Sonenergie is enige soort energie wat deur die son opgewek word.

Sonenergie word geskep deur kernfusie wat in die son plaasvind.Fusion vind plaas wanneer protone van waterstofatome gewelddadig in die kern van die son bots en versmelt om 'n heliumatoom te skep.

Hierdie proses, bekend as 'n PP (proton-proton) kettingreaksie, gee 'n enorme hoeveelheid energie uit.In sy kern versmelt die son elke sekonde ongeveer 620 miljoen ton waterstof.Die PP -kettingreaksie kom voor in ander sterre wat ongeveer die grootte van ons son is, en voorsien hulle deurlopende energie en hitte.Die temperatuur vir hierdie sterre is ongeveer 4 miljoen grade op die Kelvin -skaal (ongeveer 4 miljoen grade Celsius, 7 miljoen grade Fahrenheit).

In sterre wat ongeveer 1,3 keer groter is as die son, dryf die CNO -siklus die skepping van energie.Die CNO -siklus skakel ook waterstof na helium, maar maak staat op koolstof, stikstof en suurstof (C, N en O) om dit te doen.Tans word minder as twee persent van die son se energie deur die CNO -siklus geskep.

Kernsmelting deur die PP -kettingreaksie of CNO -siklus stel geweldige hoeveelhede energie vry in die vorm van golwe en deeltjies.Sonenergie vloei voortdurend weg van die son en deur die sonnestelsel.Sonenergie maak die aarde warm, veroorsaak wind en weer, en onderhou die plant- en dierelewe.

Die energie, hitte en lig van die son vloei weg in die vorm van elektromagnetiese bestraling (EMR).

Die elektromagnetiese spektrum bestaan ​​as golwe van verskillende frekwensies en golflengtes.Die frekwensie van 'n golf verteenwoordig hoeveel keer die golf homself in 'n sekere tydseenheid herhaal.Golwe met baie kort golflengtes herhaal hulself verskeie kere in 'n gegewe eenheid van tyd, dus is dit 'n hoë frekwensie.In teenstelling hiermee het lae frekwensie golwe baie langer golflengtes.

Die oorgrote meerderheid elektromagnetiese golwe is vir ons onsigbaar.Die mees frekwensie-golwe wat deur die son vrygestel word, is gammastrale, x-strale en ultravioletstraling (UV-strale).Die skadelikste UV -strale word byna heeltemal opgeneem deur die aarde se atmosfeer.Minder kragtige UV -strale reis deur die atmosfeer en kan sonbrand veroorsaak.

Die son gee ook infrarooi bestraling uit, waarvan die golwe baie laer frekwensie is.Die meeste hitte van die son arriveer as infrarooi energie.

Die sigbare spektrum is tussen infrarooi en UV, wat al die kleure wat ons op aarde sien, bevat.Die kleurrooi het die langste golflengtes (die naaste aan infrarooi), en violet (die naaste aan UV) die kortste.

Natuurlike sonenergie

Kweekhuis effek
Die infrarooi, sigbare en UV-golwe wat die aarde bereik, neem deel aan 'n proses om die planeet te warm en die lewe moontlik te maak-die sogenaamde 'kweekhuiseffek'.

Ongeveer 30 persent van die sonenergie wat die aarde bereik, word weer in die ruimte weerspieël.Die res word in die aarde se atmosfeer opgeneem.Die bestraling verwarm die aarde se oppervlak, en die oppervlak straal sommige van die energie uit in die vorm van infrarooi golwe.Terwyl hulle deur die atmosfeer opstaan, word hulle deur kweekhuisgasse, soos waterdamp en koolstofdioksied, onderskep.

Kweekhuisgasse vang die hitte vas wat weerkaats in die atmosfeer.Op hierdie manier tree hulle op soos die glasmure van 'n kweekhuis.Hierdie kweekhuiseffek hou die aarde warm genoeg om die lewe te onderhou.

Fotosintese
Byna alle lewe op aarde maak staat op sonenergie vir voedsel, hetsy direk of indirek.

Produsente vertrou direk op sonenergie.Dit absorbeer sonlig en omskep dit in voedingstowwe deur 'n proses genaamd fotosintese.Produsente, ook autotrofe genoem, bevat plante, alge, bakterieë en swamme.Outotrofe is die basis van die voedselweb.

Verbruikers vertrou op produsente vir voedingstowwe.Herbivore, karnivore, omnivore en detritivore vertrou indirek op sonenergie.Herbivore eet plante en ander produsente.Karnivore en omnivore eet beide produsente en herbivore.Detritivore ontbind plant- en dierlike materiaal deur dit te verbruik.

Fossiel brandstowwe
Fotosintese is ook verantwoordelik vir al die fossielbrandstowwe op aarde.Wetenskaplikes skat dat die eerste outotrofe ongeveer drie miljard jaar gelede in akwatiese omgewings ontwikkel het.Sonlig het die plantlewe laat floreer en ontwikkel.Nadat die outotrofe gesterf het, het hulle ontbind en dieper in die aarde verskuif, soms duisende meter.Hierdie proses het miljoene jare voortgeduur.

Onder intense druk en hoë temperature het hierdie oorblyfsels geword wat ons as fossielbrandstowwe weet.Mikroörganismes het petroleum, aardgas en steenkool geword.

Mense het prosesse ontwikkel om hierdie fossielbrandstowwe te onttrek en dit vir energie te gebruik.Fossielbrandstowwe is egter 'n nie -hernieubare hulpbron.Dit neem miljoene jare om te vorm.

Benut sonenergie

Solar Energy is 'n hernubare hulpbron, en baie tegnologieë kan dit direk oes vir gebruik in huise, besighede, skole en hospitale.Sommige sonkragtegnologieë sluit fotovoltaïese selle en panele, gekonsentreerde sonenergie en sonargitektuur in.

Daar is verskillende maniere om sonstraling vas te lê en dit in bruikbare energie te omskep.Die metodes gebruik óf aktiewe sonenergie óf passiewe sonenergie.

Aktiewe sonkragtegnologieë gebruik elektriese of meganiese toestelle om aktief sonenergie in 'n ander vorm van energie te omskep, meestal hitte of elektrisiteit.Passiewe sonkragtegnologieë gebruik geen eksterne toestelle nie.In plaas daarvan benut hulle die plaaslike klimaat gedurende die winter tot hittestrukture en weerspieël hitte gedurende die somer.

Fotovoltaïese

Fotovoltaïese is 'n vorm van aktiewe sonkragtegnologie wat in 1839 deur die 19-jarige Franse fisikus Alexandre-Edmond Becquerel ontdek is.Becquerel het ontdek dat toe hy silwerchloried in 'n suuroplossing geplaas het en dit aan sonlig blootgestel het, die platinumelektrodes daaraan verbonde 'n elektriese stroom opgewek het.Hierdie proses om elektrisiteit direk vanaf sonstraling op te wek, word die fotovoltaïese effek of fotovoltaïese genoem.

Fotovoltaïese is waarskynlik die bekendste manier om sonenergie te benut.Fotovoltaïese skikkings behels gewoonlik sonpanele, 'n versameling van tientalle of selfs honderde sonkragselle.

Elke sonkrag bevat 'n halfgeleier, gewoonlik van silikon.As die halfgeleier sonlig absorbeer, klop dit elektrone los.'N Elektriese veld rig hierdie los elektrone in 'n elektriese stroom en vloei in een rigting.Metaalkontakte aan die bokant en onderkant van 'n sonkrag direk wat stroom na 'n eksterne voorwerp.Die eksterne voorwerp kan so klein wees soos 'n sonkrag-aangedrewe sakrekenaar of so groot soos 'n kragstasie.

Fotovoltaïese is eers wyd op ruimtetuie gebruik.Baie satelliete, waaronder die Internasionale Ruimtestasie (ISS), bevat breë, reflektiewe “vlerke” van sonpanele.Die ISS het twee sonkrag -array -vlerke (SAW's), wat elk ongeveer 33.000 sonkragselle gebruik.Hierdie fotovoltaïese selle lewer alle elektrisiteit aan die ISS, waardeur ruimtevaarders die stasie kan bedryf, maande lank op 'n slag veilig in die ruimte kan woon en wetenskaplike en ingenieurseksperimente kan uitvoer.

Fotovoltaïese kragstasies is oor die hele wêreld gebou.Die grootste stasies is in die Verenigde State, Indië en China.Hierdie kragstasies gee honderde megawatt elektrisiteit uit, wat gebruik word om huise, besighede, skole en hospitale te voorsien.

Fotovoltaïese tegnologie kan ook op kleiner skaal geïnstalleer word.Sonpanele en selle kan aan die dakke of buitemure van geboue vasgemaak word, wat elektrisiteit vir die struktuur lewer.Dit kan langs paaie na ligte snelweë geplaas word.Sonselle is klein genoeg om selfs kleiner toestelle aan te dryf, soos sakrekenaars, parkeermeters, asblikkompaktore en waterpompe.

Gekonsentreerde sonenergie

'N Ander soort aktiewe sonkragtegnologie is gekonsentreerde sonenergie of gekonsentreerde sonkrag (CSP).CSP -tegnologie gebruik lense en spieëls om sonlig van 'n groot gebied na 'n baie kleiner gebied te konsentreer (konsentreer).Hierdie intense stralingsarea verhit 'n vloeistof, wat op sy beurt elektrisiteit opwek of 'n ander proses oplewer.

Songeleë is 'n voorbeeld van gekonsentreerde sonkrag.Daar is baie verskillende soorte sonkrag oonde, waaronder sonkragtorings, paraboliese trog en fresnel -weerkaatsers.Hulle gebruik dieselfde algemene metode om energie vas te lê en om te skakel.

Solar -kragtorings gebruik heliostate, plat spieëls wat draai om die son se boog deur die lug te volg.Die spieëls is rondom 'n sentrale 'versamelaarstoring' gerangskik en weerspieël sonlig in 'n gekonsentreerde ligstraal wat op 'n fokuspunt op die toring skyn.

In vorige ontwerpe van sonkragtorings het die gekonsentreerde sonlig 'n houer water verhit, wat stoom opgelewer het wat 'n turbine aangedryf het.Meer onlangs gebruik sommige sonkragtorings vloeibare natrium, wat 'n hoër hittekapasiteit het en hitte vir 'n langer tydperk behou.Dit beteken dat die vloeistof nie net die temperatuur van 773 tot 1,273k (500 ° tot 1 000 ° C of 932 ° tot 1,832 ° F) bereik nie, maar dat dit kan voortgaan om water te kook en krag op te wek, selfs as die son nie skyn nie.

Paraboliese trog en fresnel -weerkaatsers gebruik ook CSP, maar hul spieëls is anders gevorm.Paraboliese spieëls is geboë, met 'n vorm soortgelyk aan 'n saal.Fresnel -weerkaatsers gebruik plat, dun spieëlstroke om sonlig vas te vang en dit op 'n vloeistofbuis te rig.Fresnel -weerkaatsers het meer oppervlakte as paraboliese trog en kan die son se energie tot ongeveer 30 keer sy normale intensiteit konsentreer.

Gekonsentreerde sonkragsentrales is eers in die 1980's ontwikkel.Die grootste fasiliteit ter wêreld is 'n reeks plante in die Mojave -woestyn in die Amerikaanse staat Kalifornië.Hierdie sonkragopwekkingstelsel (SEG's) genereer elke jaar meer as 650 gigawatt-ure elektrisiteit.Ander groot en effektiewe plante is in Spanje en Indië ontwikkel.

Gekonsentreerde sonkrag kan ook op kleiner skaal gebruik word.Dit kan byvoorbeeld hitte opwek vir sonkragte.Mense in dorpe oor die hele wêreld gebruik sonstaak om water te kook vir sanitasie en om kos te kook.

Sonkoekers bied baie voordele bo houtstowe: dit is nie 'n brandgevaar nie, moenie rook produseer nie, hoef nie brandstof te benodig nie, en verminder die habitatverlies in woude waar bome vir brandstof geoes sou word.Solar -kookkuns laat ook dorpenaars toe om tyd na te streef vir onderwys, besigheid, gesondheid of familie tydens tyd wat voorheen gebruik is om vuurmaakhout te versamel.Sonkook word gebruik in gebiede so uiteenlopend soos Tsjaad, Israel, Indië en Peru.

Solar -argitektuur

Gedurende 'n dag is sonenergie deel van die proses van termiese konveksie, of die beweging van hitte van 'n warmer ruimte na 'n koeler.As die son opkom, begin dit voorwerpe en materiaal op aarde warm word.Deur die dag absorbeer hierdie materiale hitte van sonstraling.Snags, wanneer die son sak en die atmosfeer afgekoel het, los die materiale hul hitte weer in die atmosfeer.

Passiewe sonkragtegnieke maak gebruik van hierdie natuurlike verwarmings- en verkoelingsproses.

Huise en ander geboue gebruik passiewe sonenergie om hitte doeltreffend en goedkoop te versprei.Die berekening van 'n 'termiese massa' van 'n gebou is 'n voorbeeld hiervan.Die termiese massa van 'n gebou is die grootste deel van die materiaal wat deur die dag verhit word.Voorbeelde van die termiese massa van 'n gebou is hout, metaal, beton, klei, klip of modder.Snags stel die termiese massa sy hitte weer in die kamer vry.Effektiewe ventilasiestelsels - Hallways, Windows en Air Cancts - versprei die warm lug en handhaaf 'n matige, konsekwente binnenshuise temperatuur.

Passiewe sonkragtegnologie is dikwels betrokke by die ontwerp van 'n gebou.In die beplanningsfase van konstruksie kan die ingenieur of argitek byvoorbeeld die gebou in lyn bring met die son se daaglikse pad om gewenste hoeveelhede sonlig te ontvang.Hierdie metode hou die breedtegraad, hoogte en tipiese wolkbedekking van 'n spesifieke gebied in ag.Daarbenewens kan geboue gebou of toegerus word om termiese isolasie, termiese massa of ekstra skadu te hê.

Ander voorbeelde van passiewe sonkrag -argitektuur is koel dakke, stralende hindernisse en groen dakke.Koel dakke is wit geverf en weerspieël die straling van die son in plaas daarvan om dit op te neem.Die wit oppervlak verminder die hoeveelheid hitte wat die binnekant van die gebou bereik, wat weer die hoeveelheid energie verminder wat nodig is om die gebou af te koel.

Stralende hindernisse werk soortgelyk aan koel dakke.Dit bied isolasie van hoogs reflektiewe materiale, soos aluminiumfoelie.Die foelie weerspieël, in plaas van absorbeer, hitte, en kan die koelkoste tot 10 persent verlaag.Benewens dakke en solder, kan stralende hindernisse ook onder vloere geïnstalleer word.

Groen dakke is dakke wat heeltemal met plantegroei bedek is.Hulle benodig grond en besproeiing om die plante te ondersteun, en 'n waterdigte laag onder.Groen dakke verminder nie net die hoeveelheid hitte wat opgeneem of verlore gaan nie, maar bied ook plantegroei.Deur fotosintese absorbeer die plante op groen dakke koolstofdioksied en gee suurstof uit.Dit filter besoedelende stowwe uit reënwater en lug en vergoed sommige van die gevolge van energieverbruik in daardie ruimte.

Groen dakke is al eeue lank 'n tradisie in Skandinawië en het onlangs gewild geword in Australië, Wes -Europa, Kanada en die Verenigde State.Die Ford Motor Company het byvoorbeeld 42.000 vierkante meter (450.000 vierkante voet) van sy monteeraanlegte in Dearborn, Michigan, met plantegroei beslaan.Benewens die vermindering van kweekhuisgasvrystellings, verminder die dakke die afloop van stormwater deur verskeie sentimeter reënval op te neem.

Groen dakke en koel dakke kan ook die 'Urban Heat Island' -effek teenwerk.In besige stede kan die temperatuur konstant hoër wees as die omliggende gebiede.Baie faktore dra hiertoe by: stede is gebou uit materiale soos asfalt en beton wat hitte absorbeer;hoë geboue blokkeer wind en die verkoelingseffekte daarvan;en groot hoeveelhede afvalhitte word gegenereer deur nywerheid, verkeer en hoë bevolkingsgroepe.Deur die beskikbare ruimte op die dak te gebruik om bome te plant, of om hitte met wit dakke te weerspieël, kan dit die plaaslike temperatuurverhogings in stedelike gebiede gedeeltelik verlig.

Sonenergie en mense

Aangesien sonlig slegs ongeveer die helfte van die dag in die meeste wêrelddele skyn, moet sonkrag -energietegnologieë metodes insluit om die energie gedurende donker ure te stoor.

Termiese massa -stelsels gebruik paraffienwas of verskillende vorme van sout om die energie in die vorm van hitte te stoor.Fotovoltaïese stelsels kan oortollige elektrisiteit na die plaaslike kragnetwerk stuur, of die energie in herlaaibare batterye stoor.

Daar is baie voordele en nadele om sonenergie te gebruik.

Voordele
'N Groot voordeel vir die gebruik van sonkrag is dat dit 'n hernubare hulpbron is.Ons sal nog vyf miljard jaar 'n bestendige, onbeperkte aanbod van sonlig hê.Oor een uur ontvang die aarde se atmosfeer genoeg sonlig om die elektrisiteitsbehoeftes van elke mens op aarde vir 'n jaar aan te wakker.

Sonenergie is skoon.Nadat die sonkragtegnologie -toerusting gebou en in werking gestel is, het sonkrag nie brandstof nodig om te werk nie.Dit gee ook nie kweekhuisgasse of giftige materiale uit nie.Die gebruik van sonenergie kan die impak wat ons op die omgewing het drasties verminder.

Daar is plekke waar sonenergie prakties is.Huise en geboue in gebiede met groot hoeveelhede sonlig en lae wolkbedekking het die geleentheid om die son se oorvloedige energie te benut.

Solarkokers bied 'n uitstekende alternatief vir kookkuns met houtkampies-op waarop twee miljard mense steeds staatmaak.Sonkokers bied 'n skoner en veiliger manier om water te ontsmet en kos te kook.

Solarenergie komplementeer ander hernubare energiebronne, soos wind of hidro -elektriese energie.

Huise of besighede wat suksesvolle sonpanele installeer, kan eintlik oortollige elektrisiteit produseer.Hierdie huiseienaars of sakelui kan energie aan die elektriese verskaffer verkoop, wat kragrekeninge verminder of selfs uitskakel.

Nadele
Die nodige toerusting is die belangrikste afskrikmiddel vir die gebruik van sonenergie.Toerusting vir sonkragtegnologie is duur.Die aankoop en installering van die toerusting kan tienduisende dollars vir individuele huise kos.Alhoewel die regering dikwels verlaagde belasting bied aan mense en ondernemings wat sonenergie gebruik, en die tegnologie elektrisiteitsrekeninge kan uitskakel, is die aanvanklike koste te steil vir baie mense om in ag te neem.

Sonenergietoerusting is ook swaar.Om die sonpanele op die dak van 'n gebou weer in te sit of te installeer, moet die dak sterk, groot en gerig op die son se paadjie wees.

Beide aktiewe en passiewe sonkragtegnologie is afhanklik van faktore wat buite ons beheer is, soos klimaat en wolkbedekking.Plaaslike gebiede moet bestudeer word om te bepaal of sonkrag in daardie gebied effektief sou wees of nie.

Sonlig moet volop en konsekwent wees vir sonenergie om 'n doeltreffende keuse te wees.Op die meeste plekke op aarde maak die veranderlikheid van Sunlig dit moeilik om te implementeer as die enigste bron van energie.