năng lượng mặt trời

Năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng quan trọng điều khiển các quá trình khí tượng học và duy trì sự sống trên Trái Đất. Ngay ngoài khí quyển Trái Đất, cứ mỗi một mét vuông diện tích vuông góc với ánh nắng Mặt Trời, chúng ta thu được dòng năng lượng khoảng 1.400 joule trong một giây.

Đối với cuộc sống của loài người, năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng tái tạo quý báu.

Có thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của Mặt Trời thành điện năng, như trong pin Mặt Trời. Năng lượng của các photon cũng có thể được hấp thụ để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệt năng, sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời, hoặc làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt Trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hòa Mặt Trời.

Năng lượng của các photon có thể được hấp thụ và chuyển hóa thành năng lượng trong các liên kết hóa học của các phản ứng quang hóa.

Một phản ứng quang hóa tự nhiên là quá trình quang hợp. Quá trình này được cho là đã từng dự trữ năng lượng Mặt Trời vào các nguồn nhiên liệu hóa thạch không tái sinh mà các nền công nghiệp của thế kỷ 19 đến 21 đã và đang tận dụng. Nó cũng là quá trình cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sinh học tự nhiên, cho sức kéo gia súc và củi đốt, những nguồn năng lượng sinh học tái tạo truyền thống. Trong tương lai, quá trình này có thể giúp tạo ra nguồn năng lượng tái tạo ở nhiên liệu sinh học, như các nhiên liệu lỏng (diesel sinh học, nhiên liệu từ dầu thực vật), khí (khí đốt sinh học) hay rắn.

Năng lượng Mặt Trời cũng được hấp thụ bởi thủy quyển Trái Đất và khí quyển Trái Đất để sinh ra các hiện tượng khí tượng học chứa các dạng dự trữ năng lượng có thể khai thác được. Trái Đất, trong mô hình năng lượng này, gần giống bình đun nước của những động cơ nhiệt đầu tiên, chuyển hóa nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời, thành động năng của các dòng chảy của nước, hơi nước và không khí, và thay đổi tính chất hóa học và vật lý của các dòng chảy này.

Thế năng của nước mưa có thể được dự trữ tại các đập nước và chạy máy phát điện của các công trình thủy điện. Một dạng tận dụng năng lượng dòng chảy sông suối có trước khi thủy điện ra đời là cối xay nước. Dòng chảy của biển cũng có thể làm chuyển động máy phát của nhà máy điện dùng dòng chảy của biển.

Dòng chảy của không khí, hay gió, có thể sinh ra điện khi làm quay tuốc bin gió. Trước khi máy phát điện dùng năng lượng gió ra đời, cối xay gió đã được ứng dụng để xay ngũ cốc. Năng lượng gió cũng gây ra chuyển động sóng trên mặt biển. Chuyển động này có thể được tận dụng trong các nhà máy điện dùng sóng biển.

Đại dương trên Trái Đất có nhiệt dung riêng lớn hơn không khí và do đó thay đổi nhiệt độ chậm hơn không khí khi hấp thụ cùng nhiệt lượng của Mặt Trời. Đại dương nóng hơn không khí vào ban đêm và lạnh hơn không khí vào ban ngày. Sự chênh lệch nhiệt độ này có thể được khai thác để chạy các động cơ nhiệt trong các nhà máy điện dùng nhiệt lượng của biển.

Khi nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời làm bốc hơi nước biển, một phần năng lượng đó đã được dự trữ trong việc tách muối ra khỏi nước mặn của biển. Nhà máy điện dùng phản ứng nước ngọt - nước mặn thu lại phần năng lượng này khi đưa nước ngọt của dòng sông trở về biển.

Để sử dụng nước nóng , một là thu fastened đến mái nhà của một tòa nhà, hay trên một mặt tường, mặt trời. Trong một số trường hợp, thu có thể được miễn phí-đứng. Các chất lỏng có thể bơm (hoạt động hệ thống), hoặc định hướng của tự nhiên (thụ hệ thống) thông qua nó.

Việc thu có thể được làm bằng thủy tinh đơn giản, kêu gọi nhiệt hộp với một căn hộ absorber làm bằng tấm kim loại gắn vào ống đồng và sơn màu đen, hoặc một bộ các ống kim loại bao quanh bởi một di tản (gần chân không) kính cylinder. Trong một số trường hợp, trước khi được hấp thu , một parabolic gương được sử dụng để tập trung ánh sáng mặt trời trên ống. Một số hệ thống có khả năng chuyển đổi ánh sáng để sưởi ấm và do đó không được tin về nhiệt độ bên ngoài.

Một đơn giản, hệ thống sưởi ấm nước sẽ bơm nước lạnh để thu được một nước nóng, nước nóng cho nước chảy lại về một bộ sưu tập bể. Điều này loại thu có thể cung cấp đủ nước nóng cho toàn bộ một gia đình.

Đun nóng được lưu giữ trong một bồn chứa nước nóng. Các khối lượng này sẽ được bể lớn hơn với các hệ thống sưởi ấm, để cho phép có thời tiết xấu, và vì cuối cùng, nhiệt độ tối ưu cho các absorber thấp hơn một điển hình hoặc Combustion immersion heater.

Làm việc cho các absorber chất lỏng có thể là nước nóng từ bồn chứa, nhưng thường (ít nhất là trong các hệ thống bơm) là một vòng lặp riêng biệt của chất lỏng có chứa chống đông và một corrosion inhibitor mà cung cấp nhiệt vào bể thông qua một nhiệt eXchanger ( thường xôn xao về một đồng tubing trong bể). Một thấp hơn và bảo trì khái niệm là 'drain-back': không có chống đông được yêu cầu, thay vì tất cả các piping là sloped nước gây ra cho ráo nước quay trở lại bể. Các bồn chứa không phải là áp suất cao và được mở cho không khí áp lực. Ngay sau khi bơm nước dong, luồng reverses và ống trống rỗng, của thời gian khi đông có thể xảy ra.

Khi một nước nóng và nước nóng trung tâm hệ thống sưởi ấm được sử dụng trong cùng, hơi nóng , hoặc sẽ được tập trung trong một bồn chứa trước khi sưởi ấm cho các nguồn cấp dữ liệu vào các bồn chứa nước nóng của các trung tâm sưởi ấm, hoặc eXchanger nóng sẽ được thấp hơn trong các bể hơn một nong hon. Tuy nhiên, chính cần thiết cho các trung tâm được sưởi ấm vào ban đêm khi không có ánh sáng mặt trời và vào mùa đông khi đạt được là thấp hơn. Vì vậy, nước để sưởi ấm và tắm rửa thường xuyên là một ứng dụng tốt hơn trung tâm sưởi ấm hơn bởi vì cung và cầu là phù hợp tốt hơn.

Các nước từ thu có thể tiếp cận rất cao, nhiệt độ trong nắng tốt, hoặc nếu máy bơm không phải là thành công. Nên thiết kế cho phép của các áp lực và vượt quá nhiệt thông qua một biến nhiệt.

Trong nang, các địa điểm nóng, nơi đông bảo vệ là không cần thiết, một loạt loại đun nước nóng có thể là cực kỳ hiệu quả về chi phí. Trong latitudes cao hơn, có thường xuyên bổ sung thiết kế cho các yêu cầu của thời tiết lạnh, mà thêm vào hệ thống phức tạp. Điều này đã ảnh hưởng của tăng chi phí ban đầu (nhưng không phải là cuộc sống-chu kỳ chi phí) của một hệ thống nước nóng , đến một cấp độ cao hơn nhiều so với một tương đun nước nóng của các loại. Khi tính tổng chi phí để sở hữu và vận hành, phân tích hợp lý sẽ xem xét rằng là miễn phí, vì vậy rất nhiều trong việc giảm chi phí vận hành, trong khi các nguồn năng lượng khác, chẳng hạn như khí đốt và điện, có thể khá đắt tiền theo thời gian. Vì vậy, khi các chi phí ban đầu của một hệ thống được tài trợ và so với chi phí năng lượng, sau đó trong nhiều trường hợp, tổng số hàng tháng chi phí nóng có thể ít hơn ước khác hơn các loại nước nóng nóng (và cũng có thể kết hợp với một hiện tại đun nước nóng). Tại cao hơn latitudes, nóng có thể là do chưa có hiệu quả thấp hơn , có thể yêu cầu hệ thống sưởi ấm đôi. Ngoài ra, chính phủ liên bang và địa phương có thể được ưu đãi đáng kể.

Năng lượng mặt trời cho thuê bây giờ đã có tại Tây Ban Nha cho các hệ thống nước nóng từ Pretasol [Solar Leasing Pretasol] với một điển hình của hệ thống chi phí khoảng 59 euro và lên đến 99 euro mỗi tháng cho một hệ thống có thể cung cấp đủ nước nóng cho một gia đình điển hình của nhà sáu người. Các payback sẽ là khoảng thời gian năm năm.

Tại Úc, chi phí trung bình cho một hệ thống nước nóng được cài đặt đầy đủ là giữa $ 1.800 và $ 2.800. Đây là sau khi bồi hoàn thuế (có giảm giá là một liên bang, [Department of Environment and Water Resources] một số tiểu bang bồi hoàn và Renewable Energy chứng nhận [Office of Renewable Energy Regulator]). Theo Sở Tài nguyên Môi trường và nước [Department of Environment and Water Resources], hàng năm tiết kiệm điện được giữa $ 300 và $ 700. Điều này sẽ đem lại payback vào khoảng thời gian dưới 2 tuổi hay nhất trong các trường hợp và dưới 10 năm trong trường hợp xấu nhất. Là dễ dàng Xanh đã có một chương trình có sẵn, nơi người tiêu dùng có thể thu được một hệ thống miễn phí (có bồi hoàn của chính phủ) chưa bao gồm chi phí cài đặt.