Sólorka er hvers konar orka sem myndast af sólinni.

Sólarorka verður til við kjarnasamruna sem á sér stað í sólinni.Fusion á sér stað þegar róteindir vetnisatóms rekast á ofbeldi í kjarna sólarinnar til að búa til helíumatóm.

Þetta ferli, þekkt sem PP (róteind-proton) keðjuverkun, gefur frá sér gríðarlegt magn af orku.Í kjarna sínum blandar sólin um 620 milljónir tonna af vetni á hverri sekúndu.PP keðjuverkunin á sér stað í öðrum stjörnum sem eru um það bil stærð sólarinnar og veitir þeim stöðuga orku og hita.Hitastigið fyrir þessar stjörnur er um 4 milljónir gráður á Kelvin kvarðanum (um 4 milljónir gráður á Celsíus, 7 milljónir gráðu Fahrenheit).

Í stjörnum sem eru um það bil 1,3 sinnum stærri en sólin rekur CNO hringrásin sköpun orku.CNO hringrásin breytir einnig vetni í helíum, en treystir á kolefni, köfnunarefni og súrefni (C, N og O) til að gera það.Sem stendur eru minna en tvö prósent af orku sólarinnar búin til af CNO hringrásinni.

Kjarnasamruni með PP keðjuverkun eða CNO hringrás losar gríðarlegt magn af orku í formi bylgja og agna.Sólarorka streymir stöðugt frá sólinni og um allt sólkerfið.Sólarorka hitnar jörðina, veldur vindi og veðri og heldur uppi plöntu- og dýralífi.

Orka, hiti og ljós frá sólinni streyma í formi rafsegulgeislunar (EMR).

Rafsegulrófið er til sem bylgjur af mismunandi tíðnum og bylgjulengdum.Tíðni bylgju táknar hversu oft bylgjan endurtekur sig í ákveðinni tímaeining.Bylgjur með mjög stuttum bylgjulengdum endurtaka sig nokkrum sinnum í tiltekinni tímaeiningu, svo þær eru hátíðni.Aftur á móti hafa lág tíðnibylgjur mun lengri bylgjulengdir.

Mikill meirihluti rafsegulbylgjna er okkur ósýnilegur.Hátíðustu öldurnar sem sólin gefur frá sér eru gammageislar, röntgengeislar og útfjólubláa geislun (UV geislar).Skaðlegustu UV -geislarnir frásogast næstum fullkomlega af andrúmslofti jarðar.Minni öflugir UV geislar ferðast um andrúmsloftið og geta valdið sólbruna.

Náttúruleg sólarorka

Gróðurhúsaáhrif
Innrautt, sýnilegt og UV bylgjur sem ná til jarðar taka þátt í því að hita jörðina og gera lífið mögulegt-svokallaða „gróðurhúsaáhrif.“

Um það bil 30 prósent af sólarorkunni sem nær jörðinni endurspeglast aftur út í geiminn.Afgangurinn frásogast í andrúmsloft jarðar.Geislunin hitnar yfirborð jarðar og yfirborðið geislar af orkunni aftur út í formi innrauða bylgjna.Þegar þeir rísa í gegnum andrúmsloftið eru þeir hleraðir af gróðurhúsalofttegundum, svo sem vatnsgufu og koltvísýringi.

Gróðurhúsalofttegundir gildra hitann sem endurspeglar aftur upp í andrúmsloftið.Á þennan hátt starfa þeir eins og glerveggir gróðurhússins.Þessi gróðurhúsaáhrif halda jörðinni nógu hlý til að halda uppi lífi.

Ljóstillífun
Næstum allt líf á jörðinni treystir á sólarorku fyrir mat, annað hvort beint eða óbeint.

Framleiðendur treysta beint á sólarorku.Sjálfstýringar eru grunnurinn að matarvefnum.

Herbivores, Carnivores, Omnivores og Detritivores treysta á sólarorku óbeint.Kjötætur og omnivores borða bæði framleiðendur og grasbíta.Detritivores brotnar niður plöntu og dýraefni með því að neyta þess.

Jarðefnaeldsneyti
Ljóstillífun er einnig ábyrg fyrir öllu jarðefnaeldsneyti á jörðinni.Vísindamenn áætla að fyrir um það bil þremur milljörðum ára hafi fyrstu sjálfstýringarnar þróast í vatnsstillingum.Sólarljós leyfði plöntulífi að dafna og þróast.Eftir að sjálfstýringar dóu sundruðu þeir og færðust dýpra yfir í jörðina, stundum þúsundir metra.Þetta ferli hélt áfram í milljónir ára.

Fólk hefur þróað ferla til að draga úr þessu jarðefnaeldsneyti og nota þau fyrir orku.Hins vegar eru jarðefnaeldsneyti óbætanlegt auðlind.Þeir taka milljónir ára að myndast.

Virkja sólarorku

Sólarorka er endurnýjanleg auðlind og mörg tækni getur uppskerið það beint til notkunar á heimilum, fyrirtækjum, skólum og sjúkrahúsum.Sum sólarorkutækni inniheldur ljósmyndafrumur og spjöld, einbeitt sólarorku og sólararkitektúr.

Það eru mismunandi leiðir til að fanga sólargeislun og umbreyta henni í nothæfa orku.Aðferðirnar nota annað hvort virka sólarorku eða óvirkan sólarorku.

Virk sólartækni notar rafmagns- eða vélræn tæki til að umbreyta sólarorku virkan í annað form orku, oftast hita eða rafmagns.Hlutlaus sólartækni notar engin utanaðkomandi tæki.Í staðinn nýta þeir sér staðbundið loftslag til að hita mannvirki á veturna og endurspegla hita á sumrin.

Photovoltaics

Photovoltaics er mynd af virkri sólartækni sem uppgötvaðist árið 1839 af 19 ára franska eðlisfræðingnum Alexandre-Edmond Becquerel.Becquerel uppgötvaði að þegar hann setti silfurklóríð í súrt lausn og afhjúpaði það fyrir sólarljósi, mynduðu platínu rafskautin sem fest voru við það rafstraum.Þetta ferli við að framleiða rafmagn beint frá sólargeislun er kallað ljósgeislunaráhrif, eða ljósritun.

Í dag er Photovoltaics líklega þekktasta leiðin til að virkja sólarorku.Photovoltaic fylki fela venjulega í sér sólarplötur, safn af tugum eða jafnvel hundruðum sólarfrumna.

Málm tengiliði efst og neðst í sólarfrumu beinir þeim straumi að ytri hlut.Ytri hluturinn getur verið eins lítill og sólarknún reiknivél eða eins stór og virkjun.

Photovoltaics var fyrst mikið notað á geimfar.Mörg gervitungl, þar á meðal Alþjóðlega geimstöðin (ISS), eru með breitt, hugsandi „vængir“ sólarplötur.ISS er með tvo sólarvængi (SAW), sem hver notar um 33.000 sólarfrumur.Þessar ljósmyndafrumur veita ISS allt rafmagn, sem gerir geimfarum kleift að reka stöðina, búa örugglega í geimnum mánuðum saman í senn og framkvæma vísinda- og verkfræðilegar tilraunir.

Photovoltaic virkjanir hafa verið byggðar um allan heim.Stærstu stöðvarnar eru í Bandaríkjunum, Indlandi og Kína.Þessar virkjanir gefa frá sér hundruð megavött raforku, notaðir til að útvega heimili, fyrirtæki, skóla og sjúkrahús.

Einnig er hægt að setja ljósmyndatækni í minni mælikvarða.Hægt er að festa sólarplötur og frumur við þökin eða útveggi bygginga og veita rafmagn fyrir mannvirkið.Hægt er að setja þau meðfram vegum að léttum þjóðvegum.Sólfrumur eru nógu litlar til að knýja enn minni tæki, svo sem reiknivélar, bílastæði, ruslaþjöppur og vatnsdælur.

Einbeitt sólarorku

Önnur tegund af virkri sólartækni er einbeitt sólarorku eða einbeitt sólarorku (CSP).CSP tækni notar linsur og spegla til að einbeita sér (einbeittu) sólarljósi frá stóru svæði á mun minni svæði.Þetta mikla geislunarsvæði hitar vökva, sem aftur býr til rafmagn eða eldsneyti annað ferli.

Sólofnar eru dæmi um einbeittan sólarorku.Það eru til margar mismunandi gerðir af sólarofnum, þar á meðal sólarorkuturnar, parabolic trog og Fresnel endurskinsmerki.Þeir nota sömu almenna aðferð til að fanga og umbreyta orku.

Sólarafl turnar nota heliostats, flata spegla sem snúa sér að því að fylgja boga sólarinnar um himininn.Speglunum er raðað umhverfis miðlæga „safnari turn“ og endurspegla sólarljós í einbeittan ljósgeisli sem skín á þungamiðju á turninum.

Í fyrri hönnun sólarorku turna hitaði einbeitti sólarljósið ílát af vatni, sem framleiddi gufu sem knúði hverfla.Nú nýverið nota sumir sólarorku turn á fljótandi natríum, sem hefur hærri hitagetu og heldur hita í lengri tíma.Þetta þýðir að vökvinn nær ekki aðeins hitastiginu 773 til 1.273k (500 ° til 1.000 ° C eða 932 ° til 1.832 ° F), heldur getur hann haldið áfram að sjóða vatn og myndað kraft jafnvel þegar sólin skín ekki.

Parabolic trog og Fresnel endurskinsefni nota einnig CSP, en speglar þeirra mótast á annan hátt.Parabolic speglar eru bognir, með lögun svipað hnakk.Fresnel endurskinsmerki nota flatar, þunna spegilstrimla til að fanga sólarljós og beina því á rör af vökva.Fresnel endurskinsefni eru með meira yfirborð en parabolic trog og geta einbeitt orku sólarinnar í um það bil 30 sinnum eðlilegan styrk.

Einbeittar sólarorkuver voru fyrst þróaðar á níunda áratugnum.Stærsta aðstöðin í heiminum er röð plantna í Mojave -eyðimörk í Bandaríkjunum Kaliforníu.Þetta sólarorkuframleiðslukerfi (SEGS) býr til meira en 650 gigawatt vinnutíma rafmagns á hverju ári.Aðrar stórar og áhrifaríkar plöntur hafa verið þróaðar á Spáni og Indlandi.

Einbeitt sólarorku er einnig hægt að nota í minni mælikvarða.Það getur til dæmis myndað hita fyrir sólar eldavélar.Fólk í þorpum um allan heim notar sólar eldavélar til að sjóða vatn til hreinlætisaðstöðu og til að elda mat.

Sólar eldavélar veita marga kosti við trébrennandi ofna: Þeir eru ekki eldhætta, framleiða ekki reyk, þurfa ekki eldsneyti og draga úr búsvæðum í skógum þar sem tré yrðu safnað fyrir eldsneyti.Sólar eldavélar leyfa þorpsbúum einnig að stunda tíma fyrir menntun, viðskipti, heilsu eða fjölskyldu á tíma sem áður var notað til að safna eldiviði.Sólar eldavélar eru notaðir á svæðum eins fjölbreytt og Chad, Ísrael, Indland og Perú.

Sólarkitektúr

Allan dag er sólarorkan hluti af hitauppstreymi eða hreyfingu hita frá hlýrra rými í kælara.Þegar sólin hækkar byrjar hún að hita hluti og efni á jörðinni.Allan daginn taka þessi efni hita frá sólargeislun.Á nóttunni, þegar sólin setur og andrúmsloftið hefur kólnað, losa efnin hitann aftur út í andrúmsloftið.

Hlutlaus sólarorkutækni nýta sér þetta náttúrulega upphitunar- og kælingarferli.

Heimili og aðrar byggingar nota óvirkan sólarorku til að dreifa hita á skilvirkan og ódýran hátt.Að reikna út „hitamassa“ byggingarinnar er dæmi um þetta.Varma massi byggingarinnar er meginhluti efnisins sem hitaður var yfir daginn.Dæmi um hitamassa hússins eru tré, málmur, steypa, leir, steinn eða leðja.Á nóttunni losar hitamassa hitann aftur inn í herbergið.Árangursrík loftræstikerfi - vegfarir, gluggar og loftrásir - dreifðu hituðu loftinu og viðhalda hóflegu, stöðugu hitastigi innanhúss.

Hlutlaus sólartækni tekur oft þátt í hönnun byggingar.Til dæmis, á skipulagsstigi framkvæmda, getur verkfræðingurinn eða arkitektinn samhæft bygginguna við daglega leið sólarinnar til að fá æskilegt magn sólarljóss.Þessi aðferð tekur mið af breiddargráðu, hæð og dæmigerðu skýjakápu á tilteknu svæði.Að auki er hægt að smíða eða endurbyggja byggingar til að hafa hitauppstreymi, hitauppstreymi eða auka skyggingu.

Önnur dæmi um óbeinar sólararkitektúr eru flott þök, geislandi hindranir og grænt þök.Flott þök eru máluð hvít og endurspegla geislun sólarinnar í stað þess að taka það upp.Hvíta yfirborðið dregur úr hitastiginu sem nær að innanhúss hússins, sem aftur dregur úr magni orku sem þarf til að kæla bygginguna.

Geislunarhindranir virka á svipaðan hátt og flott þök.Þeir veita einangrun mjög hugsandi efni, svo sem álpappír.Þynnið endurspeglar í stað þess að taka upp, hita og getur dregið úr kælingarkostnaði upp í 10 prósent.Til viðbótar við þök og háaloft er einnig hægt að setja geislunarhindranir undir gólf.

Græn þök eru þök sem eru alveg þakin gróðri.Þeir þurfa jarðveg og áveitu til að styðja plönturnar og vatnsheldur lag undir.Græn þök draga ekki aðeins úr hitastiginu sem frásogast eða glatast, heldur veita einnig gróður.Með ljóstillífun gleypa plönturnar á grænum þökum koltvísýringi og gefa frá sér súrefni.Þeir sía mengandi efni úr regnvatni og lofti og vega á móti nokkrum af áhrifum orkunotkunar í því rými.

Græn þök hafa verið hefð í Skandinavíu um aldir og hafa nýlega orðið vinsæl í Ástralíu, Vestur -Evrópu, Kanada og Bandaríkjunum.Sem dæmi má nefna að Ford Motor Company náði 42.000 fermetra (450.000 fermetra) af samsetningarverksmiðju sinni í Dearborn, Michigan, með gróðri.Auk þess að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda draga þökin úr frárennsli stormvatns með því að taka upp nokkra sentimetra úrkomu.

Grænt þök og köldu þök geta einnig unnið gegn áhrifum „þéttbýlishitaeyja“.Í annasömum borgum getur hitastigið verið stöðugt hærra en nærliggjandi svæði.Margir þættir stuðla að þessu: borgir eru smíðaðar úr efnum eins og malbiki og steypu sem taka upp hita;Háar byggingar hindra vind og kælingaráhrif þess;og mikið magn af úrgangshita myndast af iðnaði, umferð og háum íbúum.Með því að nota tiltækt pláss á þaki til að planta trjám, eða endurspegla hita með hvítum þökum, getur að hluta til dregið úr staðbundinni hitastigshækkun í þéttbýli.

Sólarorku og fólk

Þar sem sólarljós skín aðeins í um það bil helming dagsins í flestum heimshlutum, verður sólarorkutækni að innihalda aðferðir til að geyma orkuna á dimmum klukkustundum.

Varma massakerfi nota parafínvax eða ýmis konar salt til að geyma orkuna í formi hita.Photovoltaic kerfi geta sent umfram rafmagn til staðbundins raforkukerfis eða geymt orkuna í endurhlaðanlegum rafhlöðum.

Það eru margir kostir og gallar við að nota sólarorku.

Kostir
Helsti kostur við notkun sólarorku er að það er endurnýjanleg auðlind.Við munum hafa stöðugt, takmarkalaust framboð af sólarljósi í fimm milljarða ára til viðbótar.Á einni klukkustund fær andrúmsloft jarðar nóg sólarljós til að knýja raforkuþörf hverrar manneskju á jörðinni í eitt ár.

Sólarorka er hrein.Eftir að sólartæknibúnaðurinn er smíðaður og settur á laggirnar þarf sólarorkan ekki eldsneyti til að vinna.Það gefur ekki frá sér gróðurhúsalofttegundir eða eitruð efni.Notkun sólarorku getur dregið verulega úr áhrifum sem við höfum á umhverfið.

Það eru staðir þar sem sólarorkan er hagnýt.Heimili og byggingar á svæðum með mikið magn af sólarljósi og lágu skýhjúpum hafa tækifæri til að virkja mikla orku sólarinnar.

Sólar eldavélar bjóða upp á frábæra valkost við matreiðslu með viðareldavélum-sem tveir milljarðar manna treysta enn.Sólar eldavélar bjóða upp á hreinni og öruggari leið til að hreinsa vatn og elda mat.

Sólarorka er viðbót við aðrar endurnýjanlegar orkugjafar, svo sem vindur eða vatnsorku.

Heimili eða fyrirtæki sem setja upp árangursrík sólarplötur geta raunverulega framleitt umfram rafmagn.Þessir húseigendur eða viðskiptaeigendur geta selt orku aftur til rafveitunnar, dregið úr eða jafnvel útrýmt rafmagnsreikningum.

Ókostir
Helsta fælingin við notkun sólarorku er nauðsynlegur búnaður.Að kaupa og setja búnaðinn getur kostað tugþúsundir dollara fyrir einstök heimili.Þrátt fyrir að ríkisstjórnin bjóði oft lækkuðum sköttum til fólks og fyrirtækja sem nota sólarorku og tæknin getur útrýmt rafmagnsreikningum, er upphafskostnaðurinn of brattur fyrir marga til að íhuga.

Sólarorkubúnaður er einnig þungur.Til þess að endurbyggja eða setja upp sólarplötur á þaki hússins verður þakið að vera sterkt, stórt og stilla að slóð sólarinnar.

Bæði virka og óvirk sólartækni er háð þáttum sem eru utan okkar stjórn, svo sem loftslag og skýhjúp.Rannsaka verður að staðbundnum svæðum til að ákvarða hvort sólarorkan myndi skila árangri á því svæði eða ekki.

Sólskin verður að vera mikið og stöðugt til að sólarorkan sé skilvirkt val.Í flestum stöðum á jörðinni gerir breytileiki sólarljóss erfitt að hrinda í framkvæmd sem eina orkugjafa.