Ordet "energi" betyder förmågan att utföra arbete. Behovet av energi i världen ökar till en mycket hög dimension på grund av naturlig tillväxt och användning av ny teknik. Källan till de brännbara bränslen vi är beroende av, såsom kol, gas och olja, är ändliga. Den ökade förbränningen av bränsle väcker oro över global uppvärmning och luftföroreningar . På grund av överberoendet av fossila bränslen för energi tar de slut, det är nödvändigt att hitta alternativa energikällor, och en alternativ källa är solen .
Solenergi är strålande ljus och värme från solen som utnyttjas med hjälp av en rad ständigt utvecklande teknologier som solvärme, solvärmeenergi, solarkitektur och artificiell fotosyntes.
Det är också en viktig källa till förnybar energi, och dess teknologier karakteriseras i stort som antingen passiv solenergi eller aktiv solenergi beroende på hur de fångar och distribuerar solenergi eller omvandlar den till solenergi.
Lärandemål
I slutet av den här lektionen bör du kunna:
Solen är en extremt kraftfull energikälla, och solljuset är den överlägset största energikällan som jorden tar emot. Solstrålningen eller solljuset som når marken består av nästan 50 procent synligt ljus, 45 procent infraröd strålning och mindre mängder ultraviolett och andra former av elektromagnetisk strålning. Solenergi är helt enkelt ljuset och värmen som kommer från solen. Solenergi är den renaste och mest förekommande förnybara energikällan som finns.
Former av solenergi
Som illustreras ovan är solpanelen ansvarig för att samla in solljus eller solstrålning och omvandla till elektrisk energi. Solcellsladdningsregulatorn reglerar strömflödet från solpanelen till batteriet. Styrenheten övervakar batteriets spänning och minskar strömmen när batteriet är fulladdat. Batteriet lagrar energi för senare användning. En växelriktare omvandlar likström (som solel genererar) till växelström (som används i elnätet). Mätaren mäter mängden energi som används av hushållsapparater som kylskåp, glödlampor och TV.
Solenergi kan vara i någon av följande former;
Solstrålning kan omvandlas antingen till termisk energi eller elektrisk energi .
Värmeenergi
De vanligaste enheterna som används för att fånga upp solenergi och omvandla den till termisk energi är plattkollektorer, som används för solvärmeapplikationer. På grund av att intensiteten av solstrålningen på jordens yta är låg måste dessa samlare vara stora i ytan. Till exempel måste en samlare ha en yta på cirka 40 kvadratmeter (430 kvadratfot) för att samla tillräckligt med energi som behövs för en person.
De mest använda plattkollektorerna består av en svärtad metallplatta, täckt med en eller två glasskivor, som värms upp av solljuset som faller på den. Värmen från solljuset överförs sedan till luft eller vatten, så kallade bärarvätskor, som strömmar förbi baksidan av plattan. Denna värme kan användas direkt eller kan överföras till ett annat lagringsmedium. Lagring av värme för användning på natten eller på molniga dagar åstadkoms genom att använda isolerade tankar för att lagra vattnet uppvärmt under soliga perioder. Plattkollektorer värmer vanligtvis bärarvätska till temperaturer från 66 till 93 grader Celsius. Effektiviteten hos sådana samlare varierar från 20 till 80 procent, beroende på utformningen av samlaren.
En annan metod för termisk energiomvandling finns i soldammar, som är kroppar av saltvatten som är utformade för att samla in och lagra solenergi. Värmen som utvinns från dessa dammar möjliggör produktion av kemikalier, mat, textilier, simbassänger och boskap. Soldammar är ganska dyra att installera och underhålla och är i allmänhet begränsade till varma landsbygdsområden.
Elproduktion
Solstrålning kan omvandlas direkt till elektricitet av solceller. I sådana celler genereras en liten elektrisk spänning när ljus träffar korsningen mellan en metall och en halvledare (som kisel) eller korsningen mellan två halvledare. Effekten som genereras av en enda solcellscell är cirka två watt. Energieffektiviteten för de flesta dagens solcellsceller är bara cirka 15 till 20 procent, och eftersom intensiteten av solstrålningen är låg, till att börja med, krävs stora och kostsamma sammansättningar av sådana celler för att producera även måttliga mängder ström.
Större enheter av fotovoltaiska celler har använts för att ge ström till vattenpumpar och kommunikationssystem i avlägsna områden och kommunikationssatelliter.
Klassiska kristallina kiselpaneler och framväxande teknologier som använder tunnfilmssolceller, inklusive byggnadsintegrerade solceller, kan installeras av företagsägare och husägare på sina hustak för att ersätta den konventionella elförsörjningen.
Koncentrerade solkraftverk använder koncentrerade eller fokuserande samlare för att koncentrera solljus som tas emot från ett brett område till en liten svärtad mottagare, vilket avsevärt ökar ljusets intensitet för att producera högre temperaturer. De noggrant inriktade speglar eller linser kan fokusera tillräckligt med solljus för att värma en måltemperatur på 2 000 grader Celsius eller mer. Denna värme kan sedan användas för att driva en panna, som i sin tur genererar ånga till ett elkraftverk med ångturbin. För att producera ånga direkt kan de rörliga speglarna vara anordnade att koncentrera stora mängder solstrålning på svärtade rör genom vilka vatten cirkuleras och därigenom värms upp.
Andra applikationer
Solenergi används för att producera salt från havsvatten genom avdunstning. Soldrivna avsaltningsenheter omvandlar saltvatten till dricksvatten genom att omvandla solens energi till värme, direkt eller indirekt, för att driva avsaltningsprocessen.
Solteknik har också dykt upp för ren och förnybar produktion av väte som en alternativ energikälla.
Faktorer som påverkar prestandan hos solenergisystemet
1. Väderförändringar
Eftersom värmeexponering i förtid kan försämra solcellers dagliga produktion leder höga temperaturer till ett spänningsfall och en minskning av den totala effekten. Solceller presterar bättre i kalla än i varma klimat. Därför leder en höjning av temperaturer över 25 grader Celsius till att solpanelseffekten försämras.
2. Skuggning
När skuggan faller på ens en liten del av solpanelen minskar strömmen genom hela strängen. De skuggade cellerna påverkar strömflödet i hela solenergisystemet.
3. Takorientering
Lutningsvinkeln för solpanelerna bör aktivt justeras efter förändringar i årstider, latitud och longitud samt soltimmar.
4. Renlighet av solpanel
Renheten på solpanelens yta är direkt kopplad till fotoelektrisk energiomvandling. Sandstormar, förorenade miljöer och nederbörd är några faktorer som kan spela en roll för att minska effektiviteten hos solcellsmoduler.
För- och nackdelar med solenergi
Fördelarna med solenergi är;
Nackdelarna med solenergi inkluderar;
Sammanfattning
