้ดินที่มีอยู่อย่างจำกัดอย่างต่อเนื่อง

ในที่สุดควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับความจริงที่ว่าดวงอาทิตย์เป็นตัวแทนของอันตรายน้อยที่สุดสำหรับมนุษย์เอง

อย่างไรจริงๆ

ทีนี้มาเข้าประเด็นกัน ภายใต้ชื่อบทกวีที่ค่อนข้าง พลังงานแสงอาทิตย์» ความจริงแล้วการเปลี่ยนรังสีเป็นไฟฟ้าโดยใช้เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษ กระบวนการนี้จัดทำโดยเซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งมนุษยชาติกำลังใช้งานอย่างแข็งขันเพื่อวัตถุประสงค์ของตนเองและค่อนข้างประสบความสำเร็จ

รังสีดวงอาทิตย์

มันเคยเกิดขึ้นมาแล้วในอดีตที่คำว่า "รังสี" กระตุ้นความสัมพันธ์เชิงลบในตัวบุคคลมากกว่าเชิงบวกที่เกี่ยวข้องกับภัยพิบัติที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งโลกสามารถอยู่รอดได้ตลอดชีวิต อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีการใช้พลังงานของดวงอาทิตย์บนโลกช่วยให้ใช้งานได้

ในความเป็นจริงรังสีประเภทนี้คือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งอยู่ในช่วงตั้งแต่ 2.8 ถึง 3.0 ไมครอน

สเปกตรัมแสงอาทิตย์ที่มนุษย์ใช้จนประสบผลสำเร็จจริงๆ ประกอบด้วยคลื่นสามประเภท: อัลตราไวโอเลต (ประมาณ 2%), ประมาณ 49% เป็นคลื่นแสง และสุดท้าย ปริมาณที่เท่ากันกับพลังงานแสงอาทิตย์มีส่วนประกอบอื่นๆ อีกจำนวนเล็กน้อย แต่ บทบาทของพวกเขาไม่มีนัยสำคัญจนไม่มีผลกระทบพิเศษต่อชีวิตของโลก

ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นโลก

ขณะนี้ได้มีการกำหนดองค์ประกอบของสเปกตรัมที่ใช้เพื่อประโยชน์ของมนุษยชาติแล้ว ควรสังเกตคุณลักษณะที่สำคัญอีกประการหนึ่งของแหล่งข้อมูลนี้ การใช้พลังงานแสงอาทิตย์บนโลกดูเหมือนจะมีแนวโน้มที่ดีเช่นกัน เนื่องจากมีอยู่ในปริมาณที่มากพอสมควรโดยมีค่าใช้จ่ายในการดำเนินการที่ต่ำที่สุด ปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ดาวฤกษ์ปล่อยออกมานั้นสูงมาก แต่ประมาณ 47% มาถึงพื้นผิวโลก ซึ่งเท่ากับเจ็ดร้อยล้านล้านกิโลวัตต์-ชั่วโมง สำหรับการเปรียบเทียบ เราทราบว่ามีเพียงหนึ่งกิโลวัตต์-ชั่วโมงเท่านั้นที่สามารถให้หลอดไฟที่มีกำลังหนึ่งร้อยวัตต์ใช้งานได้ถึงสิบปี

แน่นอนว่าพลังการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์และการใช้พลังงานบนโลกขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ: สภาพภูมิอากาศมุมตกกระทบของรังสีบนพื้นผิว ช่วงเวลาของปี และตำแหน่งทางภูมิศาสตร์

เมื่อไหร่และเท่าไหร่

มันง่ายที่จะคาดเดาว่าปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกลงมาบนพื้นผิวโลกในแต่ละวันนั้นเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เนื่องจากมันขึ้นอยู่กับตำแหน่งของดาวเคราะห์ที่สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์และการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์โดยตรง เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าในตอนเที่ยงรังสีจะสูงสุดในขณะที่ในตอนเช้าและตอนเย็นจำนวนรังสีที่มาถึงพื้นผิวจะน้อยกว่ามาก

เราสามารถพูดด้วยความมั่นใจว่าการใช้พลังงานแสงอาทิตย์จะมีประสิทธิผลมากที่สุดในภูมิภาคที่ใกล้กับแถบเส้นศูนย์สูตรมากที่สุด เนื่องจากมีความแตกต่างระหว่างตัวบ่งชี้สูงสุดและต่ำสุดน้อยที่สุด ซึ่งบ่งชี้ถึงปริมาณรังสีสูงสุดที่ไปถึง พื้นผิวของดาวเคราะห์ ตัวอย่างเช่น ในพื้นที่ทะเลทรายแอฟริกา ปริมาณรังสีต่อปีสูงถึง 2,200 กิโลวัตต์-ชั่วโมงโดยเฉลี่ย ในขณะที่ในแคนาดาหรือยุโรปกลาง ตัวเลขดังกล่าวไม่เกิน 1,000 กิโลวัตต์-ชั่วโมง

พลังงานแสงอาทิตย์ในประวัติศาสตร์

หากคุณคิดให้กว้างที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ความพยายามในการ "เชื่อง" แสงสว่างอันยิ่งใหญ่ที่ทำให้โลกของเราอบอุ่นนั้นเริ่มขึ้นในสมัยโบราณระหว่างลัทธินอกรีต เมื่อองค์ประกอบแต่ละอย่างรวมเป็นหนึ่งโดยเทพที่แยกจากกัน อย่างไรก็ตามแน่นอนว่าการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ก็ไม่เป็นปัญหา - เวทมนตร์ครองโลก

หัวข้อการใช้พลังงานของดวงอาทิตย์บนโลกเริ่มได้รับการหยิบยกขึ้นอย่างแข็งขันในช่วงปลายศตวรรษที่ 14 - ต้นศตวรรษที่ 20 ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ที่แท้จริงเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2382 โดย Alexander Edmond Becquerel ซึ่งเป็นผู้ค้นพบเอฟเฟกต์เซลล์แสงอาทิตย์ การศึกษาในหัวข้อนี้เพิ่มขึ้นอย่างมาก และหลังจากผ่านไป 44 ปี Charles Fritts ก็สามารถออกแบบโมดูลแรกในประวัติศาสตร์ ซึ่งใช้ซีลีเนียมเคลือบทอง การใช้พลังงานของดวงอาทิตย์บนโลกดังกล่าวให้กระแสไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาเพียงเล็กน้อย - จำนวนการสร้างทั้งหมดนั้นไม่เกิน 1% อย่างไรก็ตาม สำหรับมวลมนุษยชาติแล้ว นี่เป็นความก้าวหน้าอย่างแท้จริง เปิดโลกทัศน์ใหม่ของวิทยาศาสตร์ ซึ่งไม่เคยแม้แต่จะฝันถึงมาก่อน

Albert Einstein เองมีส่วนสำคัญในการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ ใน โลกสมัยใหม่ชื่อของนักวิทยาศาสตร์มักเกี่ยวข้องกับทฤษฎีสัมพัทธภาพที่มีชื่อเสียงของเขา แต่ในความเป็นจริงเขาได้รับรางวัลโนเบลอย่างแม่นยำสำหรับการศึกษา

จนถึงทุกวันนี้ เทคโนโลยีการใช้พลังงานแสงอาทิตย์บนโลกกำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหรือลดลงอย่างรวดเร็ว แต่ความรู้สาขานี้ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องด้วยข้อเท็จจริงใหม่ ๆ และเราหวังว่าในอนาคตอันใกล้นี้ ประตูสู่ประตูใหม่ที่สมบูรณ์ โลกจะเปิดต่อหน้าเรา

ธรรมชาติต่อต้านเรา

เราได้พูดถึงข้อดีของการใช้พลังงานของดวงอาทิตย์บนโลกไปแล้ว ตอนนี้เรามาใส่ใจกับข้อเสียของวิธีนี้ซึ่งน่าเสียดายไม่น้อย

เนื่องจากการพึ่งพาโดยตรงกับที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ สภาพภูมิอากาศ และการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ในปริมาณที่เพียงพอจึงต้องใช้ต้นทุนด้านพื้นที่จำนวนมาก บรรทัดล่างคือยิ่งพื้นที่การบริโภคและการประมวลผลของรังสีดวงอาทิตย์มากขึ้นเท่าใดเราจะได้รับพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในปริมาณที่มากขึ้นเท่านั้น การจัดวางระบบขนาดใหญ่ดังกล่าวต้องการพื้นที่ว่างจำนวนมากซึ่งทำให้เกิดปัญหาบางอย่าง

ปัญหาอีกประการหนึ่งเกี่ยวกับการใช้พลังงานของดวงอาทิตย์บนโลกนั้นขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวันโดยตรง เนื่องจากการสร้างในเวลากลางคืนจะเป็นศูนย์ และในตอนเช้าและตอนเย็นจะไม่มีนัยสำคัญอย่างยิ่ง

ปัจจัยเสี่ยงเพิ่มเติมคือสภาพอากาศ - การเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขอย่างกะทันหันอาจส่งผลเสียอย่างมากต่อการทำงานของระบบประเภทนี้ เนื่องจากทำให้เกิดปัญหาในการดีบักพลังงานที่ต้องการ สถานการณ์ที่มีการเปลี่ยนแปลงปริมาณการบริโภคและการผลิตอย่างรวดเร็วอาจเป็นอันตรายได้

สะอาด แต่แพง

การใช้พลังงานแสงอาทิตย์บนโลกเป็นเรื่องยากในขณะนี้เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายสูง โฟโตเซลล์ที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการตามกระบวนการหลักมีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง แน่นอนว่าแง่บวกของการใช้ทรัพยากรประเภทนี้ทำให้คุ้มค่า แต่จากมุมมองทางเศรษฐกิจ ในขณะนี้ไม่จำเป็นต้องพูดถึงการคืนทุนเต็มจำนวนของต้นทุนเงินสด

อย่างไรก็ตาม จากแนวโน้มที่แสดงให้เห็น ราคาของเซลล์แสงอาทิตย์กำลังลดลงเรื่อย ๆ เพื่อให้ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้อย่างสมบูรณ์เมื่อเวลาผ่านไป

ความไม่สะดวกของกระบวนการ

การใช้ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานก็ยากเช่นกัน เพราะวิธีการแปรรูปทรัพยากรนี้ค่อนข้างลำบากและไม่สะดวก การบริโภคและการประมวลผลของรังสีโดยตรงขึ้นอยู่กับความสะอาดของแผ่นซึ่งเป็นปัญหาในการตรวจสอบ นอกจากนี้ความร้อนขององค์ประกอบยังส่งผลเสียอย่างมากต่อกระบวนการซึ่งสามารถป้องกันได้โดยใช้ระบบทำความเย็นที่ทรงพลังที่สุดเท่านั้น ซึ่งต้องใช้ต้นทุนวัสดุเพิ่มเติมและค่าใช้จ่ายจำนวนมาก

นอกจากนี้ แผ่นเพลตที่ใช้ในตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ หลังจากใช้งานมา 30 ปี ก็ค่อยๆ ใช้ไม่ได้ และมีการกล่าวถึงต้นทุนของโฟโตเซลล์ก่อนหน้านี้

ปัญหาสิ่งแวดล้อม

ก่อนหน้านี้มีการกล่าวว่าการใช้ทรัพยากรประเภทนี้สามารถช่วยมนุษยชาติจากปัญหาร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อมในอนาคต แหล่งที่มาของทรัพยากรและผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอย่างแท้จริงให้มากที่สุด

อย่างไรก็ตามการใช้พลังงานแสงอาทิตย์หลักการทำงานของตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์คือการใช้แผ่นพิเศษที่มีโฟโตเซลล์การผลิตซึ่งต้องใช้สารพิษจำนวนมาก ได้แก่ ตะกั่วสารหนูหรือโพแทสเซียม การใช้งานเองนั้นไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม ด้วยระยะเวลาที่จำกัดของการใช้งาน เมื่อเวลาผ่านไป การทิ้งเพลตอาจกลายเป็นปัญหาร้ายแรงได้

สำหรับข้อจำกัด ผลกระทบเชิงลบด้านสิ่งแวดล้อม ผู้ผลิตค่อยๆ เปลี่ยนไปใช้แผ่นฟิล์มบางซึ่งมีต้นทุนต่ำกว่าและไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

วิธีเปลี่ยนรังสีเป็นพลังงาน

ภาพยนตร์และหนังสือเกี่ยวกับอนาคตของมนุษยชาติมักจะให้ภาพเดียวกันของกระบวนการนี้โดยประมาณซึ่งในความเป็นจริงอาจแตกต่างจากความเป็นจริงอย่างมาก มีหลายวิธีในการแปลง

โดยทั่วไปสามารถเรียกได้ว่าเป็นการมีส่วนร่วมของโฟโตเซลล์ที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้

อีกทางเลือกหนึ่งคือมนุษยชาติกำลังใช้พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์อย่างแข็งขันโดยอาศัยความร้อนจากพื้นผิวพิเศษซึ่งช่วยให้น้ำร้อนได้ในทิศทางที่เหมาะสมของอุณหภูมิ หากเราทำให้กระบวนการนี้ง่ายขึ้นมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ มันสามารถเปรียบเทียบได้กับถังที่ใช้สำหรับอาบน้ำฤดูร้อนในบ้านส่วนตัว

อีกวิธีหนึ่งในการใช้รังสีเพื่อสร้างพลังงานคือ "ใบเรือสุริยะ" ซึ่งจะทำงานได้ในระบบประเภทนี้เท่านั้นที่แปลงรังสีเป็น

ปัญหาของการไม่มีการผลิตในเวลากลางคืนได้รับการแก้ไขบางส่วนโดยโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบบอลลูน ซึ่งการทำงานยังคงดำเนินต่อไปเนื่องจากการสะสมของพลังงานที่ปล่อยออกมาและระยะเวลาของกระบวนการทำความเย็น

เรากับพลังงานแสงอาทิตย์

ทรัพยากรพลังงานของดวงอาทิตย์และลมบนโลกถูกใช้อย่างแข็งขัน แม้ว่าเราจะไม่ได้สังเกตเห็นสิ่งนี้บ่อยๆ ก่อนหน้านี้ได้กล่าวถึงการอุ่นน้ำในห้องอาบน้ำกลางแจ้งแบบชาวบ้านไปแล้ว ในความเป็นจริงแล้วพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่มักถูกใช้เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ อย่างไรก็ตาม ยังมีตัวอย่างอื่นๆ อีกมากมาย: ในร้านค้าแสงสว่างเกือบทุกแห่ง คุณสามารถหาหลอดไฟสำหรับจัดเก็บที่สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้าแม้ในตอนกลางคืน เนื่องจากพลังงานที่สะสมในระหว่างวัน

การติดตั้งที่ใช้โฟโตเซลล์นั้นมีการใช้งานอย่างหลากหลาย สถานีสูบน้ำและระบบระบายอากาศ.

เมื่อวานนี้วันนี้วันพรุ่งนี้

หนึ่งใน ทรัพยากรที่สำคัญสำหรับมนุษยชาติ - พลังงานแสงอาทิตย์และโอกาสในการใช้งานนั้นสูงมาก อุตสาหกรรมนี้ได้รับทุนสนับสนุนอย่างแข็งขัน ขยายและปรับปรุง ปัจจุบัน พลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการพัฒนามากที่สุดในสหรัฐอเมริกา ซึ่งบางภูมิภาคใช้เป็นแหล่งพลังงานทางเลือกเต็มรูปแบบ นอกจากนี้โรงไฟฟ้าประเภทนี้ดำเนินการในประเทศอื่น ๆ ในขณะที่พวกเขามุ่งผลิตไฟฟ้าประเภทนี้มานานแล้วซึ่งอาจแก้ปัญหามลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมในไม่ช้า

อ่าน 8 นาที ยอดวิว 756 เผยแพร่เมื่อ 27.11.2015

ยิ่งใหญ่และทรงพลัง เป็นนิรันดร์และยังเด็กอยู่เสมอ ดังนั้นในศาสนาโบราณหลาย ๆ คนจึงพูดถึงดวงอาทิตย์ พวกเขาพูดถึงพระองค์ในฐานะวัตถุที่เคลื่อนไหวได้ และบูชาพระองค์ วัดเวลา และยกย่องพระองค์ว่าเป็นแหล่งปฐมพรทางโลกทั้งหมด

และวันนี้เมื่อไม่มีความลับสำหรับใครก็ตามที่เป็นแหล่งความร้อนหลักตามธรรมชาติของดวงอาทิตย์ดังนั้นชีวิตในหลาย ๆ ด้านจึงต้องเห็นด้วยกับความเข้าใจในบทบาทของร่างกายสวรรค์ในชีวิตของมนุษยชาติ

มนุษยชาติสามารถใช้อะไรได้อีกในชีวิตประจำวันนอกจากการบูชาและความเข้าใจเกี่ยวกับความสำคัญของดวงอาทิตย์ในประวัติศาสตร์อารยธรรม? แน่นอนว่าดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช มันบังคับให้วัฏจักรของน้ำเกิดขึ้นในธรรมชาติ ต้องขอบคุณดวงอาทิตย์เท่านั้น โลกจึงมีเชื้อเพลิงฟอสซิลทั้งหมดที่รู้จักกันในปัจจุบัน และบุคคลยังสามารถใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงาน - ความร้อนและไฟฟ้า

ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานหลักบนโลก

ธรรมชาติได้ดูแลกระบวนการส่งพลังงานแสงอาทิตย์มายังโลกอย่างชาญฉลาด โดยส่งรังสีดวงอาทิตย์จากพื้นผิวของดวงไฟ คลื่นหลักสามประเภทที่มาถึงพื้นผิวโลกจากสเปกตรัมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด:

• คลื่นอัลตราไวโอเลตจำนวนรวมในสเปกตรัมของดวงอาทิตย์ตามการประมาณการต่างๆคือประมาณ 2% ในขณะที่มองไม่เห็นด้วยตามนุษย์
• คลื่นแสงคิดเป็นครึ่งหนึ่งของพลังงานที่มาถึงโลก - 49% ด้วยคลื่นในช่วงนี้คนจึงมีโอกาสเห็นสีทั้งหมดของโลก
• คลื่นอินฟราเรด,ซึ่งคิดเป็น 49% ของสเปกตรัม ในขณะที่ต้องขอบคุณ 49% เหล่านี้ที่ทำให้พื้นผิวโลก มหาสมุทร และแผ่นดินร้อนขึ้น และคลื่นเหล่านี้เองที่เป็นแหล่งกำเนิดของพลังงานแสงอาทิตย์ที่มนุษย์ต้องการมากที่สุดในปัจจุบัน

หลักการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าและความร้อน

เช่นเดียวกับกระบวนการอื่น ๆ การแปลงแสงแดดเป็นพลังงานความร้อนและไฟฟ้าเกิดขึ้นตามหลักการของการแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานความร้อนหรือไฟฟ้าโดยตรง - แสงแดดตกลงบนพื้นผิวพิเศษเริ่มกระบวนการแปลงพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าหรือความร้อน พลังงาน.

กระบวนการรับความร้อนและพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์แม้จะมีความแตกต่าง แต่โดยทั่วไปแล้วจะคล้ายกันมากและสามารถแสดงได้หลายวิธีในรูปแบบของโครงร่างที่คล้ายคลึงกัน:

• เพื่อให้ได้พลังงานความร้อนจะใช้ตัวสะสมความร้อนเพื่อดูดซับคลื่นอินฟราเรด จากนั้นขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของระบบ ตัวเก็บประจุและตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะถูกใช้เพื่อให้ความร้อนแก่ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
• เพื่อให้ได้พลังงานไฟฟ้าจะใช้หลักการแปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้าโดยตรง กระแสตรงเซลล์แสงอาทิตย์รับแสงอาทิตย์บนพื้นผิวและแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า

ทุกวันนี้มีการใช้พลังงานแสงอาทิตย์อย่างไร?

ในหลาย ๆ ด้าน การใช้พลังงานฟรีและพลังงานหมุนเวียน ดังนั้นพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีแนวโน้มมากที่สุดในปัจจุบันได้ผ่านการวิจัยเชิงทฤษฎีไปสู่การปฏิบัติมานานแล้ว ข้อเสนอจำนวนมากจาก บริษัท การค้าทำให้เกือบทุกคนมีพลังงานดังกล่าวในขณะที่พื้นที่หลักของการใช้พลังงานดังกล่าวใน ชีวิตประจำวันมีหลายอย่างที่คุ้นเคย

แผงเซลล์แสงอาทิตย์

แหล่งที่พบมากที่สุดของการแปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้าแม้จะมีต้นทุนสูงและใช้พลังงานต่ำ แต่ปัจจุบันแผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถให้แสงสว่างฟรีได้ครึ่งหนึ่งของความต้องการของมนุษยชาติ

แม้จะมีความแปลกใหม่ของแหล่งไฟฟ้าประเภทนี้และเทคโนโลยีที่ยังไม่สมบูรณ์ แต่ปัจจุบันแผงเซลล์แสงอาทิตย์ถูกนำมาใช้แล้วทั้งสำหรับให้แสงสว่างตามทางเดินในสวนและถนน และถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับให้แสงสว่างแก่บ้านและอพาร์ตเมนต์ในเมืองแล้ว

แหล่งพลังงานภายในบ้าน

สองสามปีที่ผ่านมา ระบบแผงโซลาร์เซลล์สำหรับให้แสงสว่างในบ้านเป็นสิ่งที่อยู่นอกเหนือจินตนาการ แต่ปัจจุบันค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะติดตั้งชุดแผงโซลาร์เซลล์บนระเบียงหรือผนังภายนอกที่สามารถจ่ายพลังงานให้กับส่วนอื่นได้ อพาร์ตเมนต์หรือ บ้านในชนบท.

เทคโนโลยีการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้ายังไม่ให้ประสิทธิภาพที่สูงเกินไป - โดยเฉลี่ยแล้วจะอยู่ที่ประมาณ 13% และกระแสไฟที่สร้างขึ้นคือ 12 V แต่ถึงกระนั้นปริมาณพลังงานนี้ก็เพียงพอที่จะใช้แสงสว่างในอพาร์ทเมนต์หรือบ้านได้ฟรี

ในหลาย ๆ ด้าน ความสงสัยเกี่ยวกับการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ในบ้านจะเพิ่มความสามารถในการใช้งานแผงโซลาร์เซลล์ในวันที่มีเมฆมากหรือในตอนพลบค่ำ อย่างไรก็ตาม นี่เป็นขั้นตอนที่ถูกลืมไปนาน แผงโซลาร์เซลล์ที่นำเสนอทั้งหมดทำงานได้แม้ในสภาวะแสงโพล้เพล้ และ แบตเตอรี่เพียงพอที่จะให้พลังงานแก่ผู้บริโภคด้วยกระแสไฟฟ้าจนกว่าจะมีการชาร์จครั้งต่อไป

แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบพกพา

แหล่งกระแสไฟฟ้าประเภทอื่นในกรณีที่ไม่มีเครื่องเขียน เครือข่ายไฟฟ้า. แผงแบบพกพาที่เบาและสะดวกสบายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับผู้ที่มีชีวิตที่เชื่อมโยงกับการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องห่างไกลจากอารยธรรม นักท่องเที่ยว นักเดินทาง และสำหรับผู้อยู่อาศัยในฤดูร้อนที่ไม่มีไฟฟ้าในสถานที่ สิ่งที่จำเป็นมากในการชาร์จโทรศัพท์หรือจ่ายไฟ วิทยุ.

ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์

แอปพลิเคชันที่ยิ่งใหญ่กว่านั้นได้พบการใช้กระบวนการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เข้าไป พลังงานความร้อน. ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดคือการอาบน้ำกลางแจ้งเมื่อภาชนะบรรจุน้ำถูกทำให้ร้อนในแสงแดด อย่างไรก็ตาม วันนี้ยังห่างไกลจากตัวเลือกที่คุ้มค่าที่สุดสำหรับการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อวัตถุประสงค์ภายในประเทศ - ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ที่ง่ายที่สุดทำให้กระบวนการทำน้ำร้อนมีประสิทธิภาพมากขึ้น

สาระสำคัญของตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์คือการดูดซับพลังงานโดยองค์ประกอบที่ดูดซับและการถ่ายโอนในรูปของพลังงานความร้อนเพื่อให้ความร้อนแก่ของเหลว ปัจจุบันมีการใช้ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์หลายประเภท:

• นักสะสมแบน,ซึ่งองค์ประกอบการดูดซับถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของแผงแบนซึ่งภายในมีการไหลเวียนของสารหล่อเย็น
• ท่อสะสม- ประเภทของการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งความร้อนของสารทำงานในท่อที่เชื่อมต่อถึงกันโดยมีค่าการนำความร้อนที่ดี

น้ำร้อน

การตั้งค่า น้ำร้อน- วันนี้การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ประเภทที่ใช้มากที่สุดพร้อมตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ สารทำงานที่ได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์จะเข้าสู่ถังหัววัดผ่านทางท่อ ซึ่งน้ำจะถูกทำให้ร้อนผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

รูปแบบของอุปกรณ์นั้นคล้ายกับหม้อต้มน้ำไฟฟ้าทั่วไป แต่แทนที่จะใช้องค์ประกอบความร้อนไฟฟ้าภายในถังจะมีเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อพร้อมสารทำงาน การติดตั้งที่ค่อนข้างเล็กพร้อมตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์สามารถให้น้ำร้อนในประเทศฟรีสำหรับการบริโภครายวัน น้ำร้อนครอบครัว 4 คนในช่วงฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง

ไม่เหมือนน้ำร้อน การติดตั้งเพื่อให้ความร้อนอัตโนมัติการจัดหาโดยใช้แสงแดดในปัจจุบันดูในหลาย ๆ ด้านยังคงแปลกใหม่ แต่โดยทั่วไปแล้วมันไม่ใช่จินตนาการ มันขึ้นอยู่กับหลักการของการสะสมของพลังงานความร้อนและการใช้อย่างค่อยเป็นค่อยไปเพื่อให้ความร้อนในบ้าน ในการติดตั้งดังกล่าวจะใช้วิธีการแบบผสมผสาน:

• กำลังปรับปรุงอาคาร- ทำฉนวนกันความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ลดการสูญเสียความร้อน เปลี่ยนกระจกสองชั้น
• ในห้องใต้ดินมีเครื่องสะสมความร้อนสามารถสะสมพลังงานความร้อนจำนวนมาก
• ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ติดตั้งด้วยการเติมสารหล่อเย็นพิเศษสามารถให้ความร้อนที่อุณหภูมิอากาศบวกขั้นต่ำ

ระบบทำความร้อนดังกล่าวสามารถให้ความร้อนแก่บ้านในชนบทในช่วงฤดูใบไม้ร่วงฤดูหนาวเป็นเวลา 60-70 วันและขึ้นอยู่กับ ฤดูหนาวที่อบอุ่นมีวันที่มีแดดมากและทำโดยไม่มีแหล่งพลังงานอื่นตลอดฤดูร้อน

หัวแสงอาทิตย์

เครื่องมือที่ค่อนข้างแปลกใหม่แม้ว่าจะเป็นอุปกรณ์โบราณสำหรับการใช้พลังงานของแสง การใช้แสงแดดเข้มข้นที่จุดเดียวให้นับเวลา กรีกโบราณเมื่ออาร์คิมีดีสใช้กระจกเผากองเรือข้าศึก

ปัจจุบัน หัวผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่จะใช้เป็นห้องครัวที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมในแคมป์สำหรับทำอาหารง่ายๆ และใช้พลังงานแสงอาทิตย์ เมื่อเปิดใช้ พื้นที่ขนาดใหญ่กระจกพาราโบลารวมแสงอาทิตย์เข้ากับท่อส่งน้ำหล่อเย็น

การขนส่งพลังงานแสงอาทิตย์

ไม่น่าแปลกใจเลยที่ทุกวันนี้คนแปลกๆ ใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย แต่ถึงกระนั้น การแข่งขันประชันรถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ทั่วทวีปของออสเตรเลียยังคงถูกกล่าวถึงในคอลัมน์ความอยากรู้อยากเห็น และในเวลาเดียวกัน ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา ความเร็วของยานพลังงานแสงอาทิตย์ดังกล่าวได้เพิ่มขึ้นจาก 6 เป็น 80 กิโลเมตรต่อชั่วโมง นอกจากนี้ กำลังเตรียมการเดินทางรอบโลกครั้งที่สองของเครื่องบินพลังงานแสงอาทิตย์

และแม้ว่าการออกแบบเชิงอุตสาหกรรมจะยังห่างไกล แต่ถ้ามีเครื่องบินที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์บินไปมา โลกมันจะกลายเป็นเรื่องธรรมดาในอนาคตอันใกล้นี้

การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่ดีที่สุดอยู่ที่ไหน?

ผิดปกติพอสมควร แต่ในการจัดอันดับประเทศที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์อย่างมีเหตุผลมากที่สุดนั้นไม่มีรัฐใดที่ได้รับแสงแดดในปริมาณมากที่สุดทางภูมิศาสตร์ นี่เป็นคำอธิบายส่วนใหญ่จากข้อเท็จจริงที่ว่าพลังงานฟรีเป็นที่ชื่นชอบมากที่สุดในที่ที่พวกเขาสามารถนับเงินได้

นอกจากนี้ยังติด 1 ใน 10 ของประเทศที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์มากที่สุดอีกด้วย ซึ่งเป็นประเทศที่มีการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูง จึงทำให้เทคโนโลยีการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เข้าถึงได้มากที่สุด

ในบรรดาผู้นำในปัจจุบัน มีประเทศต่างๆ ที่พยายามรับประกันความเป็นอิสระด้านพลังงาน ไม่เพียงแต่ของรัฐเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพลเมืองแต่ละคนด้วย เยอรมัน อิตาลี ญี่ปุ่นในประเทศเหล่านี้ การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่จะใช้เป็นแผงพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับแสงสว่างภายนอกอาคารและน้ำร้อน

การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ถูกนำมาใช้ในเชิงอุตสาหกรรมในสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นที่ตั้งของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จำนวนมากที่สุด แต่การใช้ดวงอาทิตย์เพื่อวัตถุประสงค์ด้านสิ่งแวดล้อมทำได้ดีที่สุดในอิสราเอล - ที่นี่ไม่เพียง แต่แยกเกลือออกจากน้ำเท่านั้น แต่ยังทำให้บริสุทธิ์ด้วย ท่อระบายน้ำทิ้งด้วยการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์

โอกาสในการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์

สงครามและวิกฤตการณ์น้ำมันผลักดันให้ผู้คนค้นหาแหล่งพลังงานราคาถูกและยั่งยืน ไม่ว่าการสกัดแร่ธาตุจะมีราคาถูกเพียงใด แต่ปริมาณสำรองนั้นไม่จำกัด นอกจากนี้ เทคโนโลยีการทำเหมืองในหลาย ๆ ด้านก็กลายเป็นอันตรายต่อที่อยู่อาศัยของมนุษยชาติ และนั่นคือสาเหตุที่พลังงานแสงอาทิตย์เข้ามามีบทบาทมากขึ้นในภาคส่วนพลังงานของประเทศที่พัฒนาแล้ว โดยค่อยๆ เข้ามาแทนที่นิวเคลียร์และความร้อน

ปัจจุบัน หลายรัฐได้นำโครงการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้แล้ว เช่น ในเยอรมนี มีการวางแผนที่จะเพิ่มการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในสมดุลทั้งหมดของประเทศมากถึง 50% ภายในปี 2593 และในปัจจุบันอิสราเอลใช้ไฟฟ้าประมาณ 15% ที่ผลิตโดยแผงโซลาร์เซลล์

ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดรังสีส่องสว่างขนาดมหึมาที่ส่งพลังงานจำนวนมหาศาลมายังโลกอย่างต่อเนื่อง ชีวิตบนโลกจะเป็นไปไม่ได้หากปราศจากความร้อนและแสงสว่างจากแสงอาทิตย์ ต้องขอบคุณพลังงานแสงอาทิตย์ทำให้เกิดการหมุนเวียนของอากาศและน้ำ กระบวนการสังเคราะห์แสงในพืชเกิดขึ้น และปล่อยออกซิเจนออกมา

ใช้พลังงานแสงอาทิตย์อย่างไร?

เพื่อให้ได้มาซึ่งพลังงาน โดยพื้นฐานแล้วมนุษยชาติจะทำลายปริมาณสำรองของถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซ ซึ่งมีปริมาณน้อยลงทุกวัน การใช้พลังงานนิวเคลียร์เกี่ยวข้องกับความเสี่ยงอย่างใหญ่หลวงและก่อให้เกิดอันตรายอย่างใหญ่หลวงต่อสิ่งแวดล้อม ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จากทั่วโลกจึงทำงานเพื่อเพิ่มการใช้พลังงานแสงอาทิตย์บนโลก

ข้าว. 1. พระอาทิตย์ส่องแสง

รังสีดวงอาทิตย์มาถึงโลกในเวลาเพียง 480 วินาที

รับพลังงานจากดวงอาทิตย์ได้เท่าไร

ดวงอาทิตย์ส่ง exajoules (EJ) 20 ล้านตัวมายังโลกทุกปี 1 EJ = 10 18 J ประมาณ 25% มาถึงโลก ของพลังงานนี้ 70% ถูกดูดซับโดยชั้นบรรยากาศ สะท้อนกลับและสูญเสียไป ปีละ 1.54 ล้าน exajoules มาถึงพื้นผิวโลกโดยตรง ค่านี้เกินกว่า 5 เท่าของพลังงานสำรองทั้งหมดของเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน (ถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซ) ที่สะสมบนโลกเป็นเวลาหลายล้านปี ส่วนใหญ่พลังงานบนพื้นผิวโลกของเราจะเปลี่ยนเป็นความร้อน ความร้อนทำให้โลก น้ำ และอากาศอุ่นขึ้น พลังงานส่วนน้อยที่ได้รับถูกใช้ไปกับสิ่งนี้ ตัวอย่างเช่น พืชใช้พลังงานเพียง 0.5% ของพลังงานแสงอาทิตย์ที่เข้ามา ดังนั้น พลังงานสำรองที่มนุษย์สามารถใช้แทนการเผาไฮโดรคาร์บอนจึงไร้ขีดจำกัดอย่างแท้จริง

ตัวอย่างการใช้พลังงานแสงอาทิตย์บนโลก

ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของการใช้พลังงานแสงอาทิตย์คือการอาบน้ำในฤดูร้อนในประเทศซึ่งน้ำอุ่นจากดวงอาทิตย์ พลังงานแสงอาทิตย์ถูกนำมาใช้ในปัจจุบันในด้านต่าง ๆ ของชีวิตเช่น:

• แหล่งจ่ายไฟของบ้านส่วนตัว, หอพัก, โรงพยาบาล;
• การจัดหาพลังงาน การตั้งถิ่นฐานตั้งอยู่ห่างไกลจากโครงสร้างพื้นฐานของเมือง
• เกษตรกรรม;
• อวกาศ;
• การท่องเที่ยวเชิงอนุรักษ์;
• ไฟถนน ไฟตกแต่งในกระท่อมฤดูร้อน
• กรมการเคหะและสาธารณูปโภค
• ที่ชาร์จ (ชาร์จเครื่องคิดเลข นาฬิกา แกดเจ็ตมือถือ)

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ เทคโนโลยีเหล่านี้ถูกใช้ในแวดวงการทหารและอวกาศเท่านั้น ด้วยความช่วยเหลือของโฟโตเซลล์บนแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ ดาวเทียมและวัตถุพิเศษบนพื้นดินได้รับพลังงาน

ข้าว. 2. ยานอวกาศพร้อมแผงโซลาร์เซลล์

ปัจจุบันพลังงานแสงอาทิตย์ถูกนำมาใช้ในชีวิตประจำวันและการผลิตในภาคอุตสาหกรรม ปัจจุบันระบบสุริยะมักพบได้ในพื้นที่ภาคใต้ ส่วนใหญ่มักใช้ในภาคเอกชนเช่นเดียวกับในธุรกิจท่องเที่ยวขนาดเล็ก (สถานพยาบาล บ้านพัก ฯลฯ)

ทุกวันนี้มีการใช้พลังงานแสงอาทิตย์อย่างไร?

พลังงานของรังสีดวงอาทิตย์ถูกแปลงบนโลกเป็นพลังงานความร้อนและไฟฟ้าโดยใช้ระบบพาสซีฟและแอคทีฟ ระบบแบบพาสซีฟรวมถึงอาคารในระหว่างการก่อสร้างซึ่งใช้วัสดุอาคารที่ดูดซับพลังงานจากรังสีดวงอาทิตย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในทางกลับกัน ระบบที่ใช้งานอยู่ประกอบด้วยตัวสะสมความร้อนที่เปลี่ยนรังสีดวงอาทิตย์เป็นพลังงาน เช่นเดียวกับโฟโตเซลล์ที่แปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า

แผงเซลล์แสงอาทิตย์

สร้างองค์ประกอบของสารกึ่งตัวนำ (เวเฟอร์ซิลิคอน, Si) ไฟฟ้าเมื่อแสงแดดตกกระทบ ต้องขอบคุณโฟโตอิเล็กทริกเอฟเฟ็กต์ที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ค้นพบ ชุดแผ่นโฟโตเซลล์จำนวนมากก่อตัวเป็นแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ เครื่องแปลงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ดังกล่าวใช้งานง่าย เนื่องจากมีน้ำหนักเบา บำรุงรักษาง่าย และมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับเครื่องแปลงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ทำงานเพื่อเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์ การกระทำที่เป็นประโยชน์(ประสิทธิภาพ) ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้อย่างต่อเนื่อง หากในช่วงกลางศตวรรษที่แล้วประสิทธิภาพของพวกเขาคือ 1% ตอนนี้ถึง 15%

ข้าว. 3. แผงเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคาหรือบนพื้นดิน

ภายในปี 2563 จีนมีแผนที่จะวางโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศ

เราได้เรียนรู้อะไรบ้าง?

ดังนั้นเราจึงได้เรียนรู้ว่าด้วยความช่วยเหลือของระบบพาสซีฟและแอคทีฟ พลังงานของรังสีดวงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนและไฟฟ้า แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ส่วนประกอบของเซมิคอนดักเตอร์ทำให้สามารถสร้างโรงไฟฟ้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภูมิภาคที่มีแสงแดดจัดจำนวนมาก บนพื้นฐานของข้อมูลนี้ สามารถจัดทำรายงาน "การใช้พลังงานแสงอาทิตย์บนโลก" ได้ ในการนำเสนอรายงานในชั้นเรียน คุณสามารถสาธิตการทำงานของโฟโตเซลล์ได้ เช่น การใช้มาตรวัดระดับแสงของภาพถ่าย

แบบทดสอบหัวข้อ

รายงานการประเมิน

คะแนนเฉลี่ย: 4.4. เรตติ้งทั้งหมดที่ได้รับ: 140.

ดวงอาทิตย์มีบทบาทพิเศษต่อชีวิตของโลก โลกออร์แกนิกทั้งหมดของโลกของเราเป็นหนี้การดำรงอยู่ของดวงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์ไม่ได้เป็นเพียงแหล่งกำเนิดแสงและความร้อนเท่านั้น แต่ยังเป็นแหล่งพลังงานดั้งเดิมประเภทอื่นๆ อีกมากมาย (พลังงานจากน้ำมัน ถ่านหิน น้ำ ลม)

ตั้งแต่การปรากฏตัวบนโลกมนุษย์เริ่มใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์ จากข้อมูลทางโบราณคดี เป็นที่ทราบกันว่าสำหรับที่อยู่อาศัย การเลือกสถานที่เงียบสงบ ปิดจากลมหนาว และเปิดให้แสงแดดส่องถึงสำหรับที่อยู่อาศัย

บางทีระบบสุริยะที่รู้จักกันเป็นครั้งแรกอาจถือเป็นรูปปั้นของ Amenhotep III ย้อนหลังไปถึงศตวรรษที่ 15 ก่อนคริสต์ศักราช ภายในรูปปั้นมีระบบห้องอากาศและน้ำซึ่งภายใต้แสงอาทิตย์ทำให้เครื่องดนตรีที่ซ่อนอยู่เคลื่อนไหว ในยุคกรีกโบราณพวกเขาบูชาเฮลิออส ชื่อของพระเจ้าองค์นี้เป็นพื้นฐานของคำศัพท์มากมายที่เกี่ยวข้องกับพลังงานแสงอาทิตย์

ปัญหาการจัดหาพลังงานไฟฟ้าให้กับหลายภาคส่วนของเศรษฐกิจโลก ความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของประชากรโลกกำลังกลายเป็นเรื่องเร่งด่วนมากขึ้น

ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับดวงอาทิตย์

พระอาทิตย์เป็นตัวใครตัวมัน ระบบสุริยะ, พลาสมาบอลร้อน, ดาวแคระ G2 ทั่วไป

ลักษณะของดวงอาทิตย์

• มวล MS~2*1023 กก
• RS~629,000 กม
• V \u003d 1.41 * 1027 m3 ซึ่งมากกว่าปริมาตรของโลกเกือบ 1,300,000 เท่า
• ความหนาแน่นเฉลี่ย 1.41*103 กก./ลบ.ม.
• ความส่องสว่าง LS=3.86*1023 กิโลวัตต์
• อุณหภูมิพื้นผิวที่มีประสิทธิภาพ (โฟโตสเฟียร์) 5780 K,
• ระยะเวลาการหมุน (synodic) แตกต่างกันไปตั้งแต่ 27 วันที่เส้นศูนย์สูตรถึง 32 วัน ที่เสา
• การเร่งความเร็ว ตกฟรี 274 m / s2 (ด้วยความเร่งของแรงโน้มถ่วงที่สูงมาก คนที่มีน้ำหนัก 60 กก. จะมีน้ำหนักมากกว่า 1.5 ตัน)

ในใจกลางของดวงอาทิตย์มีแหล่งพลังงานหรือที่เปรียบเปรยว่า "เตา" ที่ให้ความร้อนและไม่ปล่อยให้เย็นลง บริเวณนี้เรียกว่าแกนกลาง (ดูรูปที่ 1) ในนิวเคลียสซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 15 MK จะมีการปลดปล่อยพลังงานออกมา แกนกลางมีรัศมีไม่เกินหนึ่งในสี่ของรัศมีทั้งหมดของดวงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม ครึ่งหนึ่งของมวลดวงอาทิตย์มีความเข้มข้นอยู่ในปริมาตรของมัน และพลังงานเกือบทั้งหมดที่สนับสนุนการเรืองแสงของดวงอาทิตย์จะถูกปลดปล่อยออกมา

ทันทีรอบนิวเคลียส โซนของการถ่ายโอนพลังงานที่แผ่รังสีจะเริ่มต้นขึ้น ซึ่งมันแพร่กระจายผ่านการดูดซับและการปล่อยแสงบางส่วนโดยสสาร - ควอนตัม ควอนตัมใช้เวลานานมากในการซึมผ่านสสารสุริยะที่หนาแน่นออกสู่ภายนอก ดังนั้นหากเตาในดวงอาทิตย์ดับลงอย่างกระทันหัน เราจะรู้เรื่องนี้ในอีกไม่กี่ล้านปีต่อมา

ระหว่างทางผ่านชั้นสุริยะชั้นใน การไหลของพลังงานจะพบบริเวณที่ความทึบของก๊าซเพิ่มขึ้นอย่างมาก นี่คือโซนการพาความร้อนของดวงอาทิตย์ ที่นี่พลังงานไม่ได้ถูกถ่ายโอนโดยการแผ่รังสีอีกต่อไป แต่โดยการพาความร้อน เขตการพาความร้อนเริ่มต้นที่ระยะห่างประมาณ 0.7 รัศมีจากจุดศูนย์กลางและแผ่ขยายจนเกือบถึงพื้นผิวที่มองเห็นได้มากที่สุดของดวงอาทิตย์ (โฟโตสเฟียร์) ซึ่งการถ่ายโอนฟลักซ์ของพลังงานหลักจะแผ่รังสีอีกครั้ง

โฟโตสเฟียร์เป็นพื้นผิวที่แผ่รังสีของดวงอาทิตย์ซึ่งมีโครงสร้างเป็นเม็ดเรียกว่าแกรนูล แต่ละเม็ดนั้นมีขนาดเกือบเท่าประเทศเยอรมนี และเป็นกระแสของสสารร้อนที่พุ่งขึ้นสู่ผิวน้ำ บนโฟโตสเฟียร์ เรามักจะมองเห็นพื้นที่มืดที่ค่อนข้างเล็ก ซึ่งก็คือจุดบนดวงอาทิตย์ พวกมันเย็นกว่าโฟโตสเฟียร์ที่อยู่รอบๆ พวกมันถึง 1,500°C ซึ่งมีอุณหภูมิถึง 5800°C เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิกับโฟโตสเฟียร์ จุดเหล่านี้จึงปรากฏเป็นสีดำสนิทเมื่อมองผ่านกล้องโทรทรรศน์ เหนือโฟโตสเฟียร์เป็นชั้นถัดไปที่หายากกว่า เรียกว่า โครโมสเฟียร์ ซึ่งก็คือทรงกลมสี โครโมสเฟียร์ได้ชื่อมาจากสีแดง และสุดท้าย ด้านบนเป็นส่วนที่ร้อนมาก แต่ก็หายากมากเช่นกัน บรรยากาศแสงอาทิตย์- มงกุฎ.

ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงาน

ดวงอาทิตย์ของเราเป็นลูกบอลก๊าซเรืองแสงขนาดใหญ่ ซึ่งภายในกระบวนการที่ซับซ้อนเกิดขึ้น ส่งผลให้มีการปลดปล่อยพลังงานออกมาอย่างต่อเนื่อง พลังงานของดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดของชีวิตบนโลกของเรา ดวงอาทิตย์ทำให้ชั้นบรรยากาศและพื้นผิวโลกร้อนขึ้น ต้องขอบคุณพลังงานแสงอาทิตย์, ลมพัด, วัฏจักรของน้ำดำเนินไปตามธรรมชาติ, ทะเลและมหาสมุทรร้อนขึ้น, พืชพัฒนา, สัตว์มีอาหาร ต้องขอบคุณการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ที่ทำให้เชื้อเพลิงฟอสซิลมีอยู่บนโลก พลังงานแสงอาทิตย์สามารถเปลี่ยนเป็นความร้อนหรือความเย็น แรงขับเคลื่อนและไฟฟ้า

ดวงอาทิตย์ระเหยน้ำจากมหาสมุทร ทะเล พื้นผิวโลก. มันเปลี่ยนความชื้นนี้ให้กลายเป็นหยดน้ำ ก่อตัวเป็นเมฆและหมอก แล้วทำให้มันตกลงมายังโลกในรูปของฝน หิมะ น้ำค้าง หรือน้ำแข็ง จึงทำให้เกิดวงจรความชื้นขนาดมหึมาในชั้นบรรยากาศ

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งของการไหลเวียนทั่วไปของชั้นบรรยากาศและการไหลเวียนของน้ำในมหาสมุทร มันสร้างระบบความร้อนของน้ำและอากาศขนาดมหึมาของโลกของเรา กระจายความร้อนไปทั่วพื้นผิวโลก

แสงแดดที่ตกลงมาบนพืชทำให้เกิดกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นตัวกำหนดการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช ตกลงบนดิน มันกลายเป็นความร้อน มันร้อน ก่อตัวเป็นสภาพอากาศของดินจึงให้ ความมีชีวิตชีวาเมล็ดพืช จุลินทรีย์ และสิ่งมีชีวิตต่างๆ ที่อยู่ในดิน ซึ่งหากไม่มีความร้อนนี้ก็จะอยู่ในสถานะของแอนบิโอซิส (จำศีล)

ดวงอาทิตย์แผ่พลังงานจำนวนมาก - ประมาณ 1.1x1020 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวินาที กิโลวัตต์ชั่วโมงคือปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการเดินหลอดไส้ 100 วัตต์เป็นเวลา 10 ชั่วโมง ชั้นบรรยากาศรอบนอกโลกสกัดกั้นพลังงานที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมาประมาณหนึ่งในล้าน หรือประมาณ 1,500 ควอล้านล้าน (1.5 x 1,018) กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี อย่างไรก็ตาม มีเพียง 47% ของพลังงานทั้งหมดหรือประมาณ 700 ควอล้านล้าน (7 x 1017) กิโลวัตต์ชั่วโมงเท่านั้นที่มาถึงพื้นผิวโลก ส่วนที่เหลืออีก 30% ของพลังงานแสงอาทิตย์จะสะท้อนกลับสู่อวกาศ น้ำระเหยประมาณ 23% พลังงาน 1% มาจากคลื่นและกระแสน้ำ และ 0.01% จากการสังเคราะห์แสงในธรรมชาติ

การวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์

ทำไมดวงอาทิตย์ส่องแสงและไม่เย็นลงเป็นเวลาหลายพันล้านปี? "เชื้อเพลิง" อะไรให้พลังงานแก่เขา? นักวิทยาศาสตร์ค้นหาคำตอบสำหรับคำถามนี้มานานหลายศตวรรษ และมีเพียงต้นศตวรรษที่ 20 เท่านั้นที่พบคำตอบที่ถูกต้อง เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าดาวดวงอื่นส่องแสงเนื่องจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นในส่วนลึกของมัน เช่นเดียวกับดาวดวงอื่นๆ

หากนิวเคลียสของอะตอมของธาตุเบารวมกันเป็นนิวเคลียสของอะตอมของธาตุที่หนักกว่า มวลของธาตุใหม่จะน้อยกว่ามวลรวมของธาตุที่ก่อตัวขึ้น มวลที่เหลือจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงาน ซึ่งถูกพัดพาไปโดยอนุภาคที่ปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยา พลังงานนี้จะถูกเปลี่ยนเป็นความร้อนเกือบทั้งหมด ปฏิกิริยาฟิวชันนี้ นิวเคลียสของอะตอมจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อ ความดันสูงและอุณหภูมิสูงกว่า 10 ล้านองศาเซลเซียส ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่าเทอร์โมนิวเคลียร์

สารหลักที่ประกอบเป็นดวงอาทิตย์คือไฮโดรเจน มีสัดส่วนประมาณ 71% ของมวลทั้งหมดของดาวฤกษ์ เกือบ 27% เป็นของฮีเลียม และ 2% ที่เหลือเป็นของธาตุที่หนักกว่า เช่น คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน และโลหะ "เชื้อเพลิง" หลักของดวงอาทิตย์คือไฮโดรเจน จากอะตอมของไฮโดรเจน 4 อะตอม อันเป็นผลมาจากห่วงโซ่ของการเปลี่ยนแปลง จะเกิดอะตอมของฮีเลียมขึ้นหนึ่งอะตอม และจากไฮโดรเจนแต่ละกรัมที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา พลังงาน 6x10 11 J จะถูกปลดปล่อยออกมา! บนโลก พลังงานจำนวนนี้จะเพียงพอที่จะให้ความร้อนแก่น้ำ 1,000 ลบ.ม. จากอุณหภูมิ 0ºC จนถึงจุดเดือด

ศักยภาพของพลังงานแสงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์ให้พลังงานฟรีมากกว่าที่เราใช้ทั่วโลกถึง 10,000 เท่า ตลาดการค้าทั่วโลกเพียงอย่างเดียวมีการซื้อและขายพลังงานน้อยกว่า 85 ล้านล้าน (8.5 x 10 13) กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะปฏิบัติตามกระบวนการทั้งหมด จึงไม่สามารถบอกได้อย่างแน่นอนว่าผู้คนใช้พลังงานที่ไม่ใช้ในเชิงพาณิชย์มากน้อยเพียงใด (เช่น เก็บและเผาไม้และปุ๋ยไปเท่าใด ใช้น้ำเท่าไรในการผลิตเครื่องกลหรือไฟฟ้า พลังงาน). ผู้เชี่ยวชาญบางคนประเมินว่าพลังงานที่ไม่ใช่เชิงพาณิชย์ดังกล่าวคิดเป็นสัดส่วนหนึ่งในห้าของพลังงานทั้งหมดที่ใช้ไป แต่แม้ว่าจะเป็นความจริง พลังงานทั้งหมดที่มนุษย์ใช้ในระหว่างปีก็เป็นเพียงประมาณหนึ่งในเจ็ดพันของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นผิวโลกในช่วงเวลาเดียวกัน

ในประเทศที่พัฒนาแล้ว เช่น สหรัฐอเมริกา มีการใช้พลังงานประมาณ 25 ล้านล้าน (2.5 x 10 13) กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี ซึ่งเท่ากับมากกว่า 260 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อคนต่อวัน ซึ่งเทียบเท่ากับการใช้หลอดไส้ 100W มากกว่า 100 หลอดทุกวันเป็นเวลาเต็มวัน พลเมืองสหรัฐฯ โดยเฉลี่ยใช้พลังงานมากกว่าชาวอินเดีย 33 เท่า มากกว่าชาวจีน 13 เท่า มากกว่าชาวญี่ปุ่น 2.5 เท่า และมากกว่าชาวสวีเดน 2 เท่า