Esempi dell'uso dell'energia solare sulla Terra. Energia solare Energia solare

Le persone hanno parlato a lungo del Sole come potente e grande, elevandolo nelle loro religioni a un oggetto animato. Il luminare era adorato, elogiato, misurava il tempo ed era sempre considerato la sua fonte primaria di benedizioni terrene.

La necessità di energia solare

Sono passati migliaia di anni. L'umanità è entrata in una nuova era del suo sviluppo e sta godendo i frutti del rapido progresso tecnologico. Tuttavia, fino ad oggi è il Sole che rappresenta la principale fonte naturale di calore e, di conseguenza, la vita.

In che modo l'umanità usa il sole nelle sue attività quotidiane? Considera questa domanda in modo più dettagliato.

"Lavoro" del sole

Il corpo celeste è l'unica fonte di energia necessaria per la fotosintesi delle piante. Il sole mette in moto il ciclo dell'acqua, e solo grazie ad esso, sul nostro pianeta ci sono tutti i combustibili fossili noti all'umanità. E le persone usano il potere di questa stella luminosa per soddisfare i loro bisogni di energia elettrica e termica. Senza questo, la vita sul pianeta sarebbe semplicemente impossibile.

Principale fonte di energia

La natura assicura saggiamente che l'umanità riceva i suoi doni dal corpo celeste. L'energia solare viene consegnata alla Terra trasmettendo onde radioattive sulla superficie di continenti e acque. Inoltre, solo i seguenti ci raggiungono dall'intero spettro inviato:

1. Onde ultraviolette. Sono invisibili all'occhio umano e costituiscono circa il 2% dello spettro totale.

2. Onde di luce. Questa è circa la metà dell'energia del sole che raggiunge la superficie della terra. Grazie alle onde luminose, una persona vede tutti i colori del mondo che lo circonda.

3. Onde infrarosse. Costituiscono circa il 49% dello spettro e riscaldano la superficie dell'acqua e della terra. Sono queste le onde più richieste in materia di utilizzo dell'energia solare sulla Terra.

Il principio della conversione delle onde a infrarossi

Come è il processo di usare l'energia del Sole sulla Terra? Come ogni altra azione simile, è svolta secondo il principio della trasformazione diretta. Tutto ciò di cui hai bisogno è una superficie speciale. Andando avanti, la luce del sole passa attraverso un processo di trasformazione in energia. Per ottenere calore in questo schema deve essere coinvolto il collezionista. Assorbe le onde a infrarossi. Inoltre, nel dispositivo che utilizza l'energia del Sole, ci sono certamente unità. Per il riscaldamento del prodotto finale, predisporre appositi scambiatori di calore.

Al ricevimento energia elettrica vengono utilizzate fotocellule speciali. Ricevono raggi di luce sulla loro superficie. Successivamente, gli impianti solari producono elettricità da loro.

Applicazione pratica

Ci sono numerosi esempi dell'uso dell'energia solare sulla Terra. Il fabbisogno di una persona per l'elettricità è soddisfatto attraverso l'uso di nuove tecnologie. Dove viene utilizzata questa fonte naturale?

1. A causa dell'energia solare, stanno funzionando dispositivi speciali per il riscaldamento dell'acqua. In alcune regioni in cui il termometro raggiunge livelli elevati, i raggi del corpo celeste aiutano le persone a riscaldare gli edifici.

2. L'energia del Sole trova la sua applicazione nei camini e nei sistemi di ventilazione passiva, dove ha luogo la convezione di aria riscaldata dalle onde luminose.

3. Con l'aiuto del Sole, l'uomo ha imparato a desalinizzare l'acqua di mare. L'evaporatore in questo caso è il corpo celeste. L'acqua desalinizzata va incontro ai bisogni dell'industria, l'agricoltura trova la sua applicazione nella vita di tutti i giorni.

4. L'energia solare aiuta le persone a seccare e pastorizzare il cibo.

5. Questa fonte viene utilizzata nello spazio. Grazie all'energia del sole, è garantita l'operabilità di satelliti e stazioni interplanetarie.

6. Le più semplici e a basso consumo di corrente elettrica, la cui azione si basa sull'uso dell'energia della luce solare, sono calcolatrici moderne.

Questa tecnologia informatica è utilizzata quasi ovunque.

Nuova direzione del complesso energetico

Oggi l'umanità sta introducendo in pratica e con successo lo sviluppo di dispositivi che consentono di estrarre luce e calore senza utilizzare carbone, petrolio e gas. Nell'economia nazionale di molti stati, è emersa una nuova sotto-industria: l'energia solare. Questa è una delle aree di energia alternativa. Si basa sul principio dell'uso diretto della radiazione solare.

L'obiettivo perseguito dall'energia solare è di ottenere il calore e la luce che è così necessario per l'umanità. A volte un nuovo ramo viene chiamato energia solare. Dopotutto, Helios in greco è il sole.

Complesso di lavoro

Teoricamente, ognuno di noi può calcolare l'installazione solare. Dopotutto, è noto che, avendo passato la via dall'unica stella del nostro sistema galattico alla Terra, il flusso di raggi luminosi porterà con sé una carica di energia pari a 1367 W per metro quadrato. Questa è la cosiddetta costante solare, che esiste all'ingresso degli strati atmosferici. Questa opzione è possibile solo in condizioni ideali, che semplicemente non esistono in natura. Dopo aver passato l'atmosfera raggi del sole porterà all'equatore 1020 watt per metro quadrato. Ma a causa del cambio di giorno e notte, possiamo ottenere tre volte meno valore. Per quanto riguarda le latitudini temperate, non solo la durata delle ore di luce cambia, ma anche la stagionalità. Pertanto, la produzione di elettricità in luoghi lontani dall'equatore, nel calcolo, dovrà essere ridotta di altre due volte.

La geografia della radiazione del corpo celeste

Dove può funzionare l'energia solare in modo efficiente? Le condizioni naturali per il posizionamento di installazioni svolgono un ruolo importante in questo settore in crescita.
La distribuzione della radiazione solare sulla superficie della Terra non è uniforme. In alcune regioni, il raggio del sole è un ospite tanto atteso e raro, in altri è in grado di deprimere tutti gli esseri viventi.

La quantità di radiazione solare che riceve una determinata area dipende dalla latitudine della sua posizione. Le più alte dosi di energia luminosa naturale sono ricevute da stati situati vicino all'equatore. Ma non è tutto. La quantità di flusso solare dipende dal numero di giorni liberi, che cambiano durante la transizione da una zona climatica a un'altra. Le correnti d'aria e altre caratteristiche della regione sono in grado di aumentare o diminuire il grado di radiazione. I benefici dell'energia solare sono più familiari:

- paesi dell'Africa nord-orientale e alcune regioni sud-occidentali e centrali del continente;
- residenti nella penisola arabica;
- la costa orientale dell'Africa;
- Australia nordoccidentale e alcune isole dell'Indonesia;
- la costa occidentale del Sud America.

Per quanto riguarda la Russia, quindi, come dimostrano le misurazioni effettuate sul suo territorio, le regioni confinanti con la Cina e le zone settentrionali si rallegrano delle massime dosi di radiazione solare. E dove nel nostro paese il sole riscalda la Terra meno? Questa è la regione nord-occidentale, che comprende San Pietroburgo e le aree circostanti.

Centrali elettriche

È difficile immaginare la nostra vita senza l'uso dell'energia solare sulla Terra. Come applicarlo? Puoi usare raggi di luce per generare elettricità. Il bisogno è crescente ogni anno, mentre le riserve di gas, petrolio e carbone stanno diminuendo a un ritmo rapido. Questo è il motivo per cui negli ultimi decenni, le persone hanno iniziato a costruire impianti di energia solare. Dopotutto, queste installazioni consentono l'uso di fonti energetiche alternative, risparmiando in modo significativo le risorse naturali.

Le centrali solari funzionano grazie alle fotocellule integrate nella loro superficie. Inoltre, negli ultimi anni, è stato possibile aumentare significativamente l'efficienza di tali sistemi. Gli impianti solari hanno iniziato a produrre dagli ultimi materiali e utilizzando soluzioni ingegneristiche creative. Ciò ha aumentato notevolmente il loro potere.

Secondo alcuni ricercatori, nel prossimo futuro l'umanità può abbandonare i metodi tradizionali esistenti per generare elettricità. I bisogni delle persone soddisferanno pienamente il corpo celeste.

Le centrali solari possono avere varie dimensioni. Il più piccolo di loro è privato. In questi sistemi, sono forniti solo pochi pannelli solari. Le installazioni più grandi e complesse occupano aree di oltre dieci chilometri quadrati.

Tutte le centrali solari sono divise in sei tipi. Tra questi ci sono:

- torre;
- installazioni con fotocellule;
- a forma di piatto;
- parabolico;
- vuoto solare;
- misto.

Il tipo più comune di centrale elettrica è la torre. Questa è una costruzione alta. Esternamente, assomiglia a una torre con un serbatoio situato su di esso. Il serbatoio è pieno d'acqua e verniciato di nero. Intorno alla torre ci sono specchi la cui superficie supera gli 8 metri quadrati. L'intero sistema è collegato a un unico pannello di controllo, attraverso il quale è possibile dirigere l'angolo di inclinazione degli specchi in modo che riflettano costantemente la luce del sole. I raggi diretti al serbatoio riscaldano l'acqua. Il sistema produce vapore, che viene inviato per generare elettricità.

Durante il funzionamento delle centrali fotovoltaiche, vengono utilizzate batterie solari. Oggi tali installazioni sono diventate particolarmente popolari. Dopo tutto, i pannelli solari possono essere installati in piccoli blocchi, il che consente loro di essere utilizzati non solo per le imprese industriali, ma anche per le case private.

Se vedi un'intera serie di antenne satellitari di dimensioni enormi, sul lato interno di cui sono installate le placche speculari, allora dovresti sapere che si tratta di centrali elettriche paraboliche che operano sulla radiazione solare. Il principio del loro funzionamento è simile agli stessi sistemi di tipo tower. Catturano un raggio di luce e riscaldano il ricevitore con liquido. Successivamente, viene prodotto vapore, che va alla produzione di energia elettrica.

Le stazioni di lastra funzionano allo stesso modo di quelle relative alla torre e al tipo parabolico. Le differenze si trovano solo nelle caratteristiche di progettazione dell'installazione. A prima vista sembra un enorme albero di metallo, le cui foglie sono specchi piani di forma rotonda. L'energia solare è concentrata in loro.

Un metodo insolito per ottenere calore viene utilizzato in una centrale elettrica a vuoto solare. Il suo design è un pezzo di terra coperto da un tetto rotondo. Al centro di questa struttura si trova una torre cava, alla base della quale sono installate le turbine. La rotazione delle pale di una simile centrale elettrica è dovuta al flusso d'aria che si verifica quando la differenza di temperatura. Il tetto in vetro trasmette i raggi del sole. Riscaldano il terreno. La temperatura dell'aria all'interno della stanza aumenta. La differenza nelle letture dei termometri all'interno e all'esterno crea una corrente d'aria.

Usi di energia solare e centrali elettriche di tipo misto. È possibile parlare di tali sistemi nei casi in cui, ad esempio, sulle torri vengono utilizzate celle fotografiche aggiuntive.

Vantaggi e svantaggi dell'energia solare

Ogni ramo dell'economia nazionale ha i suoi lati positivi e negativi. Ci sono loro quando usano flussi di luce. I vantaggi dell'energia solare sono i seguenti:

- compatibilità ambientale, perché non inquina l'ambiente;
- la disponibilità dei componenti principali - celle fotovoltaiche, che vengono implementate non solo per uso industriale, ma anche per la creazione di piccole centrali elettriche personali;
- inesauribilità e auto-recuperabilità della fonte;
- prezzo di costo in costante diminuzione.

Tra le carenze di energia solare può essere identificato:

- l'effetto dell'ora del giorno e le condizioni meteorologiche sulle prestazioni delle centrali elettriche;
- la necessità di immagazzinare energia;
- diminuzione della produttività a seconda della latitudine in cui si trova la regione e nel periodo dell'anno;
- riscaldamento ad aria di grandi dimensioni, che si svolge nella stessa centrale elettrica;
- la necessità di una pulizia periodica dell'inquinamento, che richiede un sistema di pannelli solari, che è problematico a causa delle enormi aree in cui sono installate le celle fotovoltaiche;
- il costo relativamente elevato delle attrezzature, che, sebbene diminuisca ogni anno, non è ancora disponibile per il consumatore di massa.

Prospettive di sviluppo

Quali sono le ulteriori possibilità di usare l'energia del Sole sulla Terra? Oggi si prevede un grande futuro per questo complesso alternativo.

Le prospettive per l'energia solare sono brillanti. Dopotutto, oggi in questa direzione sono di portata enorme. Ogni anno, sempre più centrali solari compaiono in diversi paesi del mondo, le cui dimensioni stupiscono con le sue soluzioni tecniche e le dimensioni. Inoltre, gli specialisti di questo settore non cessano di condurre ricerche scientifiche, il cui scopo è aumentare ripetutamente l'efficienza delle celle fotovoltaiche utilizzate in tali impianti.

Gli scienziati hanno fatto un calcolo interessante. Se attivo pianeta più secco La terra per installare le celle fotovoltaiche, che si troverebbero su settecentesimo del suo territorio, esse, anche con un'efficienza del 10%, fornirebbero a tutta l'umanità il calore e la luce necessari. E questa non è una prospettiva molto lontana. Dopotutto, le celle fotovoltaiche utilizzate oggi hanno un'efficienza pari al 30%. Allo stesso tempo, gli scienziati sperano di portare questo valore all'85%.

Lo sviluppo dell'energia solare è abbastanza alto. Le persone sono seriamente preoccupate per il problema dell'esaurimento delle risorse naturali e sono impegnate nell'identificazione di fonti alternative di calore e luce. Tale decisione impedirà l'inevitabile crisi energetica per l'umanità, così come l'imminente catastrofe ecologica.