Использование энергии солнца на земле

Великое и могучее, вечное и всегда молодое, так во многих древних религиях люди отзывались о Солнце. Говорили о нем как об одушевленном предмете и поклонялись ему, мерили время и возносили хвалу как первоисточнику всех земных благ.

И сегодня, когда ни для кого не является секретом, что именно Солнце является основным природным источником тепла и соответственно жизни во многом приходится соглашаться с пониманием роли небесного светила в жизни человечества.

Ну а чем кроме поклонения и понимания важности Солнца в истории цивилизации сегодня человечество может воспользоваться в повседневной своей жизни? Конечно, Солнце является источником необходимой энергии для фотосинтеза растений, оно заставляет совершаться круговороту воды в природе, только благодаря Солнцу, планета имеет все известные сегодня ископаемые виды топлива. И еще человек может использовать энергию солнца для обеспечения своих потребностей в энергии – тепловой и электрической.

Солнце – основной источник энергии на земле

Использование энергии Солнца на ЗемлеПрирода мудро позаботилась о процессе доставки солнечной энергии к Земле, отсылая с поверхности светила солнечную радиацию до поверхности Земли из всего спектра электромагнитного излучения, доходит три основных вида волн:

  • ультрафиолетовые волны, их общее количество в солнечном спектре по разным подсчетам составляет около 2%, при этом оно невидимо для человеческого глаза,
  • световые волны составляют примерно половину доходящей до Земли энергии – 49%, благодаря волнам этого диапазона человек имеет возможность видеть все краски мира;
  • инфракрасные волны, на которые приходится 49% спектра, при этом именно благодаря этим 49% происходит нагревание поверхности Земли, океанов и суши, и именно эти волны и являются источником наиболее востребованной сегодня человечеством солнечной энергии.

Принцип преобразования энергии солнца в электричество и тепло

Использование энергии Солнца на ЗемлеКак и любой другой процесс, преобразование солнечного света в тепловую и электрическую энергию происходит по принципу прямого превращения световой энергии в тепловую или электрическую – солнечный свет, попадая, на специальную поверхность запускает процесс превращения световой энергии в электрическую или тепловую.

Процесс получения тепловой и электрической энергии из энергии солнца, несмотря на определенное различие в целом очень схож и во многом может быть представлен в виде схожих друг с другом схем:

  • для получения тепловой энергии используется тепловой коллектор для поглощения инфракрасных волн, далее в зависимости от сложности системы используются накопители и теплообменники, нагревающие конечный продукт;
  • для получения электрической энергии используется принцип прямого преобразования солнечного света в электричество постоянного тока – фотоэлемент принимает на свою поверхность солнечный свет и преобразует в электричество.

Как используют солнечную энергию в наше время

Во многом, использование бесплатной и возобновляемой, а соответственно наиболее перспективной энергии солнца сегодня от теоретических изысканий уже давно перешло в практическую плоскость.

Огромное количество предложений коммерческих фирм делают такую энергию доступной практически для всех, при этом основными направлениями использования такой энергии в повседневной жизни выступают во многом привычные вещи.

Солнечные батареи

Использование энергии Солнца на ЗемлеНаиболее распространенный источник преобразования солнечного света в электроэнергию. Несмотря на, относительную дороговизну и небольшую мощность, солнечные батареи вполне могут уже сегодня обеспечить половину потребностей человечества в бесплатном освещении.

Несмотря на относительную новизну этого вида источников электроэнергии и еще пока несовершенство технологии уже сегодня солнечные батареи используются как для освещения садовых дорожек и улиц, и уже используются в качестве источников энергии для освещения домов и городских квартир.

Энергоснабжение дома

  • Использование энергии Солнца на ЗемлеЕще пару лет назад система солнечных батарей для освещения дома была чем-то из области фантастики, а сегодня вполне реально установить на балконе или наружной стене комплект солнечных панелей способных обеспечить энергоснабжение отдельной квартиры или загородного дома.
  • Технология использования солнечной энергии для получения электричества пока не позволяет получить слишком большой КПД – в среднем он составляет около 13%, а вырабатываемый ток равен 12 В, но и такого количества энергии вполне достаточно чтобы бесплатно пользоваться освещением в квартире или доме.
  • Во многом скепсиса оборудовать дом солнечными батареями добавляет возможность работы панелей в пасмурный день или в сумерках, однако, это уже давно забытый этап – все представленные солнечные панели работают даже в глубоких сумерках, а аккумуляторных батарей вполне хватает для питания током потребителей до следующей зарядки.

Портативные солнечные батареи

Использование энергии Солнца на ЗемлеЕще один вид источников электрического тока в отсутствие стационарной электрической сети. Переносные панели, легкие и удобные незаменимы для тех, чья жизнь связана с постоянными перемещениями вдали от цивилизации, туристов, путешественников, да и для дачников у кого нет электричества на участке очень нужная вещь для зарядки телефона или питания радиоприемника.

Солнечный коллектор

Использование энергии Солнца на ЗемлеЕще большее применение нашло использование процесс преобразования солнечной энергии в тепловую энергию. Простейшим ее примером можно назвать летний душ, когда емкость с водой нагревается на солнце. Однако сегодня это уже далеко не самый экономически выгодный вариант использования солнечной энергии для бытовых целей – простейший солнечный коллектор делает процесс нагрева воды намного более эффективным.

Суть солнечного коллектора заключается в поглощении энергии поглощающим элементом и передачи ее в виде тепловой энергии для нагрева жидкости. Сегодня используются несколько видов солнечных коллекторов:

  • плоский коллектор, в котором поглощающий элемент выполнен в виде плоской панели, внутри которой циркулирует теплоноситель;
  • трубчатый коллектор – вид солнечной установки, в которой нагрев рабочей жидкости происходит в соединенных между собой трубах, имеющих хорошую теплопроводность.

Горячее водоснабжение

Использование энергии Солнца на ЗемлеУстановки горячего водоснабжения – сегодня наиболее используемый вид солнечных установок с солнечным коллектором. Нагреваемая солнцем рабочая жидкость по трубопроводу поступает в бак-концентратор, где по теплообменнику происходит нагрев воды.

Схема устройства похожа на обычный электрический бойлер, только вместо электрического нагревательного элемента внутри бака находится трубчатый теплообменник с рабочей жидкостью. Относительно небольшая установка с солнечным коллектором способна обеспечить бесплатный нагрев воды для покрытия бытовых нужд суточного потребления горячей воды семьи из 4 человек в весенне-осенний период.

В отличие от горячего водоснабжения установка для автономного теплоснабжения с использованием солнечного света сегодня выглядит во многом еще большой экзотикой, но в целом не является фантастикой. В ней заложен принцип аккумулирования тепловой энергии и постепенного ее использования для отопления помещений дома. В таких установках используется комбинированный подход:

  • здание усовершенствуется – делается более эффективная теплоизоляция, сокращаются потери тепла, производится замена стеклопакетов;
  • в подвальном помещении размещается аккумулятор тепла, способный накапливать большое количество тепловой энергии;
  • монтируются солнечные коллекторы с заполнение специальным теплоносителем, способным нагреваться при минимальных положительных температурах воздуха;

Такая система отопления способна обеспечить отопление загородного дома в осенне-зимний период на протяжении 60-70 дней, а при условии теплой зимы, с большим количеством солнечных дней и обойтись без других источников энергии на протяжении всего отопительного сезона.

Солнечные концентраторы

Использование энергии Солнца на ЗемлеДовольно экзотичный, хотя и древний вид аппаратов для использования энергии светила. Использование концентрированных в одной точке солнечных лучей отсчитывается со времени Древней Греции, когда Архимед, с помощью зеркал сжег флот неприятеля.

Сегодня в основном солнечные концентраторы используются в качестве походных экологически чистых кухонь для приготовления нехитрых блюд и в солнечной энергетике, когда на больших площадях параболические зеркала концентрируют солнечный свет на трубопроводах с теплоносителем.

Транспорт на солнечной энергии

Использование энергии Солнца на ЗемлеСегодня никого не удивить тому, что чудаки используют солнечную энергию в разных целях, но, тем не менее, регулярные чемпионаты Австралии по гонкам через весь континент на солнечных автомобилях до сих пор освещаются прессой в колонках курьезов. А вместе с тем за последние 10 лет, скорость таких солнцемобилей возросла с 6 до 80 километров в час. К тому же готовится второе кругосветное путешествие самолета на солнечной энергии.

И хотя до промышленных образцов еще далеко, но если самолет, использующий энергию солнца, облетел Земной шар, то в скором будущем это станет обычным делом.

Где лучше всего используют солнечную энергию

Использование энергии Солнца на ЗемлеКак ни странно, но в рейтинге стран, наиболее рационально использующих солнечную энергию практически нет государств, которые географически, получают наибольшее количество солнечного света. Во многом это объяснимо тем, что бесплатную энергию больше всего любят там, где умеют считать деньги.

К тому же именно в топ-10 наиболее использующих солнечную энергию стран находятся страны с высоким развитием технологий, а следовательно, сделавших технологию использования энергии солнца наиболее доступной.

Среди лидеров сегодня страны стремящиеся обеспечить энергетическую независимость не только государства, но и отдельного гражданина Германия, Италия, Япония. В этих странах большинство солнечных установок используются в качестве солнечных панелей для наружного освещения и горячего водоснабжения.

На промышленную основу использование энергии солнца поставлено в США, где расположены наибольшее количество солнечных электростанций. А вот использование Солнца в экологических целях лучше всего поставлено в Израиле – здесь не только опресняют воду, но и очищают канализационные стоки с помощью солнечных установок.

Перспективы развития солнечной энергетики

Войны и нефтяные кризисы сами собой подталкивают людей к поиску дешевых и вечных источников энергии.

Сколь бы не была дешева добыча полезных ископаемых, но их запасы не безграничны, к тому же технологии добычи во многом становятся опасными для самой среды обитания человечества.

И именно поэтому солнечная энергетика все больше занимает позиций в энергетическом секторе развитых стран, постепенно вытесняя атомную и тепловую.

Сегодня уже принято рядом государств программы развития солнечной энергетики, в которых, например, в Германии предусматривается до 2050 года нарастить использование солнечной энергии в общем балансе страны до 50%. А Израиль уже сегодня использует около 15 % электроэнергии, произведенной солнечными панелями.

Использование энергии солнца на Земле — способы и преимущества

Использование энергии Солнца на ЗемлеИспользование энергии Солнца на Земле
Использование энергии Солнца на Земле

Неисчерпаемый источник

Согласно определению, солнечная энергия — это электромагнитное излучение всех частот от звезды системы, которое достигает планеты Земля. Большая его доля приходится на видимый и инфракрасный спектры.

С древних времен люди научились использовать эту энергию, в первую очередь, как источник тепла.

Лишь с первой половины XIX века люди начали активно преобразовывать солнечный свет в электричество, что стало возможным благодаря созданию специальных устройств — фотоэлементов.

Цифры и данные

Выгода использования солнечной энергии на Земле базируется на достаточно весомом факте: за этим источником ближайшее будущее. Доказать это утверждение несложно, если учесть следующие данные:

Читайте также:  Как правильно заряжать аккумулятор смартфона

Использование энергии Солнца на Земле

  1. За один год планета получает от Солнца приблизительно 3,85*10 24 Дж энергии.
  2. Благодаря использованию направленных потоков воздушных масс (ветра) можно получать 2,25*10 21 Дж.
  3. Вся биомасса планеты использует около 3*10 21 Дж энергии ежегодно. Основная ее доля приходится на тропические леса Южной Америки.
  4. Электричество и органические энергетические источники, которые человек использует для своих нужд, в среднем составляют 5*10 20 Дж в год.

Эти данные показывают, что развитие современной экономики и увеличение энергопотребления сполна может быть обеспечено за счет энергии солнца, ведь она на 4 порядка (в 10000 раз) превышает существующие нужды.

В 2002 году было вычислено, что один солнечный час на планете способен обеспечить энергией все человечество на 1 год.

В свою очередь, всего 18 ясных дней достаточно, чтобы получить столько энергии, сколько ее запасено по всему миру в виде любых других ресурсах в настоящее время.

Цифры также демонстрируют, что вся гигантская зеленая масса планеты использует лишь 0,08% всей доступной энергии электромагнитного излучения. Эти данные говорят о неисчерпаемости рассматриваемого источника и огромных возможностях для развития глобальной экономики, которые он предоставляет.

Согласно прогнозам экологической организации мирового значения Гринпис, к 2030 году около 2/3 всего населения планеты будут использовать солнечные лучи в качестве основного энергетического источника.

Прямое и рассеянное излучение

Около 30% электромагнитного излучения, которое достигает верхних слоев атмосферы планеты, рассеивается и излучается обратно в космос. Далее, при прохождении толщи атмосферы происходит дальнейшее рассеивание света на облаках. Наконец, нагреваясь, поверхность суши и океанов также излучает электромагнитные волны низких частот (инфракрасный спектр).

Использование энергии Солнца на Земле

Около 1000 Вт/м 2 энергии падает в среднем на поверхность Земли. Это прямое излучение. Его можно теоретически использовать для концентрации и перенаправления для генерации полезного тепла или электроэнергии. В настоящее время львиная доля прямого излучения уходит на нагрев поверхности и последующее ее остывание в виде рассеянного испускания электромагнитных волн.

Рассеянное излучение играет важную роль в поддержании жизни на планете. Благодаря ему происходит нагрев нижних слоев атмосферы и их подъем в верхние слои в результате явления конвекции. Последующее остывание теплого воздуха приводит к образованию облаков, дождям и ветрам.

Основные преимущества

Основные преимущества в сравнении с традиционными источниками:

Использование энергии Солнца на Земле

  1. Неисчерпаемость. Речь о возобновлении не идет, поскольку Солнце будет светить еще несколько миллиардов лет.
  2. Отсутствие какого-либо загрязнения окружающей среды. По сути, энергии Солнца обязана наша планета со всем ее многообразием живых существ.
  3. Сокращение вредных выбросов и замедление процесса глобального потепления, который во многих регионах уже ощущается непосредственно в виде погодных аномалий и подъема уровня океана.
  4. Возможность развития регионов, которые находятся на больших расстояниях от индустриально развитых центров. В таких местах может не быть собственных полезных ископаемых, а их привоз является экономически нецелесообразным. Как правило, многие из этих регионов планеты являются островными государствами, которые расположены вдали от континентов.
  5. Простота использования и преобразования. Поскольку в настоящее время развивается активно направление преобразования энергии солнца в электрическую, то последнюю можно использовать для широкого спектра нужд.

Современное состояние развития устройств для преобразования солнечной энергии позволяет создавать как крупные сети для мегаполисов, так и изолированные станции, обеспечивающие потребности относительно небольших поселений вплоть до отдельных домов.

Способы использования

Два основных способа применения солнечного электромагнитного излучения:

Пассивный метод

Использование энергии Солнца на Земле

К пассивному относится использование солнечного света в быту непосредственно, то есть без его преобразования в другие виды энергии с помощью каких-либо устройств и механизмов. Этот способ включает различные системы проектирования зданий и сооружений, водохранилищ и солнечных кухонь, которые позволяют определенным образом перераспределять энергию падающих лучей и улучшать естественную вентиляцию помещений или поглощать тепло в дневное время суток и отдавать его в ночные часы. Такая архитектура получила название биоклиматической.

Активное применение

В дополнение к тому, где используется солнечная энергия, следует отметить активное ее применение. Оно подразделяется на два типа:

  • термический;
  • фотоэлектрический.

О термическом активном использовании света мало информации, поскольку он в настоящее время занимает менее 1% от всей рассматриваемой индустрии.

Суть его заключается в накоплении тепла в специальных устройствах, которые принимают лучи, но сами практически не излучают.

Вся поступившая энергия в эти нагреватели используется для нагрева воды или пара, который впоследствии можно применить для домашних нужд (обогрев, приготовление пищи и так далее).

Некоторые термоустройства позволяют получать температуры в несколько сотен градусов (300−500 °C). В их дизайне применяют современные материалы с заранее заданными оптико-термическими свойствами (пластмассы, стекло).

Фотоэлектрический способ использования солнечных лучей главным образом базируется на применении так называемых фотоэлементов и панелей, из которых они собираются.

Именно это направление энергетики получило колоссальное развитие в последнее десятилетие во многих развитых странах (США, Германия, Великобритания, Япония, Испания).

Выработка солнечной электроэнергии в глобальном масштабе в период с 2006 по 2018 год увеличилась в десятки раз и составила более 500 ГВт.

Фотоэлектрический элемент

Он представляет собой ячейку, созданную с помощью современных технологий. Она включает в себя активный полупроводник (в основном кремний и его соединения p и n-типа), прозрачное стекло специального типа и алюминиевый корпус для обеспечения механической прочности элемента.

Использование энергии Солнца на Земле

Падающий фотон возбуждает электрон, переводя его из валентной зоны через запрещенную в зону проводимости. Этот элементарный акт приводит к генерации пары свободных носителей заряда электрон-дырка.

Наличие электростатического поля внутри полупроводника приводит к разделению генерированного заряда через p-n переход, что создает разность потенциалов.

Последняя используется для получения постоянного электрического тока.

В зависимости от дизайна и стоимости полупроводники фотоэлементов бывают трех типов:

  • монокристаллические;
  • поликристаллические;
  • аморфные.

Их стоимость падает сверху вниз по списку, а КПД преобразования возрастает. Аморфный кремний применяют в дешевых устройствах, например, в недорогих часах и калькуляторах.

Самый высокий КПД фотоэлемента, который в настоящее время удалось получить, составляет 20%. В подавляющем же большинстве случаев этот показатель около 15%.

Связано это с тем, что большая доля солнечного света имеет энергию большую, чем необходимо для активации работы устройства, поэтому львиная ее доля расходуется на тепловые колебания решетки полупроводника, а не на генерацию электричества.

Развитие отрасли в современном мире

Ввиду повышения требований к экологичности используемых источников энергии в последнее время, солнечная индустрия стала активно набирать популярность в XXI веке. Сейчас многие электронные устройства и аппараты используют солнечные лучи либо в качестве основного источника, либо как дополнительный. Примером могут служить гибридные автомобили.

Использование энергии Солнца на Земле

В 2015 году солнечный вид энергии занял третье место среди возобновляемых источников, после гидростанций и ветряных мельниц. Лидерами в этом направлении являются Германия, Китай, Япония и США. Так, в июне 2014 года в Германии благодаря использованию солнечных батарей удалось получить 50% всей электроэнергии, потребляемой страной в течение суток.

Таким образом, тема солнечной энергетики является актуальной в связи с частыми экономическими кризисами традиционных энергоресурсов и с учетом тяжелой экологической обстановки во многих регионах мира. Многие ученые считают энергию Солнца ближайшим будущим человеческой цивилизации.

Использование энергии Солнца на Земле* (сверх программы)

Все с детства знают, что Солнце является важнейшим источником света и тепла для нашей планеты. Без солнечной энергии, не было бы жизни на Земле. И люди, и животные, и растения — все нуждаются в солнечной энергии.

Использование энергии Солнца на Земле

Люди часто используют солнечное тепло, чтобы высушить белье или нагреть воду. Мы воспринимаем солнечный свет и тепло как должное и редко задумываемся о том, сколько энергии передаётся нам от Солнца.

Заметив это, люди задумались, а можно ли как-то использовать солнечную энергию в своих целях. Оказалось, что можно, и весьма успешно.

Существуют солнечные батареи, о которых мы упоминали в уроке об излучении.

Использование энергии Солнца на Земле

Эти батареи способны улавливать солнечную энергию и преобразовывать её в электрическую. Это особенно полезно на космических станциях и кораблях.

Солнечные батареи устанавливаются прямо на корпус корабля или станции, таким образом, получая энергию от Солнца. После это энергия преобразуется в электрическую и используется, например, для освещения.

Солнечные батареи обычно имеют размеры порядка 10—50 м2.

Чтобы детально рассмотреть вопросы, связанные с использованием солнечной энергии, вам нужно еще многое изучить. Поэтому, сегодняшний урок можно считать ознакомительным.

Итак, давайте познакомимся с некоторыми общеизвестными фактами. Существует так называемая солнечная постоянная — это интенсивность солнечного излучения.

Интенсивность определяется мощностью излучаемой энергии на 1м2:

Солнечная постоянная равна

Использование энергии Солнца на Земле

То есть, за 1 с, через площадь в 1 м2 проходит 1367 Дж солнечной энергии. Но, до нас доходит не вся эта энергия из-за того, что у Земли есть атмосфера. Часть энергии поглощается частицами, находящимися в атмосфере, а часть — отражается и уходит обратно в космическое пространство.

Поэтому, максимальный поток солнечной энергии, который доходит до поверхности Земли — это 102 Вт/м2. Но, этой интенсивности поток достигает на экваторе, на уровне моря. В действительности же, интенсивность излучения в тех или иных областях Земли будет зависеть от погоды, от времени суток и от некоторых других факторов.

Так что, средняя интенсивность примерно втрое меньше максимальной и составляет 34 Вт/м2. От этого значения мы и будем отталкиваться.

Исходя из этого, мы можем вывести формулу, по которой можно подсчитать солнечную энергию, которую может собрать солнечная батарея. Если мы умножим интенсивность излучения на площадь батареи, то мы получим мощность: P = I0S.

  • Чтобы найти энергию, нужно мощность умножить на время излучения: E = Pt.
  • Тогда получим, что энергия равна: E = I0St.
  • Итак, если мы установим батарею 5 на 8 метров, то за 8 часов батарея получит:

Использование энергии Солнца на Земле

Для сравнения при сгорании литра бензина выделяется менее 33 МДж. Предположим, что при преобразовании солнечной энергии в электрическую теряется 90% энергии. То есть, коэффициент полезного действия составляет всего 10%:

Использование энергии Солнца на Земле

Даже при этом, энергии, полученной от солнца за световой день, хватит на работу трёх стоваттных лампочек в течение почти четырёх часов.

Читайте также:  Автомобильные аккумуляторы bosch

Конечно, вы можете сказать, что литр бензина стоит значительно дешевле, чем изготовление солнечной батареи, да и работа трёх лампочек — это не очень-то впечатляющий показатель. Но, ведь, мы сейчас рассмотрели использование только одной батареи.

Давайте посчитаем, сколько мы можем получить энергии, если поставим солнечные батареи на крышу дома. Площадь такой крыши составляет порядка 200 м2. В летний период световой день длится порядка 12 часов. Вот и считайте:

Использование энергии Солнца на Земле

Даже, если мы опять предположим только 10% эффективности солнечных батарей, этой энергии хватит на то чтобы постирать белье в стиральной машине, посмотреть фильм по телевизору и обеспечить работу компьютера более чем на сутки:

Использование энергии Солнца на Земле

Можно привести много примеров, но мы приведём только один. За июль 2013 года Германия, будучи далеко не самой солнечной страной, произвела более 5 ТВт-часов, используя солнечную энергию. Такое количество электроэнергии потребляет целый район многоквартирных домов за 10 лет.

А теперь, давайте рассмотрим, какие есть недостатки и  достоинства использования солнечной энергии. Конечно, очевидное и важнейшее достоинство солнечной энергии — это то, что для нас Солнце является неисчерпаемым источником.

Что бы ни случилось, Солнце светит каждый день, и каждый день мы можем получать энергию, причем совершенно бесплатно. Конечно, солнечные батареи тоже не вечны: за ними нужен уход и их периодически приходится менять. Но факт остаётся фактом: мы получаем энергию от неисчерпаемого источника.

Второе очень важное достоинство этого источника — это общедоступность. Ведь Солнце светит везде и всюду, поэтому, любой человек может использовать эту энергии. В отличие от нефти, газа, каменного угля и других ископаемых, солнечную энергию добывать не нужно.

Ну и, конечно, нельзя не упомянуть о том, что использование солнечной энергии никак не загрязняет окружающую среду. Сегодня проблема экологии стоит довольно остро, поэтому именно сегодня нам стоит задуматься о природных источниках энергии, таких, как энергия ветра, солнечная энергия, энергия приливов и отливов.

Но, в использовании солнечной энергии есть определённые сложности. Во-первых, такой источник всегда зависит от погоды и от времени суток. Во-вторых, сама солнечная батарея — довольно дорогая конструкция из-за применения редких элементов, таких, как, например индий или теллур.

При повсеместном внедрении солнечных батарей существует риск изменения альбедо. Альбедо — это характеристика отражательной способности поверхности. Если поставить слишком много батарей, то Земля в целом станет отражать больше лучей.

Это может привести, например, к усилению парникового эффекта и, как следствие, к глобальному потеплению. Или же, это каким-то образом может сказаться на растениях.

Эффект предугадать трудно, но у нас есть достаточно примеров того, как опасно вмешиваться в природные процессы.

Тем не менее, если с умом использовать солнечные батареи, то можно с успехом получать большое количество энергии от неисчерпаемого и общедоступного источника. Использование альтернативных источников энергии рано или поздно придется внедрить, поскольку на данный момент, человечество живет за счет использования ресурсов планеты, которые, увы, не вечны.

Доклад-сообщение Использование энергия солнца на земле

В современном мире все большую популярность находит использование энергии солнечного света. Если раньше его использовали дачники для нагрева душа, то сейчас его использую в работе космических кораблей и добывании электричества. Системы, созданные на принципе взаимодействия с солнечным светом, делят на пассивные и активные.

К первым относятся так называемые солнечные здания, которые строятся с учетом всех особенностей климатической зоны. Такие системы позволяют максимально эффективно использовать солнечный свет, что позволяет окупить энергозатраты. Это является очень перспективным случаем, позволяющим отдельным зданиям работать автономно, используя только фотоны.

Активными системами называют аккумуляторы, коллекторы, различные трубопроводы для подачи тепла.

Для преобразования света, исходящего от звезды, в электрический ток используют фотоэлементы — специальные устройства, имеющие на своей поверхности полупроводники.

Фотоны света, ударяясь о поверхность фотоэлемента, приводят электроны в движение, которые создают электрический ток. Огромный плюс в том, что во время работы фотоэлементов не протекает химических реакций, что существенно увеличивает время эксплуатации фотоэлемента.

Кроме того, они легкие, удобны и просты в обслуживании и по мере развития технологий их КПД постоянно повышается.

Солнечные установки имеют целый ряд преимуществ, таких как:

  • бесплатность и неисчерпаемость ресурсов;
  • безопасность;
  • автономность;
  • долговечность;
  • простота обслуживания;
  • экономичность.

В Европе уже многие предприниматели и частники начинают создавать целые солнечные фермы по выработке большого тока. Такие фермы окупают себя очень быстро, что говорит о том, что будущее человечества — в использовании энергии солнца как главного производительного ресурса.

Использование энергия солнца на земле доклад

Древние язычник в далекие времена воспринимали наше Солнце словно божество. Ему поклонялись и отдавали дань уважения. Конечно, прошло время, цивилизация продвинулась вперед и вот уже в XIX-XX веках ученые начали изучать солнечную энергию, и применять еехозяйственной сфере.

Ученые создавали солнечные панели, которые могли принять и использовать энергию Солнца, это стало не только большим прорывом для человечества, это стало толчком, для новых важных открытий. Всем известно, что Солнце издает большое количество энергии.

Этой энергии хватит, чтобы обеспечить нашу планету электричеством на долгие годы. С помощью солнечных батарей, мы можем получать эту энергию для своих нужд. С каждым годом такие батареи изменяют и усовершенствуют.

На сегодняшний день эта промышленность еще не особо развита, но скорее всего, в будущем, солнечная энергия займет одно из первых мест в энергетике.

Все мы знаем, что Солнце неиссякаемый и первоначальный источник всех энергетических процессов. Его энергия, достигая Земли, превращается в тепло. Именно благодаря Солнцу обогреваются реки, воздух и земля. Но много тепла теряется и в космосе.

Энергии Солнца вполне хватит, чтобы покрыть все потребления населения. Самое главное при этом, что использование солнечной энергии достаточно безопасный процесс для природы и всего живого вокруг.

Сама по себе, солнечная энергия чистая в экологическом плане, атомные электростанции намного больше приносят вреда Земле, чем энергия солнца. Конечно, при использовании солнечной энергии возникают различные проблемы.

Достаточно знать о том, что Солнце светит только днем, то есть энергия будет поступать только в дневное время. Поэтому необходимо придумать процесс накопления энергии днем, чтобы спокойно использовать ее ночью.

В каких же сферах все-таки применяют солнечную энергию? В первую очередь, это летний дачный душ, в котором бак воды нагревают солнечные лучи. Солнечные коллекторы, набирающие популярности на сегодняшний день, дают возможность обогреть целый дом. От таких коллекторов можно не только получить тепло, но еще и зарядить телефон, подогреть воду в баке, и получить свет.

Большим спросом пользуется энергия солнца в народном хозяйстве. Ею обогревают ангары, парники и многие другие постройки. Увеличивается энергоснабжение больниц и спортивных учреждений. Отличным вариантом в применении солнечной энергии стало освещение улиц и городских объектов. Многие бытовые нужды решаются с помощью солнечных коллекторов и батарей.

Солнечные установки имеют больше преимуществ, чем недостатков.

В первую очередь их использование безопасно и бесконечно, они полностью автономны, долговечны и стабильны. Конечно, стоят они не дешево, но их цена со временем окупится, и будет только радовать.

С каждым годом человечество придумывает все новые, и новые способы использовать солнечную энергию. Если не так давно ее использовали только для обогрева дома, то теперь вырабатывают электричество, для подачи не только света, но и воды в большие населенные пункты.

Создаются и усовершенствуются гелиосистемы, с помощью которых в районах, чаще всего это пустыни и степи, где солнце светит постоянно, можно установить электростанцию и получать электричество.

Благодаря этому неприспособленные к жизни места, станут заселенными, построятся дома, появится электричество и водопровод. Энергия будет использоваться на все нужды населения.

Уже сегодня во многих странах установлены и используются солнечные батареи. В странах Азии, Египте и Турции прекрасно пользуются солнечной энергией. Люди надеются, что в скором времени это приобретет большого использования и станет доступно многим людям, ведь это не только экономит затраты на отопление и электроэнергию, это еще и не приносит вред нашему здоровью.

Использование энергии Солнца на Земле

Популярные темы сообщений

  • Белладонна (растение)
    Беладонна – растение красивое, но в то же время и весьма ядовитое. К слову, также ее называют красавкой, но большинство людей все же помнит лишь первое, более привычное название. Что касается размеров, длина растения может достигать до двух метров.
  • Средневековье
    Средние века, или Средневековье – это исторический термин, который отображает период истории в Европе и Ближнего Востока. Начался он после периода Античности, а за ним последовал период Нового времени.
  • Река Обь
    Обь — крупная река России. Ее протяженность составляет 3650 км, а бассейн – почти 3 миллиона км, что делает ее рекордсменкой в этой области в РФ. Обь находится на западе России, большая ее часть протекает по Западно-Сибирской равнине.

Доклад Использование энергии солнца на Земле по физике 8 класс сообщение

Солнце — небесное светило, которое освещает Землю и позволяет нам видеть. Ведь свет идет по большей части именно от Солнца, благодаря чему, люди могут наблюдать за пространством своего обитания. С давних времен люди искали возможности использовать не только тепло и свет от этого светила, но и отыскать другие способы преобразования солнечной энергии.

Наиболее распространенным методом является создание солнечных электростанций, которые могут преобразовать получаемый свет и тепло и электричество.

Конечно, тут существуют некоторые ограничения, которые обуславливаются переменной облачностью и другими факторами.

На данный период существуют возможности запустить такие электростанции в космос, где проблемы облачности не существует, но современные технологии не могут сделать такие космические станции рентабельными.

Поэтому люди по большей части занимаются земными солнечными электростанциями, которые могут быть и промышленными и бытовыми, то есть частными.

Для того чтобы обеспечить электроэнергией жилой дом, вполне достаточно установить на крыше солнечные панели в относительно небольшом количестве.

Речь может идти не только о частном доме, но и о городском многоквартирном и такая практика существует в Европе, где на крышах городских домов устанавливают солнечные панели, которые обеспечивают какую-то часть энергоснабжения.

На практике использование солнечной энергии сейчас не приносит огромной выгоды, но этот вектор получения энергии является более чем актуальным. Ведь со временем люди начинают потреблять больше энергии. Больше людей пользуется электроприборами, а сами приборы становятся более затратными в смысле использования электричества.

Поэтому, если каждый будет использовать для себя солнечные панели, такой вариант будет выходом из задачи обеспечить каждого человека нужным количеством энергии.

Читайте также:  Как разрядить аккумулятор автомобиля

Тем не менее, культура такого самообеспечения до сих пор не является развитой.

Для этого требуется дополнительное техническое и культурное развитие человечества, которое может наблюдаться в не самой близкой перспективе, хотя и не выглядит чем-то заоблачным.

Сообщение Использование солнечной энергии

Именно солнце определяет существование и развитие всего живого на Земле. Как говорят ученые, возникновение живых организмов обуславливается практически идеальным расположением нашей планеты. Если бы Земля была немного ближе или дальше, то живые организмы тут не могли бы существовать.

Тем не менее, мы, если возможно так сказать, выиграли в космической лотерее и можем существовать на этой планете. Более того, мы можем пользоваться энергией солнца.

Ранее люди использовали солнечное тепло и свет довольно примитивно, в основном для сельского хозяйства или нагревания чего-либо.

Сейчас ситуация поменялась и технические достижения позволяют применять более современные методики, в частности механизмы, которые позволяют собирать и преобразовывать солнечную энергию.

Помимо этого тенденции к развитию экологических методов получения полезной энергии для человеческих потребностей, делают этот способ довольно популярным.

Во многих прогрессивных странах солнечная энергия постепенно приобретает статус основного источника получения электричества. Используются и бытовые «сборщики» этой энергии – солнечные панели, которые позволяют практически непрерывно получать электричество, и промышленные технологии – целые поля таких панелей крупного размера.

Единственным недостатком такого способа является зависимость от погодных условий. Как нетрудно понять, если погода является облачной, то солнечные установки перестают работать. Тем не менее и этот недостаток нивелируется современными учеными, которые создают специальные аккумуляторы, позволяющие работать более эффективно вне зависимости от погоды.

В завершение следует отметить возможность прямого использования солнечной энергии. К примеру, для нагрева воды. Для этой цели просто используются разнообразные емкости, которые нагреваются на открытом воздухе и могут поставлять воду в систему водоснабжения.

Физика 8 класс

Использование энергии Солнца на Земле

  • Лошадь домашнее животное
    Лошади — одни из самых красивых и грациозных животных на всем свете, но на этом их достоинства не заканчиваются! Лошадки являются незаменимыми помощниками в хозяйстве и быте
  • Среда обитания организмов
    Разумеется, что все живые существа не способны существовать сами по себе – им необходимо определенное место, в котором будет протекать их жизнедеятельность (и место это должно обладать благоп
  • Липа
    Из всех известных науке лиственных деревьев липа является одним из древнейших растений.
  • Снежные лавины
    Снежная лавина – скорый и неожиданный спуск большого количества снега с поверхности горы. Скорость схождения может достигать более 90 метров в секунду, и вес достигает 60 тонн. Явление чрезвы
  • Река Ока
    Река Ока представляет собой типичную равнинную реку, которая расположена в европейской части нашей Родины. Своё название она получила от древнерусского слова «вода». Река Ока считается отличн
  • Рельеф Земли
    Наша планета поистине прекрасное место, в котором нашло себе место огромное количество различных прекрасных вещей, начиная списком из материальных вещей, которые поражают своей красотой

Преимущество использования энергии Солнца на Земле

Энергия – это жизненная кровь социально-экономического развития. Использование энергии значительно эволюционировало за последние десятилетия в том числе и от Солнца.
Практическое использование энергии Солнца может оказаться более чем достаточным, чтобы удовлетворить спрос для всех энергетических систем необходимых для жизни человека.

Доля ресурсов солнечных лучей, достигающих поверхности Земли, могла бы полностью обеспечить потребность глобального потребления если бы их можно было бы обуздать.

1 иоттаватт (1024 Вт) энергии достигает поверхности Земли в год от Солнца, что примерно в 10 11 раз превышает спрос на первичные ресурсы в мире, но самый большой вопрос как эти ресурсы обуздать.
Для сравнения в 2018 году 20 400 TВт (20,4 х 1012 Вт) электричества было произведено во всем мире.

Доступный солнечный ресурс

Общий спектр электромагнитных волн, излучаемых Солнцем, определяется как солнечное излучение или инсоляции света. Только небольшая часть этого излучения попадает на Землю. Солнечный свет, который попадает на поверхность Земли содержит видимый, инфракрасный и ультрафиолетовый свет.

Время в пути для солнечного света от Солнца до Земли составляет примерно около 8 минут.
Доступный солнечный ресурс в различных местах нашей планеты различен. Тропические регионы предлагают лучший ресурс, чем более умеренные широты.

Например, средняя мощность облучения в Европе составляет около 1000 Вт/ч на квадратный метр по сравнению с 1800 Вт/ч на Среднем Востоке.  Используя сегодняшнюю технологию полупроводниковых солнечных батарей, поле площадью 500 на 500 км смогло бы произвести всю электроэнергию используемую в России.

По мере того как технология будет все больше и больше доступна потенциал использования энергии солнца как главный источник низкоуглеродистой энергии будет расти.

Сейчас фотоэлектрические системы могут обеспечить 276 х 106 МВт/ч энергии, что эквивалентно только 1% от глобального спроса.

Хотя за свой срок службы типичный фотоэлектрический модуль в солнечном климате будет производить более чем в двадцать раз больше электроэнергии, первоначально используемой для его производства.

Использование энергии солнца считается более экологичным, чем обычные способы использования источников, таких как ископаемое топливо и уголь. Солнечная энергия на сегодняшний день является крупнейшим энергетическим ресурсом на Земле.

Откуда Солнце берет энергию

На Солнце происходит термоядерная реакция. Чистая масса до и после процесса деления или слияния отрицательна; другими словами, в ядерной реакции происходит потеря массы. Эта масса не просто исчезает, а превращается в энергию.

Ядерный синтез водорода в гелий – это процесс, благодаря которому солнце дает нам энергию.
Фактически Солнце каждую секунду превращает около 620 миллионов метрических тонн водорода в гелий.

99% от ядерного синтеза генерируется внутри 24% радиуса Солнца, которая течет наружу через несколько различных слоев, прежде чем уйдет как солнечный свет.

Солнце горит уже несколько миллиардов лет. Постоянная потеря массы, вызванная ядерным синтезом, означает, что солнце медленно исчезает.

Но не волнуйтесь: по данным, у нашего светила осталось еще 6,5 миллиардов лет термоядерных процессов, прежде чем оно выключится.

174 петаватта (PВт) в виде солнечной радиации (или инсоляции – облучение поверхности) попадает в нашу атмосферу.
Почти треть из них отражается обратно в космос.

Остальные, 3 850 000 эксаджоулей (1 эксаджоуль равен 277,78 ПВт∙ч (петаватт-час)) поглощаются атмосферой, облаками, океанами и сушей. Это количество энергии за час больше в 8640 раз, чем необходимо общее потребление во всем мире.

По другому один час облучения поверхности нашей планеты эквивалентен мировому потреблению в течение всего года.

К сожалению, обуздать всю эту энергию от нашей звезды невозможно.

Вот некоторые другие интересные сравнения, которые помогут понять огромный потенциал энергии Солнца:

  • один год от солнечных лучей, достигающих поверхность Земли, в два раза больше всех невозобновляемых ресурсов, включая ископаемое топливо и ядерный уран.
  • солнечная энергия, которая каждую секунду попадает на Землю, эквивалентна 4 триллионам 100-ваттных лампочек.
  • энергия, которая падает на одном квадратном километре в год, эквивалентна 3 миллионам баррелей нефти.

Производство солнечной энергии

Использование энергии солнца возможно с помощью фотоэлектрических систем. Принцип работы солнечного элемента в преобразовании солнечного света непосредственно в электричество.

Когда полупроводниковые панели подвергаются действию света, они производят направленный ток. Инвертор после этого преобразовывает постоянный ток в электричество переменного тока который распределяется через электрические сети. Возможно использование постоянного тока от полупроводниковых панелей или в комбинации с различными устройствами преобразования тока.

Солнечный фотоэлемент является самым маленьким полупроводниковым устройством, которое преобразует солнечный свет в электрическую энергию. Модуль представляет собой сборку ячеек последовательно или параллельно соединенных для увеличения напряжения и/или тока. Панель-это сборка модулей на конструкции. Массив – это сборка панелей на площадке.

Преимущества солнечного источника

  1. Согласно астрофизике, Солнце родилось около 4,57 миллиарда лет назад и имеет еще 6-7 миллиардов лет до того, как оно станет белым карликом (планетарная стадия, когда ядерное топливо в Звезде исчерпывается).
  2. Богатый потенциал ядерного топлива в звезде находится за пределами воображения. Поверхность Земли получает 120 000 тераватт солнечной радиации (солнечного света) – в 8640 раз больше энергии, чем необходимо для снабжения всего мира.
  3. Устойчивый богатый и возобновляемый источник энергии также является постоянным. Устойчивые источники энергии удовлетворяют потребности настоящего времени без ущерба для способности будущих поколений удовлетворять свои потребности. Другими словами, солнечная энергия является устойчивой, потому что мы не можем её чрезмерно потреблять.
  4. Экологически чистое использование солнечной энергии, как правило, не вызывает загрязнения окружающей среды. Однако есть выбросы, связанные с производством, транспортировкой и установкой солнечных энергетических систем – почти ничего по сравнению с большинством обычных источников. Очевидно, что этот тип ресурсов снижает нашу зависимость от невозобновляемых источников энергии. Это важный шаг в борьбе с климатическим кризисом.
    Известно, что сжигание ископаемого топлива высвобождает химические вещества и частицы, которые вызывают рак, повреждение мозга и нервов, врожденные дефекты, травмы легких и проблемы с дыханием. Токсичные вещества, выделяемые при сжигании углеводородов, загрязняют воздух и воду и вызывают кислотные дожди и смог. Эти негативные последствия сжигания ископаемого топлива для окружающей среды и жизни человека заставляют человека диверсифицировать энергетические ресурсы путем перехода к использованию энергии Солнца.
  5. Хорошая доступность во всем мире. Не только страны, которые находятся ближе всего к экватору, могут использовать солнечную энергию – Германия, например, имеет на сегодняшний день самую высокую мощность этого типа устройств.
  6. Снижение затрат на электроэнергию с введением чистых схем учета и ввода тарифов. Домовладельцы теперь могут “продавать” избыточную электроэнергию или получать кредиты на оплату счетов, когда они производят больше электроэнергии, чем они фактически потребляют.
  7. Финансовая поддержка со стороны правительства/государства.
  8. Низкие затраты на обслуживание.
  9. Совершенствование технологий по использованию энергии Солнца.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *