การใช้พลังงานแสงอาทิตย์บนโลกโดยสังเขป บทคัดย่อ: พลังงานแสงอาทิตย์และแนวโน้มการใช้งาน

แสงอาทิตย์ได้ส่งพลังงานมาให้เราได้ดีมาก ดังนั้นขอชื่นชมมัน! ลำแสงอันอบอุ่นบนใบหน้า อยู่บนผิวดวงอาทิตย์เมื่อแปดนาที 19 วินาทีที่แล้ว

1 . ที่เสื้อผ้าแห้ง

แสงอาทิตย์ได้ส่งพลังงานมาให้เราได้ดีมาก ดังนั้นขอชื่นชมมัน! ลำแสงอันอบอุ่นบนใบหน้าอยู่บนพื้นผิวของดวงอาทิตย์เมื่อแปดนาทีสิบเก้าวินาทีที่แล้ว อย่างน้อยที่สุด เราใช้มันในการตากผ้า เนื่องจากดวงอาทิตย์เป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดยักษ์ บอกเพื่อนของคุณ: คุณมีเครื่องอบผ้านิวเคลียร์

2 . ที่สRเอกับtและtข กับในเกี่ยวกับยู อีdที่

เอาไปตากแดดแล้วได้อะไรขึ้นมา? เพียงแค่ดินและแสงแดด เราก็สามารถปลูกมะเขือเทศ พริก แอปเปิ้ล ราสเบอร์รี่ ผักกาดหอม และอื่นๆ ได้ สร้างโรงเรือนพลังงานแสงอาทิตย์ที่เก็บความร้อนของดวงอาทิตย์เพื่อให้คุณสามารถปลูกอาหารได้แม้ในฤดูหนาวที่หนาวเย็น

3 . ชมเอจีRอีtข ในเกี่ยวกับdที่

ครอบครัวชาวจีนเจ็ดสิบล้านครัวเรือนใช้แสงอาทิตย์ในการต้มน้ำ ทำไมล่ะ? คุณสามารถใช้หลอดสุญญากาศหรือแผ่นเรียบเพื่อเก็บความร้อนจากแสงอาทิตย์ ด้วยการลงทุนประมาณ 6,800 ดอลลาร์ กลไกเหล่านี้จะให้น้ำร้อน 100 เปอร์เซ็นต์ในฤดูร้อนและ 40 เปอร์เซ็นต์ในฤดูหนาว

4 . อู๋ชม.และกับtและtข ในเกี่ยวกับdที่

หากแหล่งน้ำในท้องถิ่นของคุณไม่ปลอดภัย คุณสามารถใช้แสงแดดเพื่อฆ่าเชื้อน้ำได้โดยการเติมขวดพลาสติกและทิ้งไว้กลางแดดเป็นเวลาอย่างน้อยหกชั่วโมง รังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์จะฆ่าแบคทีเรียและจุลินทรีย์ทั้งหมด หากคุณอาศัยอยู่ใกล้ทะเล คุณสามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อแยกเกลือออกจากน้ำได้

5 . จากเกี่ยวกับสร้าง .ของคุณอี เอ่อlอีถึงtRและชม.อีกับtในเกี่ยวกับ

ติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคา

6. ตั้งรถให้เคลื่อนที่อี

ลองนึกภาพรถยนต์ที่ขับเคลื่อนโดยดวงอาทิตย์เท่านั้น ตัวอย่างเช่น Nissan Leaf EV 16,000 กิโลเมตรต่อปี จะใช้ไฟฟ้า 2,000 กิโลวัตต์ ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์บนชั้นดาดฟ้าของคุณจะผลิตไฟฟ้าได้ 2,200 kWh ต่อปี และเมื่อคุณได้ชำระเงินค่าแผงโซลาร์แล้ว พลังงานก็จะฟรี

7 . ดีlฉัน dและชม.aina vashegเกี่ยวกับ dเกี่ยวกับมเอ

เมื่อออกแบบบ้านโซลาร์เซลล์แบบพาสซีฟ หน้าต่างด้านทิศใต้และฉนวนด้านเหนือจะสร้างมวลความร้อนเพื่อกักเก็บความร้อนจากดวงอาทิตย์ ขั้นตอนเหล่านี้สามารถลดความต้องการความร้อนได้ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ การเพิ่มแสงธรรมชาติจากดวงอาทิตย์ให้มากที่สุดช่วยลดความจำเป็นในการใช้แสงประดิษฐ์

8. สำหรับทำความร้อนที่บ้าน

9. ทำอาหาร

หม้อหุงพลังงานแสงอาทิตย์มีหลายประเภท: บางชนิดใช้กระจกสะท้อนแสงอาทิตย์ บางชนิดใช้แผ่นพาราโบลา ในฤดูร้อน คุณยังสามารถทำเครื่องเป่าพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับผักและผลไม้ในสวนของคุณได้อีกด้วย

10. พลังงานเพื่อโลก

ทุกวัน ดวงอาทิตย์แผ่ความร้อนในทะเลทรายของโลกมากกว่าที่เราใช้เป็นพันเท่า เทคโนโลยีความร้อนจากแสงอาทิตย์ โดยใช้เสาพาราโบลาหรือเสาสุริยะ สามารถแปลงพลังงานนี้เป็นไอน้ำแล้วเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าได้ เราสามารถตอบสนองความต้องการด้านพลังงานทั้งหมดของโลกด้วยความร้อนจากแสงอาทิตย์เพียงร้อยละห้าของเท็กซัส ดังนั้นใครบ้างที่ต้องการน้ำมันและการรั่วไหลของน้ำมัน?

บทคัดย่อ

ในหัวข้อ:

“การใช้พลังงานแสงอาทิตย์”

เสร็จสิ้นโดยนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 8B ของโรงเรียนมัธยมหมายเลข 52

Larionov Sergey และ

มาร์เชนโก้ เจินย่า

Orsk 2000

“ ศัลยแพทย์คนแรกและจากนั้นก็เป็นกัปตันของเรือหลายลำ” เลมูเอลกัลลิเวอร์ในการเดินทางครั้งหนึ่งของเขาจบลงที่เกาะบิน - ลาปูตา เมื่อเข้าไปในบ้านร้างหลังหนึ่งในเมืองลากาโด เมืองหลวงของลาปูเทีย เขาพบว่ามีชายร่างผอมแปลกหน้าคนหนึ่งที่มีหน้าเขม่า ชุด เสื้อเชิ้ต และผิวหนังของเขาดำคล้ำด้วยเขม่า ผมและเคราที่ยุ่งเหยิงของเขาถูกแผดเผาในสถานที่ต่างๆ โปรเจ็กเตอร์ที่ไม่สามารถแก้ไขได้นี้ใช้เวลาแปดปีในการพัฒนาโครงการเพื่อดึงแสงแดดจากแตงกวา เขาตั้งใจที่จะรวบรวมรังสีเหล่านี้ในขวดปิดผนึกอย่างผนึกแน่น เพื่อว่าในฤดูร้อนที่หนาวเย็นหรือฝนตก อากาศจะร้อนขึ้น เขาแสดงความมั่นใจว่าในอีกแปดปีเขาจะสามารถให้แสงแดดได้ทุกที่ที่ต้องการ

นักจับแสงตะวันทุกวันนี้ไม่เหมือนความบ้าคลั่งในจินตนาการของ Jonathan Swift แม้ว่าพวกเขาจะทำสิ่งเดียวกับฮีโร่ของ Swift เป็นหลัก - พยายามจับแสงอาทิตย์และค้นหาการใช้งานที่กระฉับกระเฉงสำหรับพวกเขา

คนที่เก่าแก่ที่สุดคิดว่าทุกชีวิตบนโลกถูกสร้างขึ้นและเชื่อมโยงกับดวงอาทิตย์อย่างแยกไม่ออก ในศาสนาของผู้คนที่หลากหลายที่สุดที่อาศัยอยู่บนโลก เทพเจ้าที่สำคัญที่สุดองค์หนึ่งมักจะเป็นเทพเจ้าแห่งดวงอาทิตย์เสมอ ผู้ทรงให้ความอบอุ่นแก่ทุกสิ่งซึ่งให้ชีวิต

อันที่จริงปริมาณพลังงานที่มายังโลกจากดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้เรามากที่สุดนั้นมหาศาล ในเวลาเพียงสามวัน ดวงอาทิตย์ส่งพลังงานมายังโลกมากที่สุดเท่าที่มีอยู่ในปริมาณสำรองเชื้อเพลิงที่เราสำรวจทั้งหมด! และถึงแม้ว่าจะมีเพียงหนึ่งในสามของพลังงานนี้ถึงพื้นโลก - สองในสามที่เหลือนั้นสะท้อนหรือกระจัดกระจายไปตามชั้นบรรยากาศ - แม้แต่ส่วนหนึ่งของพลังงานนี้ก็ยังมากกว่าแหล่งพลังงานอื่น ๆ ทั้งหมดที่มนุษย์ใช้รวมกันมากกว่าหนึ่งและครึ่งพันเท่า ! และโดยทั่วไปแล้ว แหล่งพลังงานทั้งหมดที่มีอยู่บนโลกนั้นมาจากดวงอาทิตย์

ในที่สุด พลังงานแสงอาทิตย์ที่มนุษย์เป็นหนี้ความสำเร็จทางเทคนิคทั้งหมดของเขา ขอบคุณดวงอาทิตย์ วัฏจักรของน้ำเกิดขึ้นในธรรมชาติ กระแสน้ำก่อตัวขึ้นที่หมุนวงล้อน้ำ โดยการให้ความร้อนแก่โลกในรูปแบบต่างๆ ในส่วนต่างๆ ของโลก ดวงอาทิตย์ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของอากาศ ซึ่งเป็นลมเดียวกันกับที่เติมใบเรือและหมุนใบพัดของกังหันลม เชื้อเพลิงฟอสซิลทั้งหมดที่ใช้ในพลังงานสมัยใหม่เกิดขึ้นอีกครั้งจากรังสีของดวงอาทิตย์ เป็นพลังงานที่พืชแปลงเป็นมวลสีเขียวด้วยความช่วยเหลือของการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งเป็นผลมาจากกระบวนการที่ยาวนานกลายเป็นน้ำมันก๊าซและถ่านหิน

เป็นไปได้ไหมที่จะใช้พลังงานของดวงอาทิตย์โดยตรง? เมื่อมองแวบแรก นี่ไม่ใช่งานที่ยากนัก ใครยังไม่เคยลองเผาภาพบนกระดานไม้ในวันที่แดดจ้าด้วยแว่นขยายธรรมดาๆ! อีกสักครู่ - และบนพื้นผิวของต้นไม้ในบริเวณที่แว่นขยายรวบรวมรังสีของดวงอาทิตย์มีจุดสีดำและควันไฟปรากฏขึ้น นี่คือวิธีที่ไซรัส สมิธ ฮีโร่ผู้เป็นที่รักมากที่สุดคนหนึ่งของจูลส์ เวิร์น ได้ช่วยชีวิตเพื่อนๆ ของเขาเมื่อไฟดับบนเกาะลึกลับแห่งหนึ่ง วิศวกรสร้างเลนส์จากแว่นตานาฬิกาสองอัน ซึ่งช่องว่างระหว่างนั้นเต็มไปด้วยน้ำ "ถั่วเลนทิล" แบบโฮมเมดเน้นแสงแดดบนตะไคร่น้ำแห้งหนึ่งกำมือแล้วจุดไฟ

วิธีการที่ค่อนข้างง่ายในการรับอุณหภูมิสูงนี้เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วตั้งแต่สมัยโบราณ ในซากปรักหักพังของเมืองหลวงโบราณของนีนะเวห์ในเมโสโปเตเมีย พบเลนส์ดึกดำบรรพ์ซึ่งสร้างขึ้นในศตวรรษที่ 12 ก่อนคริสตกาล มีเพียงไฟที่ "บริสุทธิ์" ที่ได้รับโดยตรงจากแสงอาทิตย์เท่านั้นที่ควรจุดไฟศักดิ์สิทธิ์ในวิหารโรมันโบราณแห่งเวสตา

เป็นที่น่าสนใจที่วิศวกรโบราณยังเสนอแนวคิดอื่นในการรวมแสงของดวงอาทิตย์ด้วยความช่วยเหลือของกระจก อาร์คิมิดีสผู้ยิ่งใหญ่ได้ทิ้งบทความเรื่อง "กระจกเพลิง" ไว้ให้เรา ตำนานบทกวีที่บอกเล่าโดยกวีชาวไบแซนไทน์ Tsetses เกี่ยวข้องกับชื่อของเขา

ในช่วงสงครามพิวนิก เมืองซีราคิวส์บ้านเกิดของอาร์คิมิดีสถูกเรือโรมันปิดล้อม มาร์เซลลัส ผู้บัญชาการกองเรือไม่สงสัยชัยชนะอย่างง่ายดาย เพราะกองทัพของเขาแข็งแกร่งกว่าผู้พิทักษ์เมืองมาก ผู้บัญชาการทหารเรือที่หยิ่งผยองไม่ได้คำนึงถึงสิ่งหนึ่งสิ่งใด - วิศวกรผู้ยิ่งใหญ่เข้าร่วมการต่อสู้กับชาวโรมัน เขาคิดค้นเครื่องจักรต่อสู้ที่น่าเกรงขาม สร้างอาวุธขว้างปาที่ซัดก้อนหินใส่เรือโรมัน หรือเจาะพื้นด้วยลำแสงหนัก เครื่องจักรอื่นๆ ที่มีปั้นจั่นติดตะขอยกเรือด้วยคันธนูแล้วทุบเข้ากับโขดหินชายฝั่ง และเมื่อชาวโรมันเห็นด้วยความประหลาดใจว่าสถานที่ของทหารบนกำแพงเมืองที่ถูกปิดล้อมนั้นถูกผู้หญิงถือกระจกไว้ในมือ ตามคำสั่งของอาร์คิมิดีส พวกเขาส่งแสงตะวันไปยังเรือลำหนึ่งไปยังจุดหนึ่ง ไม่นานหลังจากนั้น เกิดเพลิงไหม้บนเรือ ชะตากรรมเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับเรือโจมตีอีกหลายลำ จนกระทั่งพวกเขาหลบหนีไปอย่างสับสน เกินกว่าจะเอื้อมถึงอาวุธที่น่าเกรงขาม

เป็นเวลาหลายศตวรรษ เรื่องราวนี้ถือเป็นนิยายที่สวยงาม อย่างไรก็ตาม นักวิจัยสมัยใหม่บางคนในประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยีได้ทำการคำนวณ ซึ่งตามหลักการแล้วกระจกเพลิงของอาร์คิมิดีสอาจมีอยู่จริง

ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์

บรรพบุรุษของเราใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อจุดประสงค์ที่ธรรมดากว่า ในสมัยกรีกโบราณและในกรุงโรมโบราณ ผืนป่าหลักถูกตัดขาดอย่างโหดเหี้ยมเพื่อสร้างอาคารและเรือ ฟืนแทบไม่เคยถูกนำมาใช้เพื่อให้ความร้อน พลังงานแสงอาทิตย์ถูกใช้อย่างแข็งขันเพื่อให้ความร้อนแก่อาคารที่อยู่อาศัยและเรือนกระจก สถาปนิกพยายามสร้างบ้านในลักษณะที่แสงแดดจะตกลงมาในฤดูหนาวให้มากที่สุด นักเขียนบทละครชาวกรีกโบราณ Aeschylus เขียนว่าชาวอารยะแตกต่างจากคนป่าเถื่อนตรงที่บ้านของพวกเขา "หันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์" พลินีผู้น้อง นักเขียนชาวโรมันชี้ให้เห็นว่าบ้านของเขาซึ่งตั้งอยู่ทางเหนือของกรุงโรม "รวบรวมและเพิ่มความร้อนจากดวงอาทิตย์เนื่องจากความจริงที่ว่าหน้าต่างอยู่ในตำแหน่งเพื่อรับแสงของดวงอาทิตย์ในฤดูหนาวที่ต่ำ"

การขุดค้นของเมืองกรีกโบราณของ Olynthos ได้แสดงให้เห็นว่าทั้งเมืองและบ้านเรือนได้รับการออกแบบตามแผนเดียวและตั้งอยู่เพื่อให้ในฤดูหนาวคุณสามารถรับแสงแดดได้มากที่สุดและในฤดูร้อนให้หลีกเลี่ยง ห้องนั่งเล่นจำเป็นต้องมีหน้าต่างรับแสงแดด และตัวบ้านเองก็มีสองชั้น: ชั้นหนึ่งสำหรับฤดูร้อน อีกชั้นสำหรับฤดูหนาว ใน Olynthos และต่อมาในกรุงโรมโบราณ ห้ามมิให้วางบ้านในลักษณะที่ปิดบังบ้านของเพื่อนบ้านจากดวงอาทิตย์ - บทเรียนเกี่ยวกับจริยธรรมสำหรับผู้สร้างตึกระฟ้าในปัจจุบัน!

ความเรียบง่ายที่ดูเหมือนได้รับความร้อนจากการเพ่งแสงของดวงอาทิตย์มากกว่าหนึ่งครั้งทำให้เกิดการมองโลกในแง่ดีอย่างไม่ยุติธรรม เมื่อกว่าร้อยปีที่แล้วในปี 1882 นิตยสาร Tekhnik ของรัสเซียได้ตีพิมพ์บันทึกเกี่ยวกับการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในเครื่องยนต์ไอน้ำ: “เครื่องยนต์ไอน้ำเรียกว่าฉนวนไฟฟ้า ซึ่งหม้อไอน้ำได้รับความร้อนจากแสงแดด รวบรวมมาเพื่อการนี้โดยกระจกสะท้อนแสงที่จัดเป็นพิเศษ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ John Tyndall ใช้กระจกทรงกรวยที่คล้ายกันซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่มากเพื่อศึกษาความร้อนของรังสีดวงจันทร์ ศาสตราจารย์ชาวฝรั่งเศส A.-B. Mouchot ใช้ประโยชน์จากความคิดของ Tyndall โดยนำไปใช้กับแสงแดด และได้รับความร้อนเพียงพอที่จะสร้างไอน้ำ สิ่งประดิษฐ์ซึ่งได้รับการปรับปรุงโดยวิศวกร Pif ทำให้เขาบรรลุถึงความสมบูรณ์แบบดังกล่าวว่าคำถามเกี่ยวกับการใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์สามารถแก้ไขได้ในที่สุดในแง่บวก

การมองโลกในแง่ดีของวิศวกรที่สร้าง "ฉนวนไฟฟ้า" กลับกลายเป็นว่าไม่ยุติธรรม นักวิทยาศาสตร์ยังต้องเอาชนะอุปสรรคมากมายเหลือเกินเพื่อให้การใช้พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์กลายเป็นจริง บัดนี้ หลังจากกว่าร้อยปี วินัยทางวิทยาศาสตร์ใหม่ได้เริ่มก่อตัวขึ้น จัดการกับปัญหาการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ - พลังงานแสงอาทิตย์ และตอนนี้เท่านั้นที่เราสามารถพูดถึงความสำเร็จที่แท้จริงครั้งแรกในพื้นที่นี้ได้

ความยากลำบากคืออะไร? ก่อนอื่นนี่คือสิ่งที่ ด้วยพลังงานมหาศาลทั้งหมดที่มาจากดวงอาทิตย์ สำหรับทุกตารางเมตรของพื้นผิวโลก ของเธอค่อนข้างน้อย - ตั้งแต่ 100 ถึง 200 วัตต์ขึ้นอยู่กับพิกัดทางภูมิศาสตร์ ในช่วงเวลาที่มีแสงแดดส่องถึง พลังงานนี้จะสูงถึง 400-900 W/m2 ดังนั้น เพื่อให้ได้พลังงานที่เห็นได้ชัดเจน จำเป็นต้องรวบรวมฟลักซ์นี้จากพื้นผิวขนาดใหญ่ก่อนแล้วจึงมุ่งความสนใจไปที่พลังงานดังกล่าว และแน่นอน ความจริงที่ชัดเจนว่าพลังงานนี้สามารถรับได้ในระหว่างวันเท่านั้นคือความไม่สะดวกครั้งใหญ่ ในเวลากลางคืนคุณต้องใช้พลังงานจากแหล่งอื่นหรือสะสมสะสมพลังงานแสงอาทิตย์

โรงแยกเกลือออกจากแสงอาทิตย์

คุณสามารถจับพลังงานของดวงอาทิตย์ได้หลายวิธี วิธีแรกเป็นวิธีที่ตรงและเป็นธรรมชาติที่สุด: ใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์เพื่อให้ความร้อนกับสารหล่อเย็นบางชนิด จากนั้นสามารถใช้สารหล่อเย็นที่ให้ความร้อนได้เช่นเพื่อให้ความร้อนหรือการจ่ายน้ำร้อน (โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุณหภูมิของน้ำที่สูงไม่จำเป็นที่นี่) หรือเพื่อให้ได้พลังงานประเภทอื่นซึ่งส่วนใหญ่เป็นไฟฟ้า

กับดักสำหรับใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์โดยตรงนั้นค่อนข้างง่าย สำหรับการผลิตนั้น ก่อนอื่นคุณต้องมีกล่องที่ปิดด้วยกระจกหน้าต่างธรรมดาหรือวัสดุโปร่งใสที่คล้ายกัน กระจกหน้าต่างไม่บังแสงแดดแต่เก็บความร้อนที่อุ่นภายในกล่อง โดยพื้นฐานแล้วนี่คือปรากฏการณ์เรือนกระจก ซึ่งเป็นหลักการในการสร้างโรงเรือน โรงเรือน เรือนกระจก และสวนฤดูหนาวทั้งหมด

พลังงานแสงอาทิตย์ "เล็ก" มีแนวโน้มมาก มีสถานที่หลายแห่งบนโลกที่ดวงอาทิตย์สาดส่องลงมาจากท้องฟ้าอย่างไร้ความปราณี ทำให้ดินแห้งและเผาไหม้พืชพรรณ ทำให้พื้นที่นั้นกลายเป็นทะเลทราย โดยหลักการแล้ว สามารถทำให้ที่ดินดังกล่าวอุดมสมบูรณ์และน่าอยู่อาศัยได้ จำเป็น "เท่านั้น" ในการจัดหาน้ำเพื่อสร้างหมู่บ้านที่มีบ้านที่สะดวกสบาย ทั้งหมดนี้ อย่างแรกเลยคือต้องใช้พลังงานเป็นจำนวนมาก เป็นงานที่สำคัญและน่าสนใจมากที่จะรับพลังงานนี้จากดวงอาทิตย์ที่เหี่ยวเฉาและทำลายล้างเหมือนกัน โดยเปลี่ยนดวงอาทิตย์ให้กลายเป็นพันธมิตรของมนุษย์

ในประเทศของเรางานดังกล่าวนำโดยสถาบันพลังงานแสงอาทิตย์ของ Academy of Sciences ของ Turkmen SSR หัวหน้าสมาคมการวิจัยและการผลิต "Sun" ค่อนข้างชัดเจนว่าเหตุใดสถาบันแห่งนี้ที่มีชื่อที่ดูเหมือนจะสืบเชื้อสายมาจากหน้านวนิยายไซไฟตั้งอยู่ในเอเชียกลางอย่างแม่นยำ - ในอาชกาบัตในช่วงบ่ายฤดูร้อนทุกตารางกิโลเมตรได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ เทียบเท่าโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่!

ประการแรก นักวิทยาศาสตร์ได้ควบคุมความพยายามในการหาน้ำโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ มีน้ำในทะเลทรายและหาค่อนข้างง่าย - ไม่ลึก แต่น้ำนี้ใช้ไม่ได้ - มีเกลือหลายชนิดละลายอยู่ในนั้น โดยปกติแล้วจะมีรสขมมากกว่าน้ำทะเล หากต้องการใช้น้ำบาดาลของทะเลทรายเพื่อการชลประทานเพื่อดื่มจะต้องแยกเกลือออกจากน้ำ หากทำเสร็จแล้ว เราสามารถสรุปได้ว่าโอเอซิสที่มนุษย์สร้างขึ้นพร้อมแล้ว: คุณสามารถอาศัยอยู่ในสภาวะปกติ เล็มหญ้าเลี้ยงแกะ ปลูกสวน และตลอดทั้งปี - มีแสงแดดเพียงพอแม้ในฤดูหนาว ตามการคำนวณของนักวิทยาศาสตร์ สามารถสร้างโอเอซิสดังกล่าวได้เจ็ดพันในเติร์กเมนิสถานเพียงลำพัง พลังงานทั้งหมดที่ต้องการจะมาจากดวงอาทิตย์

หลักการทำงานของเครื่องทำน้ำพลังงานแสงอาทิตย์นั้นง่ายมาก นี่คือภาชนะที่มีน้ำอิ่มตัวด้วยเกลือปิดฝาโปร่งใส น้ำร้อนจากแสงแดดจะค่อยๆ ระเหย และไอน้ำจะควบแน่นบนฝาปิดที่เย็นกว่า น้ำบริสุทธิ์ (เกลือไม่ระเหย!) ระบายจากฝาลงในภาชนะอื่น

การก่อสร้างประเภทนี้เป็นที่รู้จักมาช้านาน ดินประสิวที่ร่ำรวยที่สุดในพื้นที่แห้งแล้งของชิลีในศตวรรษที่ผ่านมาแทบไม่ได้รับการพัฒนาเนื่องจากขาดน้ำดื่ม จากนั้นในเมืองลาส สาลินาส ตามหลักการนี้ ได้มีการสร้างโรงงานกลั่นน้ำทะเลที่มีพื้นที่ 5,000 ตารางเมตร ซึ่งในวันที่อากาศร้อนผลิตน้ำจืดได้ 20,000 ลิตร

แต่ตอนนี้การทำงานเกี่ยวกับการใช้พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำได้เกิดขึ้นแล้วในแนวกว้าง เป็นครั้งแรกในโลกที่มีการเปิดตัว "ท่อส่งน้ำพลังงานแสงอาทิตย์" ที่แท้จริงที่ฟาร์มของรัฐ Bakharden Turkmen ซึ่งจัดหาน้ำจืดให้กับผู้คนและจัดหาน้ำเพื่อการชลประทานในพื้นที่แห้งแล้ง น้ำกลั่นจากน้ำทะเลหลายล้านลิตรที่ได้จากการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์จะขยายขอบเขตของทุ่งหญ้าเลี้ยงสัตว์ของรัฐอย่างมาก

ผู้คนใช้พลังงานเป็นจำนวนมากเพื่อให้ความร้อนแก่บ้านเรือนและอาคารอุตสาหกรรมในฤดูหนาวเพื่อจัดหาน้ำร้อนตลอดทั้งปี และที่นี่ดวงอาทิตย์สามารถช่วยได้ ได้มีการพัฒนาการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ที่สามารถให้น้ำร้อนแก่ฟาร์มปศุสัตว์ได้ กับดักสุริยะที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอาร์เมเนียนั้นง่ายมากในการออกแบบ นี่คือเซลล์รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหนึ่งเมตรครึ่ง ซึ่งหม้อน้ำรูปคลื่นจากระบบท่ออยู่ภายใต้การเคลือบพิเศษที่ดูดซับความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีเพียงการเชื่อมต่อกับดักดังกล่าวกับแหล่งน้ำและสัมผัสกับแสงแดดเนื่องจากในวันฤดูร้อนจะมีน้ำร้อนมากถึงสามสิบลิตรที่ร้อนถึง 70-80 องศาต่อชั่วโมง ข้อดีของการออกแบบนี้คือ เซลล์สามารถสร้างได้ เช่น ลูกบาศก์ ติดตั้งได้หลากหลาย ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องทำความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างมาก ผู้เชี่ยวชาญกำลังวางแผนที่จะย้ายพื้นที่ที่อยู่อาศัยทดลองของเยเรวานไปเป็นเครื่องทำความร้อนจากแสงอาทิตย์ อุปกรณ์สำหรับทำน้ำร้อน (หรืออากาศ) ที่เรียกว่าตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์นั้นผลิตโดยอุตสาหกรรมของเรา มีการสร้างการติดตั้งและระบบพลังงานแสงอาทิตย์หลายสิบระบบสำหรับการจ่ายน้ำร้อนที่มีความจุน้ำร้อนสูงถึง 100 ตันต่อวัน เพื่ออำนวยความสะดวกที่หลากหลาย

เครื่องทำความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการติดตั้งในบ้านหลายหลังที่สร้างขึ้นในสถานที่ต่าง ๆ ในประเทศของเรา ด้านหนึ่งของหลังคาสูงชันหันหน้าไปทางดวงอาทิตย์ประกอบด้วยเครื่องทำความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ที่ให้ความร้อนและน้ำร้อนแก่บ้าน มีการวางแผนที่จะสร้างการตั้งถิ่นฐานทั้งหมดประกอบด้วยบ้านดังกล่าว

ไม่เพียงแต่ในประเทศของเรากำลังเผชิญกับปัญหาการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ อย่างแรกเลย นักวิทยาศาสตร์จากประเทศต่างๆ ที่ตั้งอยู่ในเขตร้อนซึ่งมีวันที่มีแดดจัดเป็นประจำทุกปี เริ่มให้ความสนใจในพลังงานแสงอาทิตย์ ตัวอย่างเช่น ในอินเดีย พวกเขาได้พัฒนาโปรแกรมทั้งหมดสำหรับการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แห่งแรกของประเทศเปิดดำเนินการในเมืองมัทราส โรงงานกลั่นน้ำทะเลแบบทดลอง เครื่องอบเมล็ดพืช และปั๊มน้ำ ทำงานในห้องปฏิบัติการของนักวิทยาศาสตร์ชาวอินเดีย โรงงานทำความเย็นพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการผลิตขึ้นที่มหาวิทยาลัยเดลี ซึ่งสามารถทำความเย็นผลิตภัณฑ์ให้ต่ำกว่าศูนย์ 15 องศา ดังนั้นดวงอาทิตย์ไม่เพียง แต่ร้อน แต่ยังเย็นอีกด้วย! ในประเทศพม่าเพื่อนบ้านของอินเดีย นักศึกษาจากสถาบันเทคโนโลยีย่างกุ้ง ได้สร้างเตาในครัวที่ใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์ในการปรุงอาหาร

แม้แต่ในเชโกสโลวาเกียซึ่งอยู่ไกลออกไปทางเหนือ ขณะนี้มีการติดตั้งระบบทำความร้อนด้วยแสงอาทิตย์ 510 แห่งที่ดำเนินการอยู่ พื้นที่ทั้งหมดของนักสะสมที่มีอยู่มีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของสนามฟุตบอล! แสงแดดให้ความอบอุ่นแก่โรงเรียนอนุบาลและฟาร์มปศุสัตว์ สระว่ายน้ำกลางแจ้ง และบ้านแต่ละหลัง

ในเมือง Holguin ในคิวบา การติดตั้งระบบสุริยะดั้งเดิมที่พัฒนาโดยผู้เชี่ยวชาญของคิวบาได้เริ่มดำเนินการ ตั้งอยู่บนหลังคาของโรงพยาบาลเด็กและให้น้ำร้อนแม้ในวันที่ดวงอาทิตย์ถูกเมฆบดบัง ตามที่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าการติดตั้งดังกล่าวซึ่งปรากฏแล้วในเมืองคิวบาอื่น ๆ จะช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้มาก

การก่อสร้าง "หมู่บ้านพลังงานแสงอาทิตย์" ได้เริ่มขึ้นในจังหวัด Msila ของแอลจีเรีย ผู้อยู่อาศัยในนิคมที่ค่อนข้างใหญ่แห่งนี้จะได้รับพลังงานทั้งหมดจากดวงอาทิตย์ อาคารที่อยู่อาศัยแต่ละหลังในหมู่บ้านนี้จะติดตั้งเครื่องเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ แยกกลุ่มของตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์จะจัดหาพลังงานให้กับโรงงานอุตสาหกรรมและการเกษตร ผู้เชี่ยวชาญขององค์การวิจัยแห่งชาติของแอลจีเรียและมหาวิทยาลัย UN ซึ่งเป็นผู้ออกแบบหมู่บ้านนี้ มั่นใจว่าหมู่บ้านนี้จะกลายเป็นต้นแบบของการตั้งถิ่นฐานที่คล้ายกันหลายพันแห่งในประเทศที่ร้อน

สิทธิที่จะถูกเรียกว่าการตั้งถิ่นฐานพลังงานแสงอาทิตย์แห่งแรกถูกโต้แย้งโดยหมู่บ้านแอลจีเรียในเมืองไวท์คลิฟส์ของออสเตรเลีย ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นที่ตั้งของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ดั้งเดิม หลักการใช้พลังงานแสงอาทิตย์มีความพิเศษในที่นี้ นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแห่งชาติแคนเบอร์ราได้เสนอให้ใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์เพื่อย่อยสลายแอมโมเนียให้เป็นไฮโดรเจนและไนโตรเจน หากส่วนประกอบเหล่านี้ได้รับอนุญาตให้รวมตัวกันใหม่ ความร้อนจะถูกปล่อยออกมาซึ่งสามารถนำมาใช้ในโรงไฟฟ้าได้ในลักษณะเดียวกับความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงทั่วไป วิธีการใช้พลังงานนี้น่าสนใจเป็นพิเศษเพราะสามารถเก็บพลังงานไว้ใช้ในอนาคตในรูปของไนโตรเจนและไฮโดรเจนที่ยังไม่ได้ทำปฏิกิริยาและใช้ในตอนกลางคืนหรือในวันที่ฝนตก

การติดตั้งฮีลิโอสแตทที่โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ไครเมีย

วิธีทางเคมีในการรับกระแสไฟฟ้าจากดวงอาทิตย์นั้นค่อนข้างน่าดึงดูด ด้วยการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์จึงสามารถเก็บสะสมไว้ใช้ในอนาคตได้เช่นเดียวกับเชื้อเพลิงอื่นๆ การตั้งค่าทดลองที่ทำงานตามหลักการนี้ถูกสร้างขึ้นในศูนย์วิจัยแห่งหนึ่งในเยอรมนี หน่วยหลักของการติดตั้งนี้คือกระจกพาราโบลาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 เมตร ซึ่งพุ่งตรงไปยังดวงอาทิตย์อย่างต่อเนื่องโดยใช้ระบบติดตามที่ซับซ้อน ที่จุดโฟกัสของกระจก แสงแดดที่เข้มข้นจะสร้างอุณหภูมิได้ 800-1000 องศา อุณหภูมินี้เพียงพอสำหรับการสลายตัวของซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์เป็นแอนไฮไดรด์ที่มีกำมะถันและออกซิเจน ซึ่งถูกสูบเข้าไปในภาชนะพิเศษ หากจำเป็น ส่วนประกอบจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ฟื้นฟู โดยเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาพิเศษ ซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์เริ่มต้นจะเกิดขึ้นจากพวกมัน ในกรณีนี้อุณหภูมิจะสูงขึ้นถึง 500 องศา ความร้อนสามารถใช้เพื่อเปลี่ยนน้ำให้เป็นไอน้ำ ซึ่งจะเปลี่ยนกังหันในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันพลังงาน G. M. Krzhizhanovsky ทำการทดลองบนหลังคาอาคารของพวกเขาในมอสโกที่ไม่มีแดดจัด กระจกพาราโบลาที่พุ่งเข้าหาแสงอาทิตย์ ทำให้ร้อนถึง 700 องศาต่อแก๊สที่วางอยู่ในกระบอกโลหะ ก๊าซร้อนไม่เพียงแต่เปลี่ยนน้ำให้เป็นไอน้ำในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเท่านั้น ซึ่งจะเปลี่ยนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โบ เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาพิเศษ ระหว่างทางก็สามารถเปลี่ยนเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจน ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่ให้ผลกำไรอย่างกระฉับกระเฉงกว่าของเดิม เมื่อน้ำร้อนขึ้น ก๊าซเหล่านี้จะไม่หายไป - พวกมันเพียงแค่ทำให้เย็นลง พวกเขาสามารถเผาไหม้และได้รับพลังงานเพิ่มเติมและเมื่อดวงอาทิตย์ถูกปกคลุมด้วยเมฆหรือในเวลากลางคืน กำลังพิจารณาโครงการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อเก็บไฮโดรเจน ซึ่งคาดว่าจะเป็นเชื้อเพลิงสากลแห่งอนาคต ในการทำเช่นนี้ คุณสามารถใช้พลังงานที่ได้รับจากโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตั้งอยู่ในทะเลทราย ซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะใช้พลังงานในที่เกิดเหตุ

ยังมีวิธีที่ไม่ธรรมดาอีกด้วย แสงแดดสามารถสลายโมเลกุลของน้ำได้หากมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม โครงการผลิตไฮโดรเจนขนาดใหญ่ที่มีอยู่แล้วโดยใช้แบคทีเรียที่แปลกใหม่ยิ่งกว่าเดิม! กระบวนการนี้เป็นไปตามรูปแบบการสังเคราะห์ด้วยแสง: แสงแดดถูกดูดซับโดยสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินซึ่งเติบโตค่อนข้างเร็ว สาหร่ายเหล่านี้สามารถใช้เป็นอาหารสำหรับแบคทีเรียบางชนิดที่ปล่อยไฮโดรเจนออกจากน้ำในระหว่างกิจกรรมที่สำคัญของพวกมัน การศึกษาเกี่ยวกับแบคทีเรียประเภทต่างๆ ที่ดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์โซเวียตและญี่ปุ่นพบว่า โดยหลักการแล้ว พลังงานทั้งหมดของเมืองที่มีประชากรนับล้านสามารถจัดหาได้โดยไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมาจากแบคทีเรียที่กินสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินในพื้นที่เพาะปลูกเพียง 17.5 ตารางกิโลเมตร กิโลเมตร จากการคำนวณของผู้เชี่ยวชาญจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก อ่างเก็บน้ำขนาดเท่าทะเลอารัลสามารถให้พลังงานแก่คนเกือบทั้งประเทศของเรา แน่นอนว่าโครงการดังกล่าวยังห่างไกลจากการดำเนินการ ความคิดที่เฉียบแหลมนี้จะต้องใช้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมจำนวนมากเพื่อแก้ไขแม้กระทั่งในศตวรรษที่ 21 การใช้สิ่งมีชีวิตแทนเครื่องจักรขนาดใหญ่เพื่อเป็นพลังงานเป็นแนวคิดที่คุ้มค่าที่จะเลิกคิด

โครงการโรงไฟฟ้าที่จะหมุนกังหันด้วยไอน้ำที่ได้จากน้ำร้อนจากแสงอาทิตย์ กำลังได้รับการพัฒนาในหลายประเทศ ในสหภาพโซเวียต โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบทดลองประเภทนี้ถูกสร้างขึ้นบนชายฝั่งที่มีแดดจ้าของแหลมไครเมีย ใกล้กับเคิร์ช สถานที่สำหรับสถานีไม่ได้ถูกเลือกโดยบังเอิญเพราะในบริเวณนี้ดวงอาทิตย์ส่องแสงเกือบสองพันชั่วโมงต่อปี นอกจากนี้ ที่ดินที่นี่ยังเป็นดินเค็ม ไม่เหมาะสำหรับการเกษตร และสถานีฯ มีพื้นที่ค่อนข้างใหญ่

สถานีนี้มีโครงสร้างที่แปลกตาและน่าประทับใจ หม้อต้มไอน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ติดตั้งอยู่บนหอคอยขนาดใหญ่ที่มีความสูงมากกว่าแปดสิบเมตร และรอบหอคอยบนพื้นที่กว้างใหญ่ที่มีรัศมีมากกว่าครึ่งกิโลเมตร ฮีลิโอสแตตตั้งอยู่ในวงกลมที่มีศูนย์กลางเป็นวงกลม - โครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งหัวใจของแต่ละแห่งเป็นกระจกบานใหญ่ที่มีพื้นที่มากกว่า 25 ตร.ม. เมตร นักออกแบบของสถานีต้องแก้ปัญหาที่ยากมาก - ท้ายที่สุด ฮีลิโอสแตททั้งหมด (และมีจำนวนมาก - 1600!) จะต้องถูกจัดวางในตำแหน่งใดๆ ของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้า อยู่ในเงามืด และแสงตะวันที่ฉายโดยแต่ละคนจะกระทบกับยอดหอคอยตรงซึ่งเป็นที่ตั้งของหม้อต้มไอน้ำ (นั่นเป็นสาเหตุที่ทำให้หอคอยสูงมาก) เฮลิโอสแตทแต่ละตัวมีอุปกรณ์พิเศษสำหรับหมุนกระจก กระจกต้องเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องตามดวงอาทิตย์ - หลังจากทั้งหมดต้องเคลื่อนที่ตลอดเวลา ซึ่งหมายความว่ากระต่ายสามารถเคลื่อนที่และไม่ตกบนผนังหม้อไอน้ำ และจะส่งผลต่อการทำงานของสถานีทันที งานของสถานีที่ซับซ้อนมากขึ้นคือความจริงที่ว่าวิถีของเฮลิโอสแตทเปลี่ยนแปลงทุกวัน: โลกเคลื่อนที่ในวงโคจรและดวงอาทิตย์เปลี่ยนเส้นทางผ่านท้องฟ้าเล็กน้อยทุกวัน ดังนั้นการควบคุมการเคลื่อนที่ของเฮลิโอสแตทจึงมอบหมายให้คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ - มีเพียงหน่วยความจำที่ไม่มีที่สิ้นสุดเท่านั้นที่สามารถรองรับวิถีการเคลื่อนที่ของกระจกทั้งหมดที่คำนวณไว้ล่วงหน้า

การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

ภายใต้การกระทำของความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่เข้มข้นโดยฮีลิโอสแตท น้ำในเครื่องกำเนิดไอน้ำจะถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิ 250 องศาและเปลี่ยนเป็นไอน้ำแรงดันสูง ไอน้ำขับเคลื่อนกังหันซึ่งขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และพลังงานหยดใหม่ที่เกิดจากดวงอาทิตย์จะไหลเข้าสู่ระบบพลังงานของแหลมไครเมีย การผลิตพลังงานจะไม่หยุดลงหากดวงอาทิตย์ถูกเมฆปกคลุม และแม้กระทั่งในเวลากลางคืน เครื่องสะสมความร้อนที่ติดตั้งที่ปลายหอจะมาช่วย น้ำร้อนส่วนเกินในวันที่มีแดดจะถูกส่งไปยังสถานที่จัดเก็บพิเศษและจะใช้เมื่อไม่มีแสงแดด

พลังของโรงไฟฟ้าทดลองนี้ค่อนข้าง
เล็ก - เพียง 5 พันกิโลวัตต์ แต่ขอให้เราจำไว้ว่า นี่คือความจุของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรก ซึ่งเป็นบรรพบุรุษของอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์อันยิ่งใหญ่ และการผลิตพลังงานไม่ได้หมายถึงงานที่สำคัญที่สุดของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แห่งแรก - นี่คือสาเหตุที่เรียกว่าเป็นการทดลอง เพราะนักวิทยาศาสตร์จะต้องค้นหาวิธีแก้ไขปัญหาที่ซับซ้อนมากในการใช้งานสถานีดังกล่าว และมีปัญหาดังกล่าวมากมาย มีวิธีป้องกันกระจกจากการปนเปื้อนอย่างไร? ท้ายที่สุดแล้ว ฝุ่นก็เกาะเกาะ ฝนยังคงหลงเหลืออยู่ ซึ่งจะทำให้พลังของสถานีลดลงทันที ปรากฎว่าน้ำไม่ทั้งหมดเหมาะสำหรับการล้างกระจก ฉันต้องคิดค้นหน่วยซักพิเศษที่ตรวจสอบความสะอาดของฮีลิโอสแตท ที่สถานีทดลอง พวกเขาผ่านการทดสอบประสิทธิภาพของอุปกรณ์สำหรับการรวมแสงแดด ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ล้ำสมัยที่สุด แต่การเดินทางที่ยาวที่สุดเริ่มต้นด้วยก้าวแรก ขั้นตอนนี้สู่การรับกระแสไฟฟ้าจำนวนมากด้วยความช่วยเหลือของดวงอาทิตย์จะทำให้โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์รุ่นทดลองของไครเมียเป็นไปได้

ผู้เชี่ยวชาญของสหภาพโซเวียตกำลังเตรียมดำเนินการขั้นตอนต่อไป โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกที่มีกำลังการผลิต 320,000 กิโลวัตต์ได้รับการออกแบบ สถานที่นี้ได้รับเลือกในอุซเบกิสถานในที่ราบ Karshi ใกล้กับเมือง Talimarjan ที่บริสุทธิ์ ในดินแดนนี้ดวงอาทิตย์ส่องแสงอย่างไม่เห็นแก่ตัวน้อยกว่าในแหลมไครเมีย ตามหลักการทำงาน สถานีนี้ไม่แตกต่างจากไครเมีย แต่สิ่งอำนวยความสะดวกทั้งหมดมีขนาดใหญ่กว่ามาก หม้อไอน้ำจะอยู่ที่ความสูงสองร้อยเมตร และทุ่งเฮลิโอสแตทจะขยายออกไปหลายเฮกตาร์รอบหอคอย กระจกเงาที่ยอดเยี่ยม (72,000!) เชื่อฟังสัญญาณคอมพิวเตอร์จะรวมรังสีของดวงอาทิตย์ไว้บนพื้นผิวของหม้อไอน้ำไอน้ำร้อนยวดยิ่งจะหมุนกังหันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะให้กระแสไฟฟ้า 320,000 กิโลวัตต์ - นี่เป็นพลังงานที่มีอยู่มากมาย และสภาพอากาศเลวร้ายที่ยืดเยื้อซึ่งขัดขวางไม่ให้มีการผลิตพลังงานที่โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อผู้บริโภค ดังนั้นการออกแบบสถานีจึงจัดให้มีหม้อไอน้ำแบบธรรมดาที่ใช้ก๊าซธรรมชาติ หากสภาพอากาศที่มีเมฆมากเป็นเวลานาน ไอน้ำจะถูกส่งไปยังกังหันจากหม้อไอน้ำแบบเดิม

ประเทศอื่นกำลังพัฒนาโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ประเภทเดียวกัน ในสหรัฐอเมริกา ในแคลิฟอร์เนียที่มีแดดจ้า มีการสร้างโรงไฟฟ้าประเภทหอคอยพลังงานแสงอาทิตย์ 1 แห่งแรกที่มีความจุ 10,000 กิโลวัตต์ บริเวณเชิงเขาของเทือกเขา Pyrenees ผู้เชี่ยวชาญชาวฝรั่งเศสกำลังทำการวิจัยที่สถานี Themis ด้วยความจุ 2.5 พันกิโลวัตต์ สถานี GAST ที่มีความจุ 20,000 กิโลวัตต์ได้รับการออกแบบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันตะวันตก

จนถึงปัจจุบัน พลังงานไฟฟ้าที่เกิดจากรังสีของดวงอาทิตย์มีราคาแพงกว่าที่ได้จากวิธีการแบบเดิมมาก นักวิทยาศาสตร์หวังว่าการทดลองที่พวกเขาจะดำเนินการในสถานที่ทดลองและสถานีจะช่วยแก้ปัญหาไม่เพียง แต่ทางเทคนิค แต่ยังรวมถึงปัญหาทางเศรษฐกิจด้วย

จากการคำนวณ ดวงอาทิตย์ควรช่วยในการแก้ปัญหาพลังงานไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงงานที่อายุปรมาณูของเรากำหนดไว้สำหรับผู้เชี่ยวชาญด้วย เพื่อสร้างยานอวกาศที่ทรงพลัง การติดตั้งนิวเคลียร์ขนาดใหญ่ เพื่อสร้างเครื่องจักรอิเล็กทรอนิกส์ที่ดำเนินการหลายร้อยล้านครั้งต่อวินาที ใหม่
วัสดุ - ทนไฟสูง แข็งแกร่งเป็นพิเศษ บริสุทธิ์เป็นพิเศษ มันยากมากที่จะได้รับพวกเขา วิธีการทางโลหะวิทยาแบบดั้งเดิมไม่เหมาะสำหรับสิ่งนี้ เทคโนโลยีที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น การหลอมด้วยลำอิเล็กตรอนหรือกระแสไมโครเวฟ ก็ไม่เหมาะสมเช่นกัน แต่ความร้อนจากแสงอาทิตย์บริสุทธิ์สามารถเป็นผู้ช่วยที่เชื่อถือได้ที่นี่ ฮีลิโอสแตทบางตัวในระหว่างการทดสอบสามารถเจาะแผ่นอลูมิเนียมหนาได้อย่างง่ายดายด้วยแสงแดด และถ้าเราใส่เฮลิโอสแตทหลายสิบตัวล่ะ? แล้วปล่อยให้รังสีจากพวกมันกระทบกระจกเว้าของหัวพ่นหรือไม่? แสงแดดของกระจกดังกล่าวสามารถละลายได้ไม่เพียง แต่อลูมิเนียมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวัสดุที่รู้จักเกือบทั้งหมด เตาหลอมแบบพิเศษที่หัวเผาจะถ่ายเทพลังงานแสงอาทิตย์ที่สะสมไว้ทั้งหมด จะส่องแสงเจิดจ้ากว่าดวงอาทิตย์นับพันดวง

เตาเผาอุณหภูมิสูงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางกระจกสามเมตร

ดวงอาทิตย์หลอมโลหะในเบ้าหลอม

โครงการและความก้าวหน้าที่เราได้แบ่งปันกันใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์เพื่อผลิตพลังงาน ซึ่งจากนั้นจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้า แต่สิ่งที่น่าดึงดูดยิ่งกว่านั้นเป็นอีกวิธีหนึ่ง - การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าโดยตรง

เป็นครั้งแรกที่ได้ยินคำใบ้เกี่ยวกับความเชื่อมโยงระหว่างไฟฟ้าและแสงในงานเขียนของ James Clerk Maxwell ผู้ยิ่งใหญ่ชาวสก็อต จากการทดลอง การเชื่อมต่อนี้ได้รับการพิสูจน์ในการทดลองของไฮน์ริช เฮิรตซ์ ซึ่งในปี พ.ศ. 2429-2432 พบว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีพฤติกรรมเหมือนกับคลื่นแสง โดยพวกมันแพร่กระจายในแนวเส้นตรงเดียวกันทำให้เกิดเงา เขายังสามารถสร้างปริซึมยักษ์จากแอสฟัลต์สองตันซึ่งหักเหคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นปริซึมแก้ว - แสง

แต่แม้กระทั่งเมื่อสิบปีก่อน เฮิรตซ์ก็สังเกตเห็นโดยไม่คาดคิดว่าการคายประจุระหว่างอิเล็กโทรดสองขั้วเกิดขึ้นได้ง่ายกว่ามาก หากอิเล็กโทรดเหล่านี้ส่องสว่างด้วยแสงอัลตราไวโอเลต

การทดลองเหล่านี้ซึ่งไม่ได้รับการพัฒนาในผลงานของ Hertz ทำให้ Alexander Grigoryevich Stoletov ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยมอสโกสนใจ ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2431 เขาเริ่มการทดลองหลายครั้งเพื่อศึกษาปรากฏการณ์ลึกลับ การทดลองชี้ขาดที่พิสูจน์การมีอยู่ของโฟโตอิเล็กทริก - การเกิดขึ้นของกระแสไฟฟ้าภายใต้อิทธิพลของแสง - ดำเนินการเมื่อวันที่ 26 กุมภาพันธ์ ในการตั้งค่าการทดลองของ Stoletov กระแสไฟฟ้าไหลซึ่งเกิดจากรังสีของแสง อันที่จริงแล้ว โฟโตเซลล์แรกเปิดตัว ซึ่งต่อมาพบแอปพลิเคชั่นมากมายในด้านเทคโนโลยีต่างๆ

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 Albert Einstein ได้สร้างทฤษฎีโฟโตอิเล็กทริกและดูเหมือนว่าเครื่องมือทั้งหมดสำหรับการควบคุมแหล่งพลังงานนี้จะปรากฏอยู่ในมือของนักวิจัย เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ซีลีเนียมได้ถูกสร้างขึ้น แต่มีประสิทธิภาพต่ำมากและถูกใช้ในอุปกรณ์ควบคุมเท่านั้น เช่น ประตูหมุนทั่วไปในรถไฟใต้ดิน ซึ่งมีลำแสงขวางกั้นทางเดินของช่องเก็บของ

ขั้นตอนต่อไปเกิดขึ้นเมื่อนักวิทยาศาสตร์ศึกษารายละเอียดคุณสมบัติโฟโตอิเล็กทริกของเซมิคอนดักเตอร์ที่ค้นพบในยุค 70 ของศตวรรษที่ผ่านมาอย่างละเอียด ปรากฎว่าเซมิคอนดักเตอร์มีประสิทธิภาพมากกว่าโลหะในการเปลี่ยนแสงแดดเป็นพลังงานไฟฟ้า

นักวิชาการ Abram Fedorovich Ioffe ใฝ่ฝันที่จะใช้เซมิคอนดักเตอร์ในพลังงานแสงอาทิตย์ในยุค 30 เมื่อ B. T. Kolomiets และ Yu มีประสิทธิภาพด้านเวลา - 1%! ขั้นตอนต่อไปในทิศทางของการวิจัยนี้คือการสร้างโฟโตเซลล์ซิลิคอน ตัวอย่างแรกของพวกเขามีประสิทธิภาพ 6% แล้ว การใช้องค์ประกอบดังกล่าว เราสามารถคิดเกี่ยวกับการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากรังสีของดวงอาทิตย์ได้

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ตัวแรกถูกสร้างขึ้นในปี 1953 ตอนแรกมันเป็นเพียงแบบจำลองการสาธิต ในขณะนั้นไม่ได้คาดการณ์ถึงการใช้งานจริงบางประการ - พลังของแผงโซลาร์เซลล์ชุดแรกนั้นต่ำเกินไป แต่พวกเขาปรากฏตัวทันเวลาสำหรับพวกเขาในไม่ช้าพวกเขาก็พบงานที่รับผิดชอบ มนุษยชาติกำลังเตรียมที่จะก้าวเข้าสู่อวกาศ ภารกิจในการให้พลังงานแก่กลไกและเครื่องมือต่างๆ ของยานอวกาศได้กลายเป็นงานสำคัญอันดับต้นๆ แบตเตอรี่ที่มีอยู่ซึ่งสามารถเก็บพลังงานไฟฟ้าได้นั้นมีขนาดใหญ่และหนักมากจนไม่สามารถยอมรับได้ น้ำหนักบรรทุกของเรือที่มากเกินไปจะถูกใช้ไปกับการขนส่งแหล่งพลังงาน ซึ่งยิ่งไปกว่านั้น ค่อยๆ ถูกบริโภคไป ในไม่ช้าก็จะกลายเป็นบัลลาสต์เทอะทะที่ไร้ประโยชน์ สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือการมีโรงไฟฟ้าเป็นของตัวเองบนยานอวกาศ โดยไม่จำเป็นต้องมีเชื้อเพลิง จากมุมมองนี้ แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์กลายเป็นอุปกรณ์ที่สะดวกมาก นักวิทยาศาสตร์ดึงความสนใจไปที่อุปกรณ์นี้ตั้งแต่เริ่มยุคอวกาศ

ดาวเทียมโลกเทียมของโซเวียตดวงที่สามซึ่งเปิดตัวสู่วงโคจรเมื่อวันที่ 15 พฤษภาคม 2501 ได้รับการติดตั้งแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ และตอนนี้ปีกที่เปิดกว้างซึ่งเป็นที่ตั้งของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดได้กลายเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบยานอวกาศทุกแห่ง เป็นเวลาหลายปีที่สถานีอวกาศโซเวียต "Salyut" และ "Mir" จัดหาพลังงานให้กับระบบช่วยชีวิตของนักบินอวกาศและเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์มากมายที่ติดตั้งที่สถานี

สถานีอวกาศอัตโนมัติ "เวก้า"

น่าเสียดายที่วิธีการรับพลังงานไฟฟ้าจำนวนมากนี้เป็นเรื่องของอนาคต เหตุผลนี้เป็นปัจจัยด้านประสิทธิภาพเพียงเล็กน้อยของเซลล์แสงอาทิตย์ที่เราได้กล่าวไปแล้ว การคำนวณแสดงให้เห็นว่าแผงโซลาร์เซลล์จะต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่เพื่อที่จะได้รับพลังงานจำนวนมาก - หลายพันตารางกิโลเมตร ตัวอย่างเช่น ความต้องการไฟฟ้าของสหภาพโซเวียตสามารถทำได้ในวันนี้โดยแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่มีพื้นที่ 10,000 ตารางกิโลเมตรซึ่งตั้งอยู่ในทะเลทรายของเอเชียกลางเท่านั้น ทุกวันนี้แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะผลิตเซลล์แสงอาทิตย์จำนวนมากขนาดนี้ วัสดุบริสุทธิ์พิเศษที่ใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์สมัยใหม่มีราคาแพงมาก ในการสร้างสิ่งเหล่านี้ คุณต้องมีอุปกรณ์ที่ทันสมัยที่สุด โดยใช้กระบวนการทางเทคโนโลยีพิเศษ การพิจารณาด้านเศรษฐกิจและเทคโนโลยียังไม่สามารถไว้ใจได้ว่าจะได้รับพลังงานไฟฟ้าจำนวนมากในลักษณะนี้ งานนี้ยังคงอยู่ในศตวรรษที่ 21

สถานีพลังงานแสงอาทิตย์

เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยโซเวียต - ผู้นำด้านวิทยาศาสตร์โลกในด้านการออกแบบวัสดุสำหรับโฟโตเซลล์เซมิคอนดักเตอร์ - ได้ดำเนินการงานหลายอย่างที่ทำให้สามารถนำเวลาสำหรับการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เข้ามาใกล้ยิ่งขึ้น ในปี 1984 รางวัล State Prize of the USSR ได้รับรางวัลจากผลงานของนักวิจัยที่นำโดย Academician Zh Alferov ผู้ซึ่งสามารถสร้างโครงสร้างใหม่ของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์สำหรับโฟโตเซลล์ได้อย่างสมบูรณ์ ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ที่ทำจากวัสดุใหม่นั้นมีอยู่แล้วถึง 30% และในทางทฤษฎีก็สามารถเข้าถึงได้ถึง 90%! การใช้โฟโตเซลล์ดังกล่าวจะทำให้สามารถลดพื้นที่แผงของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอนาคตได้หลายสิบเท่า พวกเขาสามารถลดลงได้อีกหลายร้อยเท่า หากครั้งแรกที่รวบรวมฟลักซ์สุริยะจากพื้นที่ขนาดใหญ่ เข้มข้น และนำไปใช้กับแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เท่านั้น ดังนั้นในอนาคตของศตวรรษที่ 21 โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีโฟโตเซลล์สามารถกลายเป็นแหล่งพลังงานร่วมกันได้ ใช่ และวันนี้ก็สมเหตุสมผลแล้วที่จะใช้พลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์ในสถานที่ที่ไม่มีแหล่งพลังงานอื่น

ตัวอย่างเช่น ในทะเลทรายคาราคัม อุปกรณ์ที่พัฒนาโดยผู้เชี่ยวชาญของเติร์กเมนิสถานโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ถูกนำมาใช้ในการเชื่อมโครงสร้างฟาร์ม แทนที่จะนำถังแก๊สอัดขนาดใหญ่ติดตัวไปด้วย ช่างเชื่อมสามารถใช้กระเป๋าเดินทางขนาดเล็กที่เป็นระเบียบเรียบร้อยซึ่งมีแผงโซลาร์เซลล์ กระแสไฟฟ้าตรงที่เกิดจากรังสีของดวงอาทิตย์ใช้ในการย่อยสลายน้ำในทางเคมีให้เป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน ซึ่งจะถูกป้อนเข้าสู่เตาของเครื่องเชื่อมแก๊ส มีน้ำและแสงแดดใน Karakum ใกล้บ่อน้ำ ดังนั้นถังขนาดใหญ่ที่ไม่สะดวกในการพกพาข้ามทะเลทรายจึงไม่จำเป็น

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ที่มีกำลังการผลิตประมาณ 300 กิโลวัตต์กำลังถูกสร้างขึ้นที่สนามบินในเมืองฟีนิกซ์ในรัฐแอริโซนาของสหรัฐอเมริกา พลังงานแสงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นไฟฟ้าโดยแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ประกอบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์จำนวน 7,200 เซลล์ ในรัฐเดียวกัน ระบบชลประทานที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งของโลกทำงาน โดยปั๊มซึ่งใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์ แปลงเป็นไฟฟ้าโดยเซลล์สุริยะ เครื่องสูบน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ยังทำงานในไนเจอร์ มาลี และเซเนกัล มอเตอร์ปั๊มพลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ที่ดึงน้ำจืดที่จำเป็นในพื้นที่ทะเลทรายเหล่านี้จากทะเลใต้ดินอันกว้างใหญ่ใต้ผืนทราย

เมืองที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมทั้งหมด ซึ่งความต้องการพลังงานทั้งหมดจะได้รับการตอบสนองจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน กำลังถูกสร้างขึ้นในบราซิล เครื่องทำน้ำอุ่นพลังงานแสงอาทิตย์จะอยู่บนหลังคาบ้านของนิคมที่ผิดปกตินี้ กังหันลมสี่ตัวจะผลิตไฟฟ้าให้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแต่ละเครื่องมีกำลังการผลิต 20 กิโลวัตต์ต่อเครื่อง ในวันที่อากาศสงบ ไฟฟ้าจะมาจากอาคารที่ตั้งอยู่ใจกลางเมือง หลังคาและผนังเป็นแผงโซลาร์เซลล์ หากไม่มีลมหรือแสงแดด พลังงานจะมาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าธรรมดาที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายใน แต่รวมถึงพลังงานพิเศษด้วย ไม่ใช่น้ำมันเบนซินหรือดีเซล แต่แอลกอฮอล์ซึ่งไม่ปล่อยมลพิษที่เป็นอันตราย จะทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงสำหรับพวกเขา

แผงโซลาร์เซลล์กำลังเข้าสู่ชีวิตประจำวันของเราอย่างค่อยเป็นค่อยไป ไม่มีใครแปลกใจกับรูปลักษณ์ในร้านไมโครแคลคูเลเตอร์ที่ทำงานโดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่ แหล่งพลังงานสำหรับพวกเขาคือแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็กที่ติดตั้งอยู่ที่ฝาของอุปกรณ์ เปลี่ยนแหล่งพลังงานอื่นๆ ด้วยแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็กและในนาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์ วิทยุ และเครื่องบันทึกเทป มีโทรศัพท์วิทยุพลังงานแสงอาทิตย์ตามถนนในทะเลทรายซาฮารา เมือง Tiruntam ของเปรูกลายเป็นเจ้าของเครือข่ายโทรศัพท์วิทยุทั้งหมดที่ขับเคลื่อนโดยแผงโซลาร์เซลล์ ผู้เชี่ยวชาญชาวญี่ปุ่นได้ออกแบบแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งมีขนาดและรูปร่างคล้ายกับกระเบื้องทั่วไป หากบ้านถูกปูด้วยกระเบื้องโซลาร์เซลล์ ไฟฟ้าก็จะเพียงพอกับความต้องการของผู้อยู่อาศัย จริงอยู่ ยังไม่ชัดเจนว่าพวกเขาจะจัดการอย่างไรในช่วงที่หิมะตก ฝน และหมอก? เห็นได้ชัดว่าไม่สามารถทำได้หากไม่มีการเดินสายไฟฟ้าแบบเดิม

นอกการแข่งขัน แผงโซลาร์เซลล์พบได้ในที่ที่มีแดดจ้าหลายวัน และไม่มีแหล่งพลังงานอื่น ตัวอย่างเช่น นักส่งสัญญาณจากคาซัคสถานได้ติดตั้งสถานีถ่ายทอดสัญญาณวิทยุสองสถานีระหว่าง Alma-Ata และเมือง Shevchenko บน Mangyshlak เพื่อถ่ายทอดรายการโทรทัศน์ แต่อย่าวางสายไฟเพื่อจ่ายไฟให้พวกมัน แผงโซลาร์เซลล์ซึ่งจัดหาให้ในวันที่มีแดดจ้าช่วยได้ และมีแผงโซลาร์เซลล์จำนวนมากบนมันกีสลัค มีพลังงานเพียงพอที่จะจ่ายไฟให้กับเครื่องรับและเครื่องส่งสัญญาณ

ยามที่ดีสำหรับสัตว์แทะเล็มคือลวดเส้นเล็กที่ผ่านกระแสไฟฟ้าอ่อน แต่ทุ่งหญ้ามักจะอยู่ห่างจากสายไฟ วิศวกรชาวฝรั่งเศสแนะนำทางออก พวกเขาได้พัฒนารั้วในตัวที่ใช้พลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์ แผงโซลาร์เซลล์ที่มีน้ำหนักเพียง 1.5 กิโลกรัม ให้พลังงานแก่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งส่งพัลส์กระแสไฟฟ้าแรงสูงไปยังรั้วที่คล้ายกัน ซึ่งมีความปลอดภัยแต่มีความอ่อนไหวเพียงพอสำหรับสัตว์ แบตเตอรีหนึ่งก้อนก็เพียงพอแล้วที่จะสร้างรั้วยาว 50 กิโลเมตร

ผู้ที่ชื่นชอบพลังงานแสงอาทิตย์ได้เสนอการออกแบบรถยนต์ที่แปลกใหม่มากมายที่ไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม นักออกแบบชาวเม็กซิกันได้พัฒนารถยนต์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยแผงโซลาร์เซลล์ ตามการคำนวณของพวกเขาเมื่อเดินทางในระยะทางสั้น ๆ รถยนต์ไฟฟ้าคันนี้จะสามารถเข้าถึงความเร็วได้ถึง 40 กิโลเมตรต่อชั่วโมง สถิติความเร็วโลกสำหรับรถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ - 50 กิโลเมตรต่อชั่วโมง - คาดว่าจะกำหนดโดยนักออกแบบจากเยอรมนี

แต่วิศวกรชาวออสเตรเลีย Hans Tolstrup เรียกรถพลังงานแสงอาทิตย์ของเขาว่า "เงียบกว่านี้ คุณจะทำต่อไป" การออกแบบนั้นเรียบง่ายมาก: โครงเหล็กท่อซึ่งติดตั้งล้อและเบรกจากจักรยานยนต์แข่ง ตัวเครื่องทำจากไฟเบอร์กลาสและมีลักษณะคล้ายอ่างอาบน้ำทั่วไปที่มีหน้าต่างบานเล็ก จากด้านบน โครงสร้างทั้งหมดนี้ถูกปกคลุมด้วยหลังคาเรียบ ซึ่งติดตั้งเซลล์สุริยะซิลิคอน 720 เซลล์ กระแสจากพวกมันไหลเข้าสู่มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีกำลัง 0.7 กิโลวัตต์ นักเดินทาง (และนอกจากนักออกแบบแล้ว วิศวกรและนักแข่งรถ Larry Perkins ยังได้เข้าร่วมการวิ่งด้วย) ตั้งภารกิจในการข้ามออสเตรเลียจากมหาสมุทรอินเดียไปยังมหาสมุทรแปซิฟิก (นี่คือ 4130 กิโลเมตร!) ในเวลาไม่เกิน 20 วัน ในช่วงต้นปี 1983 ลูกเรือที่ไม่ธรรมดาคนหนึ่งเริ่มจากเมืองเพิร์ธไปสิ้นสุดที่ซิดนีย์ ไม่สามารถพูดได้ว่าการเดินทางนั้นน่าพอใจเป็นพิเศษ ท่ามกลางฤดูร้อนของออสเตรเลีย อุณหภูมิในห้องนักบินเพิ่มขึ้นเป็น 50 องศา นักออกแบบช่วยลดน้ำหนักของรถทุก 1 กิโลกรัม ดังนั้นจึงทิ้งสปริงซึ่งไม่ได้มีส่วนทำให้เกิดความสบายแต่อย่างใด ระหว่างทางพวกเขาไม่ต้องการหยุดอีกครั้ง (เพราะการเดินทางไม่ควรเกิน 20 วัน) และเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้การสื่อสารทางวิทยุเนื่องจากเสียงดังของเครื่องยนต์ ดังนั้นผู้ขับขี่จึงต้องเขียนบันทึกสำหรับกลุ่มคุ้มกันและโยนพวกเขาลงที่ถนน และถึงแม้จะยากลำบาก รถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ก็ยังคงมุ่งสู่เป้าหมายอย่างต่อเนื่อง โดยอยู่บนท้องถนน 11 ​​ชั่วโมงต่อวัน ความเร็วเฉลี่ยของรถอยู่ที่ 25 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ดังนั้น อย่างช้าๆ แต่แน่นอน ซันคาร์สามารถเอาชนะส่วนที่ยากที่สุดของถนน - Great Dividing Range และเมื่อสิ้นสุดการควบคุมที่ยี่สิบวันที่ซิดนีย์ก็เสร็จสิ้นอย่างเคร่งขรึม ที่นี่นักเดินทางเทน้ำลงในมหาสมุทรแปซิฟิกโดยพวกเขาในช่วงเริ่มต้นการเดินทางจากอินเดีย “พลังงานแสงอาทิตย์เชื่อมโยงมหาสมุทรทั้งสองเข้าด้วยกัน” พวกเขาบอกกับนักข่าวหลายคนที่เข้าร่วม

สองปีต่อมา มีการชุมนุมที่ไม่ปกติในเทือกเขาแอลป์สวิส รถสตาร์ทได้ 58 คัน โดยเครื่องยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานที่ได้รับจากแผงโซลาร์เซลล์ เป็นเวลาห้าวัน ที่ทีมงานออกแบบที่แปลกประหลาดที่สุดต้องฝ่าฟันระยะทาง 368 กิโลเมตรไปตามเส้นทางบนภูเขาสูง - จากคอนสแตนซ์ถึงทะเลสาบเจนีวา ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดแสดงโดยรถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ Solar Silver Arrow ซึ่งสร้างร่วมกันโดย บริษัท เยอรมันตะวันตก Mercedes-Benz และ Swiss Alfa-Real ในลักษณะที่ปรากฏ รถยนต์ที่ชนะนั้นชวนให้นึกถึงด้วงขนาดใหญ่ที่มีปีกกว้างมากที่สุด ปีกเหล่านี้ประกอบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ 432 เซลล์ที่จ่ายไฟให้กับแบตเตอรี่ซิลเวอร์-ซิงค์ จากแบตเตอรี่นี้ พลังงานจะจ่ายให้กับมอเตอร์ไฟฟ้าสองตัวที่หมุนล้อรถ แต่สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเฉพาะในสภาพอากาศที่มีเมฆมากหรือขณะขับรถในอุโมงค์ เมื่อดวงอาทิตย์ส่องแสง กระแสไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์จะไหลตรงไปยังมอเตอร์ไฟฟ้า ในบางครั้งความเร็วของผู้ชนะถึง 80 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

กะลาสีชาวญี่ปุ่น Kenichi Horie เป็นคนแรกที่แล่นเรือข้ามมหาสมุทรแปซิฟิกด้วยเรือพลังงานแสงอาทิตย์ ไม่มีแหล่งพลังงานอื่นบนเรือ ดวงอาทิตย์ช่วยให้นักเดินเรือผู้กล้าหาญเอาชนะ 6,000 กิโลเมตรจากหมู่เกาะฮาวายไปยังญี่ปุ่น

American L. Mauro ออกแบบและสร้างเครื่องบินที่มีแบตเตอรี่ 500 เซลล์แสงอาทิตย์บนพื้นผิวปีกของมัน กระแสไฟฟ้าที่เกิดจากแบตเตอรี่นี้จะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีกำลังสองกิโลวัตต์ครึ่ง ซึ่งยังคงเป็นไปได้ที่จะทำการบินแม้ว่าจะไม่นานนักก็ตาม ชาวอังกฤษ Alan Friedman ออกแบบจักรยานโดยไม่มีคันเหยียบ ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ที่ชาร์จโดยแผงโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้งบนพวงมาลัย ไฟฟ้า "พลังงานแสงอาทิตย์" ที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่นั้นเพียงพอที่จะขับได้ประมาณ 50 กิโลเมตรด้วยความเร็ว 25 กิโลเมตรต่อชั่วโมง มีโครงการบอลลูนสุริยะและเรือบิน โครงการทั้งหมดเหล่านี้ยังคงเป็นเทคนิคที่แปลกใหม่ - ความหนาแน่นของพลังงานแสงอาทิตย์ต่ำเกินไป พื้นที่ที่ต้องการของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์มีขนาดใหญ่เกินไป ซึ่งสามารถให้พลังงานเพียงพอในการแก้ปัญหาที่มั่นคง

ทำไมไม่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์สักหน่อยล่ะ? ท้ายที่สุดแล้วในอวกาศใกล้ ๆ ความหนาแน่นของพลังงานแสงอาทิตย์สูงกว่า 10-15 เท่า! จากนั้นจะไม่มีสภาพอากาศเลวร้ายและเมฆ K.E. Tsiolkovsky เสนอแนวคิดในการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบโคจร ในปีพ.ศ. 2472 วิศวกรหนุ่ม นักวิชาการในอนาคต V.P. Glushko ได้เสนอโครงการสำหรับเครื่องบินจรวดเฮลิโอโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์จำนวนมาก ในปี 1948 ศาสตราจารย์ G.I. Babat ได้พิจารณาถึงความเป็นไปได้ในการถ่ายโอนพลังงานที่ได้รับจากอวกาศมายังโลกโดยใช้ลำแสงไมโครเวฟ ในปี 1960 วิศวกร N.A. Varvarov เสนอให้ใช้โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศเพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับโลก

ความสำเร็จอันยิ่งใหญ่ของนักบินอวกาศได้แปลแนวคิดเหล่านี้จากอันดับของนิยายวิทยาศาสตร์ไปเป็นกรอบการพัฒนาทางวิศวกรรมที่เป็นรูปธรรม ที่การประชุมนานาชาติของนักบินอวกาศในปี 2511 ผู้แทนจากหลายประเทศได้พิจารณาโครงการโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์อย่างจริงจังอยู่แล้ว โดยได้รับการสนับสนุนจากการคำนวณทางเศรษฐศาสตร์โดยละเอียด ทันทีที่มีผู้สนับสนุนความคิดนี้กระตือรือร้นและไม่มีคู่ต่อสู้ที่ไร้ความปราณี

นักวิจัยส่วนใหญ่เชื่อว่ายักษ์ใหญ่ด้านพลังงานอวกาศในอนาคตจะใช้แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ หากเราใช้ประเภทที่มีอยู่แล้ว พื้นที่ในการรับพลังงาน 5 พันล้านกิโลวัตต์ควรเป็น 60 ตารางกิโลเมตร และมวลพร้อมโครงสร้างรองรับควรอยู่ที่ประมาณ 12,000 ตัน หากเราพึ่งพาแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์แห่งอนาคตซึ่งเบากว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก พื้นที่ของแบตเตอรี่จะลดลงสิบเท่าและมีมวลมากขึ้น

นอกจากนี้ยังสามารถสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนธรรมดาในวงโคจร ซึ่งกังหันจะถูกหมุนโดยกระแสก๊าซเฉื่อย ซึ่งให้ความร้อนอย่างรุนแรงจากแสงอาทิตย์ที่มีความเข้มข้น โครงการได้รับการพัฒนาสำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ดังกล่าวซึ่งประกอบด้วย 16 บล็อก 500,000 กิโลวัตต์แต่ละแห่ง ดูเหมือนว่าจะไม่มีประโยชน์ที่จะยกยักษ์ใหญ่เช่นกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขึ้นสู่วงโคจรและนอกจากนี้จำเป็นต้องสร้างหัวพาราโบลาขนาดใหญ่ของพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งจะทำให้ของเหลวในการทำงานของกังหันร้อนขึ้น แต่ปรากฎว่าแรงโน้มถ่วงจำเพาะของโรงไฟฟ้าดังกล่าว (นั่นคือมวลต่อ 1 กิโลวัตต์ของพลังงานที่สร้างขึ้น) เป็นครึ่งหนึ่งของโรงไฟฟ้าที่มีแผงโซลาร์เซลล์ที่มีอยู่ ดังนั้นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนในอวกาศจึงไม่ใช่แนวคิดที่ไร้เหตุผล จริงอยู่ เราไม่ควรคาดหวังความถ่วงจำเพาะของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ และความคืบหน้าในการผลิตแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สัญญาว่าจะลดความถ่วงจำเพาะลงหลายร้อยครั้ง หากเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้น แน่นอนว่าข้อดีจะอยู่ที่แบตเตอรี่

การส่งกระแสไฟฟ้าจากอวกาศสู่โลกสามารถทำได้โดยลำแสงไมโครเวฟ ในการทำเช่นนี้ จำเป็นต้องสร้างเสาอากาศส่งสัญญาณในอวกาศและเสาอากาศรับสัญญาณบนโลก นอกจากนี้ จำเป็นต้องเปิดตัวในอุปกรณ์อวกาศที่แปลงกระแสตรงที่สร้างโดยแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เป็นรังสีไมโครเวฟ เส้นผ่านศูนย์กลางของเสาอากาศส่งสัญญาณควรอยู่ที่ประมาณหนึ่งกิโลเมตร และมวลร่วมกับตัวแปลงควรเป็นหลายพันตัน เสาอากาศรับสัญญาณต้องมีขนาดใหญ่กว่ามาก (หลังจากนั้น ลำแสงพลังงานจะกระจัดกระจายไปตามชั้นบรรยากาศ) พื้นที่ของมันควรจะประมาณ 300 ตารางกิโลเมตร แต่ปัญหาทางโลกแก้ไขได้ง่ายกว่า

ในการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศ จำเป็นต้องสร้างกองยานอวกาศทั้งหมดที่มีจรวดหลายร้อยลำและเรือที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ ท้ายที่สุดแล้ว จะต้องนำน้ำหนักบรรทุกหลายพันตันเข้าสู่วงโคจร นอกจากนี้ จำเป็นต้องมีฝูงบินอวกาศขนาดเล็ก ซึ่งจะถูกใช้โดยนักบินอวกาศ-ช่างติดตั้ง ช่างซ่อม และวิศวกรไฟฟ้า

ประสบการณ์ครั้งแรกซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับผู้ติดตั้งโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศในอนาคตนั้นได้รับมาจากนักบินอวกาศโซเวียต

สถานีอวกาศสลุต-7 อยู่ในวงโคจรมาหลายวันแล้ว เมื่อเห็นได้ชัดว่าพลังของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ของเรืออาจไม่เพียงพอที่จะทำการทดลองจำนวนมากโดยนักวิทยาศาสตร์ ในการออกแบบ Salyut-7 มีความเป็นไปได้ในการติดตั้งแบตเตอรี่เพิ่มเติม เหลือเพียงการส่งโมดูลสุริยะขึ้นสู่วงโคจรและเสริมความแข็งแกร่งในสถานที่ที่เหมาะสม นั่นคือเพื่อดำเนินการประกอบชิ้นส่วนที่ละเอียดอ่อนในอวกาศ นักบินอวกาศโซเวียตรับมือกับงานที่ยากที่สุดนี้ได้อย่างยอดเยี่ยม

แผงโซลาร์เซลล์ใหม่สองแผงถูกส่งไปยังวงโคจรแล้ว

บนดาวเทียม Kosmos-1443 ในฤดูใบไม้ผลิปี 1983 ลูกเรือของ Soyuz T-9 - นักบินอวกาศ V. Lyakhov และ A. Alexandrov - นำพวกเขาขึ้นเรือ Salyut-7 ถึงเวลาต้องทำงานในที่โล่งแจ้งแล้ว

ติดตั้งแผงโซลาร์เพิ่มเติมในวันที่ 1 และ 3 พฤศจิกายน 2526 ผู้ชมหลายล้านคนมองเห็นการทำงานที่แม่นยำและเป็นระบบของนักบินอวกาศในสภาวะที่ยากลำบากอย่างเหลือเชื่อของอวกาศ การประกอบที่ซับซ้อนได้ดำเนินการอย่างยอดเยี่ยม โมดูลใหม่นี้เพิ่มการผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าหนึ่งเท่าครึ่ง

แต่ถึงอย่างนั้นก็ยังไม่เพียงพอ ตัวแทนลูกเรือคนต่อไปของ "Salyut-7" -L. Kizim และ V. Solovyov (แพทย์ O. Atkov อยู่ในอวกาศกับพวกเขา) - เมื่อวันที่ 18 พฤษภาคม 1984 มีการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์เพิ่มเติมที่ปีกของสถานี

เป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับนักออกแบบในอนาคตของโรงไฟฟ้าอวกาศที่จะรู้ว่าสภาวะที่ผิดปกติของอวกาศ - สุญญากาศที่เกือบจะสัมบูรณ์ความหนาวเย็นอย่างไม่น่าเชื่อของอวกาศการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่รุนแรงการทิ้งระเบิดโดยไมโครอุกกาบาตและอื่น ๆ - ส่งผลกระทบต่อสถานะของวัสดุ ที่ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ พวกเขาได้คำตอบของคำถามมากมายโดยการตรวจสอบตัวอย่างที่ส่งไปยัง Earth จาก Salyut-7 เป็นเวลากว่าสองปีแล้ว ที่แบตเตอรีของเรือลำนี้ทำงานในอวกาศ เมื่อเอส. ซาวิทสกายา ผู้หญิงคนแรกของโลกที่ได้อยู่ในอวกาศถึงสองครั้ง และทำทางเดินในอวกาศ โดยแยกชิ้นส่วนของแผงโซลาร์เซลล์โดยใช้เครื่องมือสากล ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ที่มีความเชี่ยวชาญพิเศษต่าง ๆ กำลังศึกษาพวกมันเพื่อกำหนดว่าพวกมันสามารถทำงานในอวกาศได้นานแค่ไหนโดยไม่ต้องเปลี่ยน

สถานีความร้อนอวกาศ

ปัญหาทางเทคนิคที่นักออกแบบโรงไฟฟ้าอวกาศจะต้องเอาชนะนั้นมีมากมายมหาศาล แต่สามารถแก้ไขได้โดยพื้นฐาน อีกสิ่งหนึ่งคือเศรษฐศาสตร์ของโครงสร้างดังกล่าว มีการประมาณการบางอย่างแล้ว แม้ว่าการคำนวณทางเศรษฐกิจของโรงไฟฟ้าในอวกาศจะสามารถทำได้โดยประมาณเท่านั้น การก่อสร้างโรงไฟฟ้าในอวกาศจะทำกำไรได้ก็ต่อเมื่อต้นทุนต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมงของพลังงานที่สร้างขึ้นนั้นใกล้เคียงกับต้นทุนพลังงานที่สร้างขึ้นบนโลกเท่านั้น ตามที่ผู้เชี่ยวชาญชาวอเมริกันกล่าว เพื่อให้เป็นไปตามเงื่อนไขนี้ ต้นทุนของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศไม่ควรเกิน 8 พันล้านดอลลาร์ ค่านี้สามารถทำได้หากต้นทุนของพลังงานหนึ่งกิโลวัตต์ที่สร้างโดยแผงโซลาร์เซลล์ลดลง 10 เท่า (เมื่อเทียบกับที่มีอยู่) และค่าใช้จ่ายในการส่งน้ำหนักบรรทุกขึ้นสู่วงโคจรด้วยจำนวนเท่ากัน และนี่เป็นงานที่ยากอย่างเหลือเชื่อ เห็นได้ชัดว่าในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้า เราไม่น่าจะสามารถใช้ไฟฟ้าในอวกาศได้

แต่ในรายการแหล่งสำรองของมนุษยชาติ แหล่งพลังงานนี้จะถูกระบุไว้ในที่แรกอย่างแน่นอน

กระทรวงศึกษาธิการแห่งสาธารณรัฐเบลารุส

สถาบันการศึกษา

"มหาวิทยาลัยการสอนแห่งรัฐเบลารุสตั้งชื่อตาม Maxim Tank"

ภาควิชาฟิสิกส์ทั่วไปและทฤษฎี

หลักสูตรฟิสิกส์ทั่วไป

พลังงานแสงอาทิตย์และแนวโน้มการใช้งาน

นักเรียน 321 กลุ่ม

คณะฟิสิกส์

Leshkevich Svetlana Valerievna

ที่ปรึกษาทางวิทยาศาสตร์:

เฟดอร์คอฟ เชสลาฟ มิคาอิโลวิช

มินสค์ 2552

บทนำ

1. ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับดวงอาทิตย์

2. ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงาน

2.1 การวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์

2.2 ศักยภาพของพลังงานแสงอาทิตย์

3. การใช้พลังงานแสงอาทิตย์

3.1 การใช้พลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟ

3.2 การใช้พลังงานแสงอาทิตย์อย่างแข็งขัน

3.2.1 ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์และประเภท

3.2.2 ระบบสุริยะ

3.2.3 โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์

3.3 ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

4. สถาปัตยกรรมพลังงานแสงอาทิตย์

บทสรุป

รายการแหล่งที่ใช้

บทนำ

ดวงอาทิตย์มีบทบาทพิเศษในชีวิตของโลก โลกอินทรีย์ทั้งหมดในโลกของเราเป็นหนี้การดำรงอยู่ของดวงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์ไม่เพียงแต่เป็นแหล่งกำเนิดแสงและความร้อนเท่านั้น แต่ยังเป็นแหล่งต้นกำเนิดของพลังงานประเภทอื่นๆ อีกมากมาย (พลังงานของน้ำมัน ถ่านหิน น้ำ ลม)

ตั้งแต่ปรากฏตัวบนโลกมนุษย์เริ่มใช้พลังงานของดวงอาทิตย์ จากข้อมูลทางโบราณคดีเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าสำหรับที่อยู่อาศัยนั้นชอบสถานที่เงียบสงบปิดจากลมหนาวและเปิดรับแสงแดด

บางทีระบบสุริยะที่รู้จักกันครั้งแรกอาจถือได้ว่าเป็นรูปปั้นของ Amenhotep III ย้อนหลังไปถึงศตวรรษที่ 15 ก่อนคริสต์ศักราช ภายในรูปปั้นมีระบบอากาศและห้องน้ำ ซึ่งอยู่ภายใต้แสงอาทิตย์ทำให้เครื่องดนตรีที่ซ่อนอยู่เคลื่อนไหว ในสมัยกรีกโบราณพวกเขาบูชาเฮลิโอส ชื่อของพระเจ้าองค์นี้ในปัจจุบันเป็นพื้นฐานของคำศัพท์มากมายที่เกี่ยวข้องกับพลังงานแสงอาทิตย์

ปัญหาการจัดหาพลังงานไฟฟ้าให้กับภาคส่วนต่างๆ ของเศรษฐกิจโลก ความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของประชากรโลกกำลังทวีความรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ

1. ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ ซึ่งเป็นลูกพลาสม่าร้อน ซึ่งเป็นดาวแคระ G2 ทั่วไป

ลักษณะของดวงอาทิตย์

1. มวล MS ~2*1023 กก.

2. RS ~ 629,000 km

3. V \u003d 1.41 * 1027 m3 ซึ่งมากกว่าปริมาตรของโลกเกือบ 130,000 เท่า

4. ความหนาแน่นเฉลี่ย 1.41*103 กก./ลบ.ม.

5. ความสว่าง LS = 3.86*1023 กิโลวัตต์,

6. อุณหภูมิพื้นผิวที่มีประสิทธิภาพ (โฟโตสเฟียร์) 5780 K,

7. ระยะเวลาหมุนเวียน (synodic) เปลี่ยนแปลงจาก 27 วันที่เส้นศูนย์สูตรถึง 32 วัน ที่เสา

8. ความเร่งในการตกอย่างอิสระ 274 m/s2 (ด้วยความเร่งของแรงโน้มถ่วงมหาศาล คนที่มีน้ำหนัก 60 กก. จะมีน้ำหนักมากกว่า 1.5 ตัน)

โครงสร้างของดวงอาทิตย์

ในตอนกลางของดวงอาทิตย์มีแหล่งพลังงานหรือในเชิงเปรียบเทียบคือ "เตา" ที่ทำให้ร้อนและไม่ยอมให้เย็นลง บริเวณนี้เรียกว่าแกนกลาง (ดูรูปที่ 1) ในนิวเคลียสที่อุณหภูมิถึง 15 MK พลังงานจะถูกปล่อยออกมา แกนกลางมีรัศมีไม่เกินหนึ่งในสี่ของรัศมีทั้งหมดของดวงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม ครึ่งหนึ่งของมวลดวงอาทิตย์กระจุกตัวอยู่ในปริมาตร และพลังงานเกือบทั้งหมดที่สนับสนุนการเรืองแสงของดวงอาทิตย์จะถูกปลดปล่อยออกมา

ทันทีรอบๆ นิวเคลียส โซนของการถ่ายโอนพลังงานแบบแผ่รังสีจะเริ่มต้นขึ้น โดยที่มันจะแพร่กระจายผ่านการดูดกลืนและการปล่อยแสงบางส่วนโดยสสาร - ควอนตัม ใช้เวลานานมากสำหรับควอนตัมในการซึมผ่านสสารสุริยะที่มีความหนาแน่นสูงสู่ภายนอก ดังนั้นหากจู่ๆ "เตา" ในดวงอาทิตย์ดับลง เราก็จะรู้ได้ในอีกไม่กี่ล้านปีต่อมา

ข้าว. หนึ่ง โครงสร้างของดวงอาทิตย์

ระหว่างทางผ่านชั้นสุริยะชั้นใน กระแสพลังงานจะพบกับบริเวณที่ความทึบของก๊าซเพิ่มขึ้นอย่างมาก นี่คือเขตพาความร้อนของดวงอาทิตย์ ที่นี่พลังงานไม่ได้ถูกถ่ายโอนโดยรังสีอีกต่อไป แต่โดยการพาความร้อน เขตการพาความร้อนเริ่มต้นที่ระยะห่างประมาณ 0.7 รัศมีจากศูนย์กลางและขยายเกือบถึงพื้นผิวที่มองเห็นได้มากที่สุดของดวงอาทิตย์ (โฟโตสเฟียร์) ซึ่งการถ่ายเทของฟลักซ์พลังงานหลักจะเปล่งประกายอีกครั้ง

โฟโตสเฟียร์คือพื้นผิวที่แผ่รังสีของดวงอาทิตย์ ซึ่งมีโครงสร้างเป็นเม็ดเล็กที่เรียกว่าแกรนูล “เมล็ดพืช” แต่ละชนิดมีขนาดเกือบเท่ากับเยอรมนี และเป็นกระแสของวัตถุร้อนที่ผุดขึ้นสู่ผิวน้ำ ในโฟโตสเฟียร์ เรามักจะเห็นบริเวณที่มืดค่อนข้างเล็ก นั่นคือจุดดับบนดวงอาทิตย์ พวกมันเย็นกว่าโฟโตสเฟียร์รอบ ๆ 1500˚Сซึ่งมีอุณหภูมิถึง5800˚С เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิกับโฟโตสเฟียร์ จุดเหล่านี้จึงปรากฏเป็นสีดำสนิทเมื่อมองผ่านกล้องโทรทรรศน์ เหนือโฟโตสเฟียร์คือชั้นถัดไป ที่เรียกว่าโครโมสเฟียร์ ซึ่งเรียกว่า "ทรงกลมสี" โครโมสเฟียร์ได้ชื่อมาจากสีแดง และในที่สุด ข้างบนนั้นเป็นส่วนที่ร้อนมาก แต่ยังเป็นส่วนที่หายากมากของชั้นบรรยากาศสุริยะ - โคโรนา

2. ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงาน

ดวงอาทิตย์ของเราเป็นก้อนก๊าซเรืองแสงขนาดใหญ่ ซึ่งภายในกระบวนการที่ซับซ้อนเกิดขึ้น และเป็นผลให้พลังงานถูกปลดปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่อง พลังงานของดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกของเรา ดวงอาทิตย์ทำให้บรรยากาศและพื้นผิวโลกร้อนขึ้น ขอบคุณพลังงานแสงอาทิตย์ ลมพัด วัฏจักรของน้ำเกิดขึ้นในธรรมชาติ ทะเลและมหาสมุทรร้อนขึ้น พืชพัฒนา สัตว์มีอาหาร ต้องขอบคุณรังสีดวงอาทิตย์ที่ทำให้เชื้อเพลิงฟอสซิลมีอยู่บนโลก พลังงานแสงอาทิตย์สามารถเปลี่ยนเป็นความร้อนหรือเย็น แรงขับเคลื่อนและไฟฟ้า

ดวงอาทิตย์ระเหยน้ำออกจากมหาสมุทร ทะเล จากพื้นผิวโลก มันเปลี่ยนความชื้นนี้เป็นหยดน้ำ ก่อตัวเป็นเมฆและหมอก จากนั้นทำให้มันตกลงสู่พื้นโลกในรูปของฝน หิมะ น้ำค้างหรือน้ำค้างแข็ง ทำให้เกิดวงจรความชื้นขนาดมหึมาในชั้นบรรยากาศ

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งหมุนเวียนทั่วไปของบรรยากาศและการไหลเวียนของน้ำในมหาสมุทร อย่างที่เคยเป็นมา มันสร้างระบบขนาดมหึมาของน้ำและอากาศที่ให้ความร้อนแก่โลกของเรา โดยกระจายความร้อนไปทั่วพื้นผิวโลก

แสงแดดที่ตกลงมาบนพืชทำให้เกิดกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงกำหนดการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช ตกลงบนดิน มันกลายเป็นความร้อน ให้ความร้อน สร้างสภาพอากาศของดิน ดังนั้นให้พลังแก่เมล็ดพืช จุลินทรีย์ และสิ่งมีชีวิตในดิน ซึ่งหากไม่มีความร้อนนี้จะอยู่ในสภาวะของอะนาบิโอซิส (การจำศีล)

ดวงอาทิตย์แผ่พลังงานมหาศาลออกมา - ประมาณ 1.1x1020 kWh ต่อวินาที กิโลวัตต์ชั่วโมงคือปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการขับเคลื่อนหลอดไส้ขนาด 100 วัตต์เป็นเวลา 10 ชั่วโมง ชั้นบรรยากาศชั้นนอกของโลกสกัดกั้นพลังงานประมาณหนึ่งในล้านที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ หรือประมาณ 1,500 พันล้านล้าน (1.5 x 1018) กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี อย่างไรก็ตาม มีเพียง 47% ของพลังงานทั้งหมด หรือประมาณ 700 พันล้านล้าน (7 x 1017) kWh ที่ไปถึงพื้นผิวโลก พลังงานแสงอาทิตย์ที่เหลืออีก 30% จะถูกสะท้อนกลับเข้าไปในอวกาศ น้ำประมาณ 23% ระเหย พลังงาน 1% มาจากคลื่นและกระแสน้ำ และ 0.01% มาจากการสังเคราะห์แสงในธรรมชาติ

2.1 การวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์

ทำไมดวงอาทิตย์ถึงส่องแสงและไม่เย็นลงเป็นเวลาหลายพันล้านปี? "เชื้อเพลิง" อะไรให้พลังงานแก่เขา? นักวิทยาศาสตร์ค้นหาคำตอบสำหรับคำถามนี้มานานหลายศตวรรษ และมีเพียงช่วงต้นศตวรรษที่ 20 เท่านั้นที่พบวิธีแก้ปัญหาที่ถูกต้อง เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า เช่นเดียวกับดาวดวงอื่นๆ มันส่องแสงเนื่องจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นในส่วนลึกของมัน

หากนิวเคลียสของอะตอมของธาตุแสงรวมกันเป็นนิวเคลียสของอะตอมของธาตุที่หนักกว่า มวลของธาตุใหม่จะน้อยกว่ามวลรวมของธาตุที่ก่อตัวขึ้น มวลที่เหลือจะถูกแปลงเป็นพลังงาน ซึ่งอนุภาคที่ถูกปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาจะพัดพาไป พลังงานนี้ถูกแปลงเป็นความร้อนเกือบทั้งหมด ปฏิกิริยาดังกล่าวของการสังเคราะห์นิวเคลียสของอะตอมสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะที่ความดันสูงมากและมีอุณหภูมิสูงกว่า 10 ล้านองศาเท่านั้น นั่นคือเหตุผลที่เรียกว่าเทอร์โมนิวเคลียร์

สารหลักที่ประกอบเป็นดวงอาทิตย์คือไฮโดรเจน ซึ่งมีสัดส่วนประมาณ 71% ของมวลรวมของดาวฤกษ์ เกือบ 27% เป็นของฮีเลียมและอีก 2% ที่เหลือเป็นองค์ประกอบที่หนักกว่า เช่น คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน และโลหะ "เชื้อเพลิง" หลักของดวงอาทิตย์คือไฮโดรเจน จากอะตอมของไฮโดรเจนสี่อะตอม อันเป็นผลมาจากสายโซ่ของการเปลี่ยนแปลง อะตอมฮีเลียมหนึ่งอะตอมจะก่อตัวขึ้น และจากไฮโดรเจนแต่ละกรัมที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาจะมีการปล่อยพลังงาน 6x1011 J! บนโลก ปริมาณพลังงานนี้จะเพียงพอที่จะให้ความร้อนแก่น้ำ 1,000 ลูกบาศก์เมตร จากอุณหภูมิ 0º C ถึงจุดเดือด

2.2 ศักยภาพของพลังงานแสงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์ให้พลังงานฟรีแก่เรามากกว่าที่ใช้จริงทั่วโลกถึง 10,000 เท่า ตลาดการค้าทั่วโลกเพียงอย่างเดียวซื้อและขายพลังงานได้ไม่เกิน 85 ล้านล้าน (8.5 x 1013) กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะปฏิบัติตามกระบวนการทั้งหมด จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะบอกว่าผู้คนใช้พลังงานที่ไม่ใช่เชิงพาณิชย์มากน้อยเพียงใด (เช่น มีการรวบรวมและเผาไม้และปุ๋ยเท่าใด ใช้น้ำในการผลิตเครื่องกลหรือไฟฟ้าเท่าใด พลังงาน). ผู้เชี่ยวชาญบางคนคาดการณ์ว่าพลังงานที่ไม่ใช่เชิงพาณิชย์ดังกล่าวคิดเป็น 1 ใน 5 ของพลังงานที่ใช้ทั้งหมด แต่ถึงแม้จะเป็นความจริงก็ตาม พลังงานทั้งหมดที่มนุษย์บริโภคในระหว่างปีนั้นเป็นเพียงประมาณหนึ่งในเจ็ดพันของพลังงานแสงอาทิตย์ที่กระทบพื้นผิวโลกในช่วงเวลาเดียวกัน

ในประเทศที่พัฒนาแล้ว เช่น สหรัฐอเมริกา การใช้พลังงานอยู่ที่ประมาณ 25 ล้านล้าน (2.5 x 1013) กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี ซึ่งเท่ากับมากกว่า 260 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อคนต่อวัน ตัวเลขนี้เทียบเท่ากับการใช้หลอดไส้ 100W มากกว่าหนึ่งร้อยดวงต่อวันตลอดทั้งวัน พลเมืองอเมริกันโดยเฉลี่ยใช้พลังงานมากกว่าชาวอินเดีย 33 เท่า มากกว่าชาวจีน 13 เท่า มากกว่าชาวญี่ปุ่น 2 เท่าครึ่ง และมากกว่าชาวสวีเดน 2 เท่า

3. การใช้พลังงานแสงอาทิตย์

รังสีดวงอาทิตย์สามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานที่มีประโยชน์ได้โดยใช้ระบบสุริยะที่เรียกว่าแอคทีฟและพาสซีฟ ระบบพาสซีฟได้มาจากการออกแบบอาคารและการเลือกวัสดุก่อสร้างในลักษณะที่จะใช้พลังงานแสงอาทิตย์ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์เป็นระบบสุริยะที่ใช้งานอยู่ ปัจจุบันระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์กำลังได้รับการพัฒนา - เหล่านี้เป็นระบบที่แปลงรังสีดวงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าโดยตรง

พลังงานแสงอาทิตย์ยังถูกแปลงเป็นพลังงานที่มีประโยชน์ทางอ้อมด้วยการแปรสภาพเป็นพลังงานรูปแบบอื่น เช่น พลังงานชีวมวล ลม หรือพลังงานน้ำ พลังงานของดวงอาทิตย์ "ควบคุม" สภาพอากาศบนโลก รังสีแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ถูกดูดซับโดยมหาสมุทรและทะเล น้ำที่ร้อนขึ้น ระเหย และตกลงสู่พื้นดินในรูปของฝน "ให้อาหาร" โรงไฟฟ้าพลังน้ำ ลมที่กังหันลมต้องการเกิดจากความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของอากาศ แหล่งพลังงานหมุนเวียนอีกประเภทหนึ่งที่เกิดจากพลังงานแสงอาทิตย์คือชีวมวล พืชสีเขียวดูดซับแสงแดดอันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงทำให้เกิดสารอินทรีย์ซึ่งจะได้รับความร้อนและพลังงานไฟฟ้าในภายหลัง ดังนั้นพลังงานลม น้ำ และชีวมวลจึงเป็นอนุพันธ์ของพลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานเป็นแรงผลักดันในการผลิตใดๆ ความจริงที่ว่ามนุษย์มีพลังงานที่ค่อนข้างถูกในปริมาณมากมีส่วนสนับสนุนอย่างมากต่อการพัฒนาอุตสาหกรรมและการพัฒนาสังคม

3.1 การใช้พลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟ

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์

อาคารพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟคืออาคารที่ออกแบบมาเพื่อคำนึงถึงสภาพอากาศในท้องถิ่นให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และใช้เทคโนโลยีและวัสดุที่เหมาะสมในการให้ความร้อน ความเย็น และแสงสว่างแก่อาคารโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งรวมถึงเทคนิคและวัสดุในการก่อสร้างแบบดั้งเดิม เช่น ฉนวน พื้นแข็ง และหน้าต่างที่หันไปทางทิศใต้ ที่อยู่อาศัยดังกล่าวสามารถสร้างขึ้นได้ในบางกรณีโดยไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม ในกรณีอื่นๆ ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมที่เกิดขึ้นระหว่างการก่อสร้างสามารถชดเชยได้ด้วยต้นทุนพลังงานที่ต่ำลง อาคารพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม มีส่วนช่วยในการสร้างความเป็นอิสระด้านพลังงานและอนาคตที่สมดุลของพลังงาน

ในระบบสุริยะแบบพาสซีฟ โครงสร้างอาคารทำหน้าที่เป็นตัวสะสมรังสีแสงอาทิตย์ คำจำกัดความนี้สอดคล้องกับระบบที่ง่ายที่สุดส่วนใหญ่ที่ความร้อนถูกเก็บไว้ในอาคารผ่านผนัง เพดาน หรือพื้น นอกจากนี้ยังมีระบบที่สร้างองค์ประกอบพิเศษสำหรับการสะสมความร้อนในโครงสร้างของอาคาร (เช่น กล่องที่มีหินหรือถังหรือขวดที่บรรจุน้ำ) ระบบดังกล่าวยังจัดเป็นพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟ

3.2 การใช้พลังงานแสงอาทิตย์อย่างแข็งขัน

การใช้พลังงานแสงอาทิตย์อย่างแข็งขันจะดำเนินการโดยใช้ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์และระบบสุริยะ

3.2.1 ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์และประเภท

พื้นฐานของระบบพลังงานแสงอาทิตย์จำนวนมากคือการใช้ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ ตัวสะสมดูดซับพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์และแปลงเป็นความร้อน ซึ่งจะถูกถ่ายโอนไปยังสารหล่อเย็น (ของเหลวหรืออากาศ) จากนั้นจึงนำไปใช้เพื่อให้ความร้อนแก่อาคาร ให้ความร้อนกับน้ำ ผลิตไฟฟ้า ผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรแบบแห้ง หรือปรุงอาหาร ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์สามารถใช้ได้ในเกือบทุกกระบวนการที่ใช้ความร้อน

เทคโนโลยีการผลิตตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ถึงระดับที่ทันสมัยในทางปฏิบัติในปี 1908 เมื่อ William Bailey จาก American Carnegie Steel Company ได้คิดค้นตัวสะสมที่มีปลอกหุ้มฉนวนความร้อนและท่อทองแดง ตัวสะสมนี้คล้ายกับระบบเทอร์โมไซฟอนสมัยใหม่มาก เมื่อสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่ 1 เบลีย์ได้ขายนักสะสมเหล่านี้ไปแล้ว 4,000 คน และนักธุรกิจชาวฟลอริดาที่ซื้อสิทธิบัตรจากเขาขายนักสะสมได้เกือบ 60,000 คนในปี 1941

ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์โดยทั่วไปจะเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ไว้ในโมดูลของท่อและแผ่นโลหะที่ติดตั้งบนหลังคาของอาคาร ทาสีดำเพื่อการดูดซับรังสีสูงสุด หุ้มด้วยกระจกหรือพลาสติกและเอียงไปทางทิศใต้เพื่อรับแสงแดดสูงสุด ดังนั้นตัวสะสมจึงเป็นเรือนกระจกขนาดเล็กที่สะสมความร้อนไว้ใต้แผงกระจก เนื่องจากการแผ่รังสีแสงอาทิตย์บนพื้นผิว ตัวสะสมต้องมีพื้นที่ขนาดใหญ่

มีตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดและการออกแบบที่หลากหลายขึ้นอยู่กับการใช้งาน พวกเขาสามารถจัดหาน้ำร้อนให้ครัวเรือนสำหรับซักผ้า อาบน้ำ และทำอาหาร หรือใช้เพื่ออุ่นน้ำร้อนสำหรับเครื่องทำน้ำอุ่นที่มีอยู่ ปัจจุบันตลาดมีนักสะสมหลายรุ่น

ท่อร่วมแบบบูรณาการ

ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดที่ง่ายที่สุดคือ "ตัวเก็บประจุ" หรือ "ตัวเก็บความร้อน" ซึ่งได้รับชื่อนี้เนื่องจากตัวเก็บสะสมยังเป็นถังเก็บความร้อนซึ่งมีการให้ความร้อนและเก็บน้ำในส่วน "ครั้งเดียว" ตัวสะสมดังกล่าวใช้เพื่ออุ่นน้ำก่อน จากนั้นจึงให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ต้องการในการติดตั้งแบบเดิม เช่น เครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้แก๊ส ในสภาพบ้าน น้ำอุ่นจะเข้าสู่ถังเก็บ ซึ่งจะช่วยลดการใช้พลังงานสำหรับการให้ความร้อนในภายหลัง ตัวสะสมดังกล่าวเป็นทางเลือกที่ไม่แพงสำหรับระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์แบบแอคทีฟที่ไม่ใช้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว (ปั๊ม) ต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย และไม่มีค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน

นักสะสมแบน

ตัวสะสมแบบ Flat-plate เป็นตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้กันทั่วไปในระบบทำน้ำร้อนและทำความร้อนในครัวเรือน โดยปกติ ตัวสะสมนี้เป็นกล่องโลหะที่หุ้มฉนวนความร้อนพร้อมฝาแก้วหรือพลาสติก ซึ่งวางแผ่นดูดซับสีดำ (ตัวดูดซับ) กระจกสามารถโปร่งใสหรือเคลือบด้าน ตัวสะสมแบบแผ่นเรียบมักใช้กระจกที่มีฝ้า น้ำหนักเบา และเหล็กต่ำเท่านั้น แสงแดดกระทบแผ่นรับความร้อน และต้องขอบคุณกระจกที่ทำให้สูญเสียความร้อนลดลง ผนังด้านล่างและด้านข้างของตัวสะสมถูกปกคลุมด้วยวัสดุฉนวนความร้อน ซึ่งช่วยลดการสูญเสียความร้อนได้อีก

ตัวสะสมแบบแบนแบ่งออกเป็นของเหลวและอากาศ นักสะสมทั้งสองประเภทเคลือบหรือไม่เคลือบ

เครื่องดูดฝุ่นหลอดพลังงานแสงอาทิตย์

ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์แบบแผ่นเรียบแบบดั้งเดิมได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ในภูมิภาคที่มีสภาพอากาศที่อบอุ่นและมีแดดจ้า พวกเขาสูญเสียประสิทธิภาพอย่างรวดเร็วในวันที่เลวร้าย - ในสภาพอากาศหนาวเย็นมีเมฆมากและมีลมแรง ยิ่งไปกว่านั้น การควบแน่นและความชื้นที่เกิดจากสภาพอากาศทำให้วัสดุภายในสึกหรอก่อนเวลาอันควร ซึ่งจะนำไปสู่ประสิทธิภาพและความล้มเหลวของระบบที่ไม่ดี ข้อบกพร่องเหล่านี้ถูกกำจัดโดยใช้ตัวรวบรวมอพยพ

ตัวเก็บสุญญากาศให้ความร้อนกับน้ำในประเทศที่ต้องการน้ำที่มีอุณหภูมิสูงขึ้น รังสีสุริยะไหลผ่านท่อแก้วชั้นนอก กระทบท่อดูดซับ และเปลี่ยนเป็นความร้อน มันถูกส่งโดยของเหลวที่ไหลผ่านท่อ ตัวสะสมประกอบด้วยหลอดแก้วแบบขนานหลายแถว โดยแต่ละแถวจะติดตัวดูดซับแบบท่อ (แทนที่จะเป็นแผ่นดูดซับในตัวสะสมแบบแผ่นเรียบ) พร้อมสารเคลือบแบบเลือกสรร ของเหลวที่ให้ความร้อนจะไหลเวียนผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อนและปล่อยความร้อนไปยังน้ำที่อยู่ในถังเก็บ

สูญญากาศในหลอดแก้ว - ฉนวนกันความร้อนที่ดีที่สุดสำหรับตัวสะสม - ลดการสูญเสียความร้อนและปกป้องตัวดูดซับและท่อความร้อนจากอิทธิพลภายนอกที่ไม่พึงประสงค์ ผลลัพธ์ที่ได้คือประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมเหนือกว่าตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดอื่นๆ

เน้นนักสะสม

ตัวสะสมการโฟกัส (concentrators) ใช้พื้นผิวกระจกเพื่อรวมพลังงานแสงอาทิตย์ไว้ที่ตัวดูดซับ เรียกอีกอย่างว่า "ฮีตซิงก์" พวกมันมีอุณหภูมิที่สูงกว่าตัวสะสมแบบแผ่นเรียบมาก แต่พวกมันสามารถรวมเอาการแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงเท่านั้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำงานต่ำในสภาพอากาศที่มีหมอกหนาหรือมีเมฆมาก พื้นผิวกระจกจะเน้นแสงแดดที่สะท้อนจากพื้นผิวขนาดใหญ่ไปยังพื้นผิวที่เล็กกว่าของตัวดูดซับ ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น ในบางรุ่น รังสีดวงอาทิตย์จะกระจุกตัวที่จุดโฟกัส ในขณะที่บางรุ่น รังสีของดวงอาทิตย์จะกระจุกตัวอยู่ตามเส้นโฟกัสบางๆ ตัวรับจะอยู่ที่จุดโฟกัสหรือตามแนวเส้นโฟกัส ของเหลวถ่ายเทความร้อนผ่านตัวรับและดูดซับความร้อน คอนเดนเซอร์สะสมดังกล่าวเหมาะสมที่สุดสำหรับภูมิภาคที่มีไข้สูง - ใกล้กับเส้นศูนย์สูตรและในพื้นที่ทะเลทราย

มีตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์แบบเรียบง่ายที่มีเทคโนโลยีราคาไม่แพงสำหรับวัตถุประสงค์แคบๆ เช่น เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ (สำหรับทำอาหาร) และเครื่องกลั่นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งช่วยให้คุณได้รับน้ำกลั่นในราคาถูกจากเกือบทุกแหล่ง

เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์

พวกเขามีราคาถูกและง่ายต่อการทำ ประกอบด้วยกล่องขนาดกว้างขวาง หุ้มฉนวนอย่างดี บุด้วยวัสดุสะท้อนแสง (เช่น ฟอยล์) หุ้มด้วยกระจก และติดตั้งแผ่นสะท้อนแสงภายนอก กระทะสีดำทำหน้าที่ดูดซับความร้อนได้เร็วกว่าเครื่องครัวอลูมิเนียมหรือสแตนเลสทั่วไป เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์สามารถใช้ฆ่าเชื้อในน้ำได้โดยนำไปต้ม

มีกล่องและกระจก (พร้อมแผ่นสะท้อนแสง) เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์

เครื่องกลั่นพลังงานแสงอาทิตย์

ภาพนิ่งแสงอาทิตย์ให้น้ำกลั่นราคาถูก แม้กระทั่งน้ำเค็มหรือน้ำเสียอย่างหนักก็สามารถนำมาใช้เป็นแหล่งน้ำได้ เป็นไปตามหลักการระเหยของน้ำจากภาชนะเปิด เครื่องกลั่นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ใช้พลังงานของดวงอาทิตย์เพื่อเร่งกระบวนการนี้ ประกอบด้วยภาชนะฉนวนความร้อนสีเข้มพร้อมกระจกซึ่งเอียงเพื่อให้น้ำจืดที่ควบแน่นไหลเข้าสู่ภาชนะพิเศษ เครื่องกลั่นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็ก - ขนาดประมาณเตาในครัว - สามารถผลิตน้ำกลั่นได้มากถึงสิบลิตรในวันที่มีแดดจ้า

3.2.2 ระบบสุริยะ

ระบบน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์

น้ำร้อนเป็นประเภททั่วไปของการใช้พลังงานแสงอาทิตย์โดยตรง การติดตั้งโดยทั่วไปประกอบด้วยตัวสะสมตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปซึ่งของเหลวได้รับความร้อนจากแสงแดด เช่นเดียวกับถังเก็บน้ำร้อนที่ให้ความร้อนจากของเหลวถ่ายเทความร้อน แม้แต่ในภูมิภาคที่มีรังสีดวงอาทิตย์ค่อนข้างน้อย เช่น ยุโรปเหนือ ระบบสุริยะสามารถให้น้ำร้อนได้ 50-70% เป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับมากขึ้น ยกเว้นบางทีอาจได้รับความช่วยเหลือจากกฎระเบียบตามฤดูกาล ในยุโรปใต้ เครื่องเก็บพลังงานแสงอาทิตย์สามารถจ่ายน้ำร้อนได้ 70-90% การทำน้ำร้อนโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นวิธีที่ใช้ได้จริงและประหยัด แม้ว่าระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จะมีประสิทธิภาพ 10-15% แต่ระบบสุริยะความร้อนก็มีประสิทธิภาพ 50-90% เมื่อใช้ร่วมกับเตาเผาไม้ ความต้องการน้ำร้อนในประเทศสามารถตอบสนองความต้องการได้เกือบตลอดทั้งปีโดยไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ Thermosiphon

ระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีการไหลเวียนตามธรรมชาติ (พา) ของสารหล่อเย็นซึ่งใช้ในฤดูหนาวที่อบอุ่น (ในกรณีที่ไม่มีน้ำค้างแข็ง) เรียกว่าเทอร์โมไซฟอน โดยทั่วไป สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด แต่มีข้อดีหลายประการในแง่ของการสร้างบ้าน การไหลเวียนของเทอร์โมไซฟอนของสารหล่อเย็นเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นของน้ำเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ระบบเทอร์โมไซฟอนแบ่งออกเป็นสามส่วนหลัก:

ตัวสะสมแบบแบน (ตัวดูดซับ);

ท่อส่ง;

· ถังเก็บน้ำร้อน (บอยเลอร์)

เมื่อน้ำในตัวสะสม (ปกติจะแบน) ถูกทำให้ร้อน ตัวยกจะลอยขึ้นและเข้าไปในถังเก็บ แทนที่น้ำเย็นจะเข้าสู่ตัวสะสมจากด้านล่างของถังเก็บ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องวางตัวสะสมไว้ใต้ถังเก็บและหุ้มฉนวนท่อต่อ

การติดตั้งดังกล่าวเป็นที่นิยมในพื้นที่กึ่งเขตร้อนและเขตร้อน

ระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์

ส่วนใหญ่มักใช้สำหรับสระน้ำร้อน แม้ว่าค่าใช้จ่ายในการติดตั้งดังกล่าวจะแตกต่างกันไปตามขนาดของสระว่ายน้ำและเงื่อนไขเฉพาะอื่นๆ หากระบบสุริยะได้รับการติดตั้งเพื่อลดหรือขจัดการใช้เชื้อเพลิงหรือไฟฟ้า พวกเขาจะจ่ายเองในสองถึงสี่ปีในการประหยัดพลังงาน นอกจากนี้ ระบบทำความร้อนในสระยังช่วยให้คุณยืดเวลาฤดูกาลว่ายน้ำเป็นเวลาหลายสัปดาห์โดยไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม

ในอาคารส่วนใหญ่ การจัดวางเครื่องทำความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับสระว่ายน้ำไม่ใช่เรื่องยาก สามารถลดขนาดลงเป็นสายยางสีดำธรรมดาที่ส่งน้ำเข้าสระ สำหรับสระว่ายน้ำกลางแจ้ง คุณเพียงแค่ติดตั้งตัวดูดซับน้ำ สระว่ายน้ำในร่มต้องติดตั้งท่อร่วมมาตรฐานเพื่อให้น้ำอุ่นในฤดูหนาวเช่นกัน

เก็บความร้อนตามฤดูกาล

นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งที่อนุญาตให้ใช้ความร้อนที่สะสมในฤดูร้อนโดยตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์และจัดเก็บโดยใช้ถังเก็บขนาดใหญ่ (ที่เก็บตามฤดูกาล) ในฤดูหนาว ปัญหาที่นี่คือปริมาณของเหลวที่จำเป็นในการให้ความร้อนแก่บ้านนั้นเทียบได้กับปริมาตรของตัวบ้านเอง นอกจากนี้ ที่เก็บความร้อนต้องมีฉนวนอย่างดี เพื่อให้ถังเก็บน้ำในครัวเรือนทั่วไปสามารถเก็บความร้อนได้เกือบครึ่งปี จะต้องหุ้มฉนวนหนา 4 เมตร ดังนั้นจึงเป็นประโยชน์ที่จะทำให้ความจุขนาดใหญ่มาก ส่งผลให้อัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรลดลง

ระบบทำความร้อนแบบเขตพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ใช้ในเดนมาร์ก สวีเดน สวิตเซอร์แลนด์ ฝรั่งเศส และสหรัฐอเมริกา โมดูลพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการติดตั้งโดยตรงบนพื้นดิน หากไม่มีการจัดเก็บ การติดตั้งระบบทำความร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์สามารถครอบคลุมความต้องการความร้อนประจำปีได้ประมาณ 5% เนื่องจากการติดตั้งต้องไม่ก่อให้เกิดความร้อนเกินปริมาณขั้นต่ำ รวมถึงการสูญเสียในระบบทำความร้อนแบบกระจาย (สูงสุด 20% ระหว่างการส่ง) หากมีการเก็บความร้อนในเวลากลางวันในเวลากลางคืน การติดตั้งระบบทำความร้อนด้วยแสงอาทิตย์สามารถครอบคลุมความต้องการความร้อนได้ 10-12% รวมถึงการสูญเสียการส่งผ่านข้อมูล และการจัดเก็บความร้อนตามฤดูกาลได้ถึง 100% นอกจากนี้ยังมีความเป็นไปได้ในการรวมระบบทำความร้อนแบบเขตกับตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์แต่ละตัว ระบบทำความร้อนแบบอำเภอสามารถปิดได้ในช่วงฤดูร้อนเมื่อดวงอาทิตย์จัดหาน้ำร้อนและไม่มีความต้องการความร้อน

พลังงานแสงอาทิตย์รวมกับแหล่งพลังงานหมุนเวียนอื่นๆ

ผลลัพธ์ที่ดีคือการรวมกันของแหล่งพลังงานหมุนเวียนต่างๆ เช่น ความร้อนจากแสงอาทิตย์ร่วมกับการเก็บความร้อนตามฤดูกาลในรูปของชีวมวล หรือหากความต้องการพลังงานที่เหลือต่ำมาก สามารถใช้เชื้อเพลิงชีวภาพที่เป็นของเหลวหรือก๊าซร่วมกับหม้อไอน้ำที่มีประสิทธิภาพ นอกเหนือจากการให้ความร้อนจากแสงอาทิตย์

การผสมผสานที่น่าสนใจคือการให้ความร้อนจากแสงอาทิตย์และหม้อไอน้ำชีวมวลที่เป็นของแข็ง นอกจากนี้ยังช่วยแก้ปัญหาการจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ตามฤดูกาล การใช้ชีวมวลในฤดูร้อนไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาที่ดีที่สุด เนื่องจากประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำที่โหลดบางส่วนนั้นต่ำ นอกจากนี้ การสูญเสียในท่อค่อนข้างสูง และในระบบขนาดเล็ก การเผาไม้ในฤดูร้อนอาจไม่สะดวก ในกรณีเช่นนี้ ภาระความร้อนทั้งหมด 100% ในฤดูร้อนสามารถจัดหาได้โดยการให้ความร้อนจากแสงอาทิตย์ ในฤดูหนาว เมื่อปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์มีเพียงเล็กน้อย ความร้อนเกือบทั้งหมดเกิดจากการเผาชีวมวล

มีประสบการณ์มากมายในยุโรปกลางในการรวมการทำความร้อนจากแสงอาทิตย์และการเผาไหม้ชีวมวลเพื่อการผลิตความร้อน โดยปกติระบบสุริยะจะครอบคลุมภาระความร้อนประมาณ 20-30% และภาระหลัก (70-80%) มาจากชีวมวล การรวมกันนี้สามารถใช้ได้ทั้งในอาคารที่พักอาศัยส่วนบุคคลและในระบบทำความร้อนส่วนกลาง (เขต) ในสภาวะของยุโรปกลาง ชีวมวลประมาณ 10 ลบ.ม. (เช่น ฟืน) ก็เพียงพอที่จะให้ความร้อนแก่บ้านส่วนตัว และการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์สามารถประหยัดฟืนได้ถึง 3 ลบ.ม. ต่อปี

3.2.3 โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์

นอกจากการใช้ความร้อนจากดวงอาทิตย์โดยตรงแล้ว ในบริเวณที่มีรังสีดวงอาทิตย์ในระดับสูง ยังสามารถใช้ผลิตไอน้ำเพื่อเปลี่ยนกังหันและผลิตกระแสไฟฟ้าได้อีกด้วย การผลิตไฟฟ้าความร้อนจากแสงอาทิตย์ในปริมาณมากมีการแข่งขันค่อนข้างสูง การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมของเทคโนโลยีนี้มีขึ้นตั้งแต่ช่วงปี 1980; ตั้งแต่นั้นมาอุตสาหกรรมได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์มากกว่า 400 เมกะวัตต์ได้รับการติดตั้งโดยระบบสาธารณูปโภคของสหรัฐแล้ว โดยสามารถจ่ายไฟฟ้าให้กับประชาชน 350,000 คน และแทนที่น้ำมัน 2.3 ล้านบาร์เรลต่อปี โรงไฟฟ้าเก้าแห่งที่ตั้งอยู่ในทะเลทรายโมฮาวี (ในรัฐแคลิฟอร์เนียของสหรัฐ) มีกำลังการผลิตติดตั้ง 354 เมกะวัตต์และสะสมประสบการณ์การดำเนินงานด้านอุตสาหกรรมมายาวนานถึง 100 ปี เทคโนโลยีนี้ล้ำหน้ามากจน ตามข้อมูลอย่างเป็นทางการ มันสามารถแข่งขันกับเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าแบบดั้งเดิมในหลายพื้นที่ของสหรัฐอเมริกา ในภูมิภาคอื่น ๆ ของโลก โครงการที่จะใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฟฟ้าก็ควรจะเปิดตัวในเร็วๆ นี้ด้วย อินเดีย อียิปต์ โมร็อกโก และเม็กซิโกกำลังพัฒนาโครงการที่เกี่ยวข้อง ทุนสนับสนุนจาก Global Environment Facility (GEF) จัดหาให้ ในกรีซ สเปน และสหรัฐอเมริกา โครงการใหม่กำลังได้รับการพัฒนาโดยผู้ผลิตไฟฟ้าอิสระ

ตามวิธีการผลิตความร้อน โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์แบ่งออกเป็นเครื่องผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ (กระจก) และบ่อพลังงานแสงอาทิตย์

หัวแสงอาทิตย์

โรงไฟฟ้าดังกล่าวมุ่งเน้นพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้เลนส์และแผ่นสะท้อนแสง เนื่องจากสามารถเก็บความร้อนได้ สถานีดังกล่าวจึงสามารถผลิตไฟฟ้าได้ตามต้องการ ในเวลากลางวันหรือกลางคืนในทุกสภาพอากาศ

กระจกบานใหญ่ที่มีจุดโฟกัสหรือเส้นตรง - ทำให้แสงอาทิตย์พุ่งเข้าใส่จนน้ำกลายเป็นไอน้ำ ในขณะที่ปล่อยพลังงานเพียงพอที่จะเปลี่ยนกังหัน ลุซ คอร์ป ติดตั้งกระจกบานใหญ่ในทะเลทรายแคลิฟอร์เนีย ผลิตไฟฟ้าได้ 354 เมกะวัตต์ ระบบเหล่านี้สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพประมาณ 15%

มีหัวแสงอาทิตย์ประเภทต่อไปนี้:

1. Solar Parabolic concentrators

2. การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์แบบจาน

3. เสาพลังงานแสงอาทิตย์พร้อมตัวรับสัญญาณกลาง

บ่อพลังงานแสงอาทิตย์

กระจกปรับโฟกัสหรือโซลาร์เซลล์ไม่สามารถสร้างพลังงานในเวลากลางคืนได้ เพื่อจุดประสงค์นี้จะต้องเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ที่สะสมในระหว่างวันไว้ในถังเก็บความร้อน กระบวนการนี้เกิดขึ้นตามธรรมชาติในบ่อสุริยะที่เรียกว่า

บ่อพลังงานแสงอาทิตย์มีความเข้มข้นของเกลือสูงที่ก้นน้ำ น้ำชั้นกลางที่ไม่หมุนเวียนซึ่งความเข้มข้นของเกลือจะเพิ่มขึ้นตามความลึก และชั้นพาความร้อนที่มีความเข้มข้นของเกลือต่ำที่ผิวน้ำ แสงแดดส่องลงมาที่ผิวสระน้ำ และความร้อนยังคงอยู่ที่ชั้นล่างของน้ำเนื่องจากเกลือมีความเข้มข้นสูง น้ำที่มีความเค็มสูงซึ่งได้รับความร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดูดซับโดยก้นบ่อนั้น ไม่สามารถขึ้นได้เนื่องจากมีความหนาแน่นสูง มันยังคงอยู่ที่ด้านล่างของบ่อ ค่อยๆ ให้ความร้อนจนเกือบเดือด (ในขณะที่น้ำชั้นบนยังค่อนข้างเย็น) "น้ำเกลือ" ที่ก้นร้อนถูกใช้ทั้งกลางวันและกลางคืนเป็นแหล่งความร้อน ต้องขอบคุณกังหันน้ำหล่อเย็นออร์แกนิกพิเศษที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ ชั้นกลางของบ่อพลังงานแสงอาทิตย์ทำหน้าที่เป็นฉนวนกันความร้อน ป้องกันการพาความร้อนและการสูญเสียความร้อนจากด้านล่างสู่พื้นผิว ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างด้านล่างและพื้นผิวของน้ำในบ่อนั้นเพียงพอที่จะขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า น้ำหล่อเย็นที่ไหลผ่านท่อผ่านชั้นล่างของน้ำ จะถูกป้อนเข้าสู่ระบบแรงกินแบบปิดเพิ่มเติม ซึ่งกังหันจะหมุนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

3.3 ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

อุปกรณ์สำหรับการแปลงแสงหรือพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าโดยตรงเรียกว่า photocells (ในภาษาอังกฤษ Photovoltaics จากภาพถ่ายกรีก - แสงและชื่อของหน่วยแรงเคลื่อนไฟฟ้า - โวลต์) การแปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้าเกิดขึ้นในเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ซิลิกอน ซึ่งเมื่อถูกแสงแดดจะสร้างกระแสไฟฟ้า ด้วยการเชื่อมต่อเซลล์สุริยะเข้ากับโมดูล และในทางกลับกัน ก็สามารถสร้างสถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ได้ สถานีดังกล่าวที่ใหญ่ที่สุดจนถึงปัจจุบันคือการติดตั้ง Carris Plain ขนาด 5 เมกะวัตต์ในรัฐแคลิฟอร์เนียของสหรัฐอเมริกา ประสิทธิภาพของการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 10% อย่างไรก็ตาม เซลล์แสงอาทิตย์แต่ละเซลล์สามารถบรรลุประสิทธิภาพได้ถึง 20% หรือมากกว่า

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์นั้นง่ายต่อการจัดการและไม่มีกลไกการเคลื่อนที่ แต่เซลล์สุริยะเองก็มีอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ซับซ้อนคล้ายกับที่ใช้สำหรับการผลิตวงจรรวม เซลล์แสงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับหลักการทางกายภาพที่ว่ากระแสไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นโดยการกระทำของแสงระหว่างสารกึ่งตัวนำสองตัวที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าต่างกันซึ่งสัมผัสกัน การรวมกันขององค์ประกอบดังกล่าวก่อให้เกิดแผงเซลล์แสงอาทิตย์หรือโมดูล โมดูลโฟโตโวลตาอิกเนื่องจากคุณสมบัติทางไฟฟ้า ทำให้เกิดไฟฟ้ากระแสตรงมากกว่าไฟฟ้ากระแสสลับ มันถูกใช้ในอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่อย่างง่าย ในทางกลับกัน กระแสสลับจะเปลี่ยนทิศทางเป็นระยะๆ เป็นไฟฟ้าประเภทนี้ที่จัดหาโดยผู้ผลิตพลังงาน ใช้สำหรับเครื่องใช้และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยส่วนใหญ่ ในระบบที่ง่ายที่สุด กระแสตรงจากโมดูลโฟโตโวลตาอิกจะถูกใช้โดยตรง ในที่เดียวกันที่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ จะต้องเพิ่มอินเวอร์เตอร์เข้าไปในระบบ ซึ่งจะแปลงกระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ

ในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้า ประชากรส่วนสำคัญของโลกจะคุ้นเคยกับระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ต้องขอบคุณพวกเขา ความต้องการดั้งเดิมสำหรับการก่อสร้างโรงไฟฟ้าและระบบจำหน่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่มีราคาแพงจะหายไป เมื่อต้นทุนของเซลล์แสงอาทิตย์ลดลงและเทคโนโลยีดีขึ้น ตลาดขนาดใหญ่หลายแห่งสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์จะเปิดขึ้น ตัวอย่างเช่น เซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งในวัสดุก่อสร้างจะทำหน้าที่ระบายอากาศและให้แสงสว่างแก่บ้านเรือน สินค้าอุปโภคบริโภค ตั้งแต่เครื่องมือช่างไปจนถึงรถยนต์ จะได้รับประโยชน์จากการใช้ส่วนประกอบที่มีส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์ ยูทิลิตี้จะสามารถหาวิธีใหม่ๆ ในการใช้เซลล์แสงอาทิตย์เพื่อตอบสนองความต้องการของประชากร

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่ง่ายที่สุด ได้แก่ :

· ปั๊มพลังงานแสงอาทิตย์ - หน่วยสูบน้ำด้วยเซลล์แสงอาทิตย์เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลและปั๊มมือ พวกเขาสูบน้ำตรงเวลาที่จำเป็นที่สุด - ในวันที่อากาศแจ่มใส ปั๊มพลังงานแสงอาทิตย์ติดตั้งและใช้งานง่าย หนึ่งคนสามารถติดตั้งปั๊มขนาดเล็กได้ภายในสองสามชั่วโมง และไม่จำเป็นต้องมีประสบการณ์หรืออุปกรณ์พิเศษสำหรับสิ่งนี้

· ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบตเตอรี่ - แบตเตอรี่ถูกชาร์จโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ เก็บพลังงาน และทำให้พร้อมใช้งานได้ตลอดเวลา แม้ในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยมากที่สุดและในพื้นที่ห่างไกล พลังงานโซลาร์เซลล์ที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่สามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที่จำเป็นได้ ด้วยการสะสมของไฟฟ้า ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จึงเป็นแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้ทั้งกลางวันและกลางคืน ในทุกสภาพอากาศ ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่ใช้แบตเตอรี่จะจ่ายไฟให้แสงสว่าง เซ็นเซอร์ อุปกรณ์บันทึกเสียง เครื่องใช้ในครัวเรือน โทรศัพท์ โทรทัศน์ และเครื่องมือไฟฟ้าทั่วโลก

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้า - เมื่อจำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องหรือมีช่วงเวลาที่ต้องการมากกว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียวที่สามารถผลิตได้ ก็สามารถเสริมด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในช่วงกลางวัน โมดูลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จะตอบสนองความต้องการพลังงานรายวันและชาร์จแบตเตอรี่ เมื่อแบตเตอรี่หมด เครื่องกำเนิดไฟฟ้าของมอเตอร์จะเปิดขึ้นและทำงานจนกว่าแบตเตอรี่จะชาร์จใหม่ ในบางระบบ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะชดเชยการขาดพลังงานเมื่อความต้องการไฟฟ้าเกินความจุรวมของแบตเตอรี่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องยนต์ผลิตกระแสไฟฟ้าได้ตลอดเวลาของวัน ด้วยเหตุนี้ จึงให้แหล่งพลังงานสำรองที่ยอดเยี่ยมสำหรับการสำรองข้อมูลโมดูลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ในตอนกลางคืนหรือในวันที่มีพายุ โดยขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ ในทางกลับกัน โมดูลโซลาร์เซลล์ทำงานเงียบ ไม่ต้องบำรุงรักษา และไม่ปล่อยมลพิษสู่ชั้นบรรยากาศ การใช้เซลล์แสงอาทิตย์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าร่วมกันสามารถลดต้นทุนเริ่มต้นของระบบได้ หากไม่มีการติดตั้งสำรอง โมดูล PV และแบตเตอรี่จะต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะจ่ายไฟในเวลากลางคืน

· ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้งกับกริด - ในสภาพแวดล้อมของแหล่งจ่ายพลังงานแบบรวมศูนย์ ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่เชื่อมต่อกับกริดสามารถให้ส่วนหนึ่งของโหลดที่ต้องการได้ ในขณะที่อีกส่วนหนึ่งมาจากกริด ในกรณีนี้แบตเตอรี่จะไม่ถูกใช้งาน เจ้าของบ้านหลายพันคนทั่วโลกใช้ระบบดังกล่าว พลังงานโซลาร์เซลล์ใช้ในประเทศหรือป้อนเข้าในกริด เมื่อเจ้าของระบบต้องการไฟฟ้ามากกว่าที่ผลิตได้ - ตัวอย่างเช่น ในตอนเย็น เครือข่ายจะตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นโดยอัตโนมัติ เมื่อระบบผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าที่ใช้ในครัวเรือน ส่วนเกินจะถูกส่งไปยังกริด (ขาย) ดังนั้น เครือข่ายยูทิลิตี้จะทำหน้าที่เป็นตัวสำรองสำหรับระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ เช่น แบตเตอรี่สำหรับการติดตั้งนอกกริด

· การติดตั้งโฟโตโวลตาอิกอุตสาหกรรม - โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ทำงานอย่างเงียบ ๆ ไม่กินเชื้อเพลิงฟอสซิล และไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่ออากาศและน้ำ น่าเสียดายที่สถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ยังไม่รวมอยู่ในคลังแสงของเครือข่ายยูทิลิตี้ซึ่งสามารถอธิบายได้ด้วยคุณสมบัติ ด้วยวิธีการคำนวณต้นทุนพลังงานในปัจจุบัน ไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ยังคงมีราคาแพงกว่าการผลิตโรงไฟฟ้าแบบเดิมอย่างมาก นอกจากนี้ ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ยังผลิตพลังงานในช่วงเวลากลางวันเท่านั้น และประสิทธิภาพการทำงานขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ

4. สถาปัตยกรรมพลังงานแสงอาทิตย์

มีหลายวิธีหลักในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์อย่างอดทนในงานสถาปัตยกรรม คุณสามารถสร้างรูปแบบต่างๆ ได้มากมาย ดังนั้นจึงได้การออกแบบอาคารที่หลากหลาย ลำดับความสำคัญในการก่อสร้างอาคารที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟ ได้แก่ ทำเลที่ดีของบ้าน หน้าต่างจำนวนมากหันไปทางทิศใต้ (ในซีกโลกเหนือ) เพื่อให้ได้รับแสงแดดมากขึ้นในฤดูหนาว (และในทางกลับกัน หน้าต่างจำนวนเล็กน้อยที่หันไปทางทิศตะวันออกหรือตะวันตกเพื่อจำกัดแสงแดดที่ไม่ต้องการในฤดูร้อน) การคำนวณภาระความร้อนภายในที่ถูกต้องเพื่อหลีกเลี่ยงความผันผวนของอุณหภูมิที่ไม่ต้องการ และทำให้โครงสร้างอาคารมีฉนวนหุ้มฉนวนอย่างดีในตอนกลางคืน

ตำแหน่ง ฉนวน การวางแนวของหน้าต่าง และภาระความร้อนในอาคารจะต้องเป็นระบบเดียว เพื่อลดความผันผวนของอุณหภูมิภายใน ควรวางฉนวนไว้ที่ด้านนอกของอาคาร อย่างไรก็ตาม ในสถานที่ที่มีความร้อนภายในอย่างรวดเร็ว ซึ่งต้องการฉนวนเพียงเล็กน้อย หรือที่ความจุความร้อนต่ำ ฉนวนควรอยู่ด้านใน จากนั้นการออกแบบอาคารจะเหมาะสมที่สุดสำหรับปากน้ำ เป็นที่น่าสังเกตว่าความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างภาระความร้อนในสถานที่และฉนวนไม่เพียงนำไปสู่การประหยัดพลังงาน แต่ยังรวมถึงการประหยัดวัสดุก่อสร้างด้วย อาคารพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟเป็นสถานที่ที่สมบูรณ์แบบสำหรับการอยู่อาศัย ที่นี่คุณสัมผัสได้ถึงความเชื่อมโยงกับธรรมชาติอย่างเต็มที่ในบ้านดังกล่าวมีแสงธรรมชาติส่องเข้ามาช่วยประหยัดไฟฟ้า

การใช้แสงแดดแบบพาสซีฟทำให้เกิดความต้องการความร้อนในพื้นที่ประมาณ 15% ในอาคารทั่วไป และเป็นแหล่งประหยัดพลังงานที่สำคัญ เมื่อออกแบบอาคาร จำเป็นต้องคำนึงถึงหลักการของการสร้างพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟ เพื่อที่จะใช้พลังงานแสงอาทิตย์ให้เกิดประโยชน์สูงสุด หลักการเหล่านี้สามารถนำไปใช้ได้ทุกที่และแทบไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม

ในระหว่างการออกแบบอาคาร ควรพิจารณาการใช้ระบบสุริยะแบบแอคทีฟ เช่น ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์และแผงเซลล์แสงอาทิตย์ด้วย อุปกรณ์นี้ติดตั้งไว้ทางด้านทิศใต้ของอาคาร เพื่อเพิ่มปริมาณความร้อนสูงสุดในฤดูหนาว ควรติดตั้งตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ในยุโรปและอเมริกาเหนือที่มุมมากกว่า 50° จากแนวนอน แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบตายตัวจะได้รับปริมาณรังสีดวงอาทิตย์มากที่สุดในระหว่างปีที่มุมเอียงที่สัมพันธ์กับขอบฟ้าเท่ากับละติจูดทางภูมิศาสตร์ที่อาคารตั้งอยู่ มุมของหลังคาอาคารและการวางแนวไปทางทิศใต้เป็นสิ่งสำคัญในการออกแบบอาคาร ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับการจ่ายน้ำร้อนและแผงโซลาร์เซลล์ควรอยู่ใกล้กับสถานที่ใช้พลังงาน สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าความใกล้ชิดของห้องน้ำและห้องครัวช่วยให้คุณประหยัดในการติดตั้งระบบสุริยะแบบแอคทีฟ (ในกรณีนี้ คุณสามารถใช้ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์หนึ่งตัวสำหรับสองห้อง) และลดการสูญเสียพลังงานสำหรับการขนส่ง เกณฑ์หลักในการเลือกอุปกรณ์คือประสิทธิภาพ

บทสรุป

ปัจจุบันมีการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพียงเล็กน้อยเนื่องจากแผงโซลาร์ที่มีอยู่มีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำและมีราคาแพงมากในการผลิต อย่างไรก็ตาม เราไม่ควรละทิ้งแหล่งพลังงานสะอาดที่แทบจะไม่มีวันหมดในทันที: ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าพลังงานแสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียวสามารถครอบคลุมความต้องการพลังงานที่เป็นไปได้ทั้งหมดของมนุษยชาติในอีกหลายพันปีข้างหน้า นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ได้หลายครั้ง และโดยการวางบนหลังคาของบ้านและถัดจากนั้น เราจะให้ความร้อนสำหรับที่อยู่อาศัย น้ำร้อน และการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนแม้ในละติจูดพอสมควร ไม่ต้องพูดถึงเขตร้อน สำหรับความต้องการของอุตสาหกรรมที่ต้องใช้พลังงานจำนวนมาก คุณสามารถใช้พื้นที่รกร้างและทะเลทรายที่มีความยาวเป็นกิโลเมตร ซึ่งเรียงรายไปด้วยแผงโซลาร์เซลล์ที่ทรงพลัง แต่พลังงานแสงอาทิตย์ประสบปัญหามากมายกับการก่อสร้าง การจัดวาง และการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บนพื้นที่หลายพันตารางกิโลเมตรของพื้นผิวโลก ดังนั้นส่วนแบ่งโดยรวมของพลังงานแสงอาทิตย์จึงค่อนข้างจะค่อนข้างเจียมเนื้อเจียมตัว อย่างน้อยก็ในอนาคตอันใกล้

ปัจจุบันมีการพัฒนาโครงการอวกาศใหม่โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาดวงอาทิตย์และกำลังดำเนินการสังเกตการณ์ซึ่งมีหลายสิบประเทศเข้าร่วม ข้อมูลเกี่ยวกับกระบวนการที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ได้มาจากการใช้อุปกรณ์ที่ติดตั้งบนดาวเทียมโลกเทียมและจรวดอวกาศ บนยอดเขาและในส่วนลึกของมหาสมุทร

ควรให้ความสนใจอย่างมากกับความจริงที่ว่าการผลิตพลังงานซึ่งเป็นวิธีการที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่และการพัฒนาของมนุษยชาติ มีผลกระทบต่อธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมของมนุษย์ ในอีกด้านหนึ่ง ความร้อนและไฟฟ้าได้ฝังแน่นในชีวิตมนุษย์และการผลิตจนคนไม่สามารถจินตนาการถึงการมีอยู่ของเขาโดยปราศจากมันและสิ้นเปลืองทรัพยากรที่ไม่รู้จักหมดสิ้นไปโดยเปล่าประโยชน์ ในทางกลับกัน ผู้คนให้ความสนใจด้านเศรษฐกิจของพลังงานมากขึ้น และต้องการการผลิตพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สิ่งนี้บ่งชี้ถึงความจำเป็นในการแก้ไขปัญหาชุดหนึ่ง รวมถึงการแจกจ่ายเงินทุนเพื่อตอบสนองความต้องการของมนุษยชาติ การใช้ความสำเร็จในเศรษฐกิจของประเทศในทางปฏิบัติ การค้นหาและการพัฒนาเทคโนโลยีทางเลือกใหม่สำหรับการผลิตความร้อนและไฟฟ้า เป็นต้น

ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังศึกษาธรรมชาติของดวงอาทิตย์ ค้นหาอิทธิพลที่มีต่อโลก และทำงานเกี่ยวกับปัญหาของการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่แทบไม่มีวันหมด

รายการแหล่งที่ใช้

วรรณกรรม

1. การค้นหาสิ่งมีชีวิตในระบบสุริยะ : แปลจากภาษาอังกฤษ M.: Mir, 1988, p. 44-57

2. Zhukov G.F. ทฤษฎีทั่วไปของพลังงาน//M: 1995., p. 11-25

3. Dementiev BA เครื่องปฏิกรณ์พลังงานนิวเคลียร์ ม., 1984, น. 106-111

4. โรงไฟฟ้าพลังความร้อนและนิวเคลียร์ ไดเรกทอรี หนังสือ. 3. ม. , 2528 น. 69-93

5. พจนานุกรมสารานุกรมของนักดาราศาสตร์รุ่นเยาว์ M.: Pedagogy, 1980, p. 11-23

6. Vidyapin V.I. , Zhuravleva G.P. ฟิสิกส์. ทฤษฎีทั่วไป.//M: 2005, p. 166-174

7. Dagaev M. M. Astrophysics.// M: 1987, p. 55-61

8. Timoshkin S. E. พลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ ม., 1966, น. 163-194

9. Illarionov A. G. ธรรมชาติของพลังงาน.//M: 1975., p. 98-105

ชีวิตของคนสมัยใหม่นั้นคิดไม่ถึงโดยไม่มีพลังงาน ไฟฟ้าดับดูเหมือนจะเป็นความหายนะ คนที่ไม่ได้จินตนาการถึงชีวิตโดยปราศจากการขนส่งอีกต่อไป และการทำอาหาร เช่น อาหารบนกองไฟ ไม่ใช่บนเตาแก๊สหรือเตาไฟฟ้าที่สะดวก เป็นงานอดิเรกอยู่แล้ว

จนถึงปัจจุบัน เราใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล (น้ำมัน ก๊าซ ถ่านหิน) เพื่อสร้างพลังงาน แต่เงินสำรองของพวกเขาบนโลกของเรามีจำกัด และไม่ใช่วันนี้หรือพรุ่งนี้ที่มันจะหมดลง จะทำอย่างไร? คำตอบมีอยู่แล้ว - เพื่อค้นหาแหล่งพลังงานอื่นที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม ทางเลือก แหล่งพลังงานที่ไม่สิ้นสุด

แหล่งพลังงานทางเลือกเหล่านี้ ได้แก่ แสงอาทิตย์และลม

การใช้พลังงานแสงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์- ผู้จัดหาพลังงานที่ทรงพลังที่สุด เราใช้บางอย่างเนื่องจากลักษณะทางสรีรวิทยาของเรา แต่หลายล้าน พันล้านกิโลวัตต์ สูญเปล่าและหายไปในความมืด ทุกๆ วินาที ดวงอาทิตย์ให้พลังงานแก่โลก 80,000 พันล้านกิโลวัตต์ ซึ่งมากกว่าโรงไฟฟ้าทั้งหมดในโลกหลายเท่าตัว

ลองนึกภาพประโยชน์ของการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่จะนำมาสู่มนุษยชาติ:

. อินฟินิตี้ในเวลา. นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าดวงอาทิตย์จะไม่ดับไปอีกสองสามพันล้านปี และนี่หมายความว่าจะเพียงพอสำหรับศตวรรษของเราและสำหรับลูกหลานที่อยู่ห่างไกลของเรา

. ภูมิศาสตร์. ไม่มีที่ใดในโลกของเราที่ดวงอาทิตย์จะไม่ส่องแสง ที่ไหนสักแห่งที่สว่างกว่า ที่ไหนสักแห่งที่หรี่ลง แต่ดวงอาทิตย์มีอยู่ทุกหนทุกแห่ง ซึ่งหมายความว่าจะไม่จำเป็นต้องห่อหุ้มโลกด้วยใยลวดที่ไม่มีที่สิ้นสุด พยายามส่งกระแสไฟฟ้าไปยังมุมที่ห่างไกลของโลก

. ปริมาณ. มีพลังงานแสงอาทิตย์เพียงพอสำหรับทุกคน แม้ว่าใครบางคนจะเริ่มเก็บสะสมพลังงานดังกล่าวไว้ในอนาคตอย่างไร้ขีดจำกัด แต่ก็จะไม่เปลี่ยนแปลงอะไร เพียงพอสำหรับชาร์จแบตเตอรี่และอาบแดดบนชายหาด

. ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ. ไม่จำเป็นต้องใช้เงินในการซื้อฟืน ถ่านหิน น้ำมันเบนซินอีกต่อไป แสงแดดอิสระจะรับผิดชอบในการทำงานของการจ่ายน้ำและรถยนต์ เครื่องปรับอากาศและทีวี ตู้เย็นและคอมพิวเตอร์

. เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม. การตัดไม้ทำลายป่าทั้งหมดจะกลายเป็นเรื่องในอดีต ไม่จำเป็นต้องให้ความร้อนกับเตาเผา สร้าง "เชอร์โนบิล" และ "ฟุกุชิมะ" ถัดไป เผาน้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมัน ทำไมต้องใช้ความพยายามอย่างมากในการทำลายธรรมชาติในเมื่อมีแหล่งพลังงานที่สวยงามและไม่รู้จักเหนื่อยบนท้องฟ้า - ดวงอาทิตย์

โชคดีที่นี่ไม่ใช่ความฝัน นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าภายในปี 2020 กระแสไฟฟ้า 15% ในยุโรปจะได้รับจากแสงอาทิตย์ และนี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้น

พลังงานแสงอาทิตย์ใช้ที่ไหน?

. แผงโซลาร์เซลล์. แบตเตอรี่ที่ติดตั้งบนหลังคาบ้านจะไม่ทำให้ใครแปลกใจอีกต่อไป โดยการดูดซับพลังงานของดวงอาทิตย์ พวกมันแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ในแคลิฟอร์เนีย โครงการบ้านใหม่ใดๆ จำเป็นต้องใช้แผงโซลาร์เซลล์ และในฮอลแลนด์ เมือง Herhugovard ถูกเรียกว่า "เมืองแห่งดวงอาทิตย์" เพราะที่นี่ทุกบ้านมีแผงโซลาร์เซลล์

. ขนส่ง.

ยานอวกาศทั้งหมดในระหว่างการบินแบบอิสระได้จัดหากระแสไฟฟ้าจากพลังงานของดวงอาทิตย์

รถพลังงานแสงอาทิตย์. รุ่นแรกของรถคันนี้เปิดตัวในปี 2498 และในปี 2549 บริษัท Venturi ของฝรั่งเศสได้เปิดตัวการผลิตรถยนต์ "พลังงานแสงอาทิตย์" แบบอนุกรม ลักษณะของมันยังเจียมเนื้อเจียมตัว: การเดินทางด้วยตนเองเพียง 110 กิโลเมตรและความเร็วไม่เกิน 120 กม. / ชม. แต่ผู้นำระดับโลกในอุตสาหกรรมยานยนต์เกือบทั้งหมดกำลังพัฒนารถยนต์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในเวอร์ชันของตนเอง

. โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์.

. แกดเจ็ต. ตอนนี้มีที่ชาร์จสำหรับอุปกรณ์จำนวนมากที่ทำงานบนดวงอาทิตย์

ประเภทของพลังงานแสงอาทิตย์ (โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์)

ปัจจุบันมีการพัฒนาโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ (SPP) หลายประเภท:

. ทาวเวอร์. หลักการทำงานนั้นง่าย กระจกบานใหญ่ (เฮลิโอสแตท) จะหมุนตามดวงอาทิตย์และนำรังสีของดวงอาทิตย์ไปยังอ่างระบายความร้อนที่เต็มไปด้วยน้ำ นอกจากนี้ ทุกสิ่งทุกอย่างเกิดขึ้นได้เช่นเดียวกับในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั่วไป: น้ำเดือด กลายเป็นไอน้ำ ไอน้ำจะเปลี่ยนกังหันที่ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หลังผลิตกระแสไฟฟ้า

. ก้าน. หลักการทำงานคล้ายกับหอคอย ความแตกต่างอยู่ในการออกแบบนั่นเอง ประการแรกไม่มีการใช้กระจกหนึ่งบาน แต่มีกระจกหลายบานคล้ายกับจานขนาดใหญ่ กระจกถูกติดตั้งตามแนวรัศมีรอบเครื่องรับ

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แต่ละแผ่นสามารถมีโมดูลที่คล้ายกันได้หลายโมดูลในคราวเดียว

. ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์(ใช้แบตเตอรี่ภาพถ่าย)

. SES พร้อมหัวพาราโบลารางน้ำ. กระจกเงาขนาดใหญ่ที่มีรูปร่างเป็นทรงกระบอกซึ่งติดตั้งท่อที่มีสารหล่อเย็นไว้ที่จุดโฟกัสของพาราโบลา (ส่วนใหญ่มักใช้น้ำมัน) น้ำมันถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิที่ต้องการและให้ความร้อนกับน้ำ

. เครื่องดูดฝุ่นพลังงานแสงอาทิตย์. ที่ดินมีหลังคากระจก อากาศและดินด้านล่างร้อนขึ้น กังหันแบบพิเศษขับลมอุ่นไปยังหอรับใกล้กับที่ติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ไฟฟ้าเกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิ

การใช้พลังงานลม

แหล่งพลังงานทดแทนและพลังงานหมุนเวียนอีกประเภทหนึ่งคือลม ยิ่งลมแรงมากเท่าไรก็ยิ่งสร้างพลังงานจลน์มากขึ้นเท่านั้น และพลังงานจลน์สามารถแปลงเป็นพลังงานกลหรือพลังงานไฟฟ้าได้เสมอ

พลังงานกลที่ได้จากลมถูกใช้มาอย่างยาวนาน ตัวอย่างเช่น เมื่อบดเมล็ดพืช (กังหันลมที่มีชื่อเสียง) หรือสูบน้ำ

พลังงานลมยังใช้:

กังหันลมที่ผลิตกระแสไฟฟ้า ใบมีดจะชาร์จแบตเตอรี่จากที่จ่ายกระแสไฟให้กับตัวแปลง ที่นี่กระแสตรงจะถูกแปลงเป็นกระแสสลับ

ขนส่ง. มีรถที่ใช้พลังงานลมอยู่แล้ว การติดตั้งลมพิเศษ (ว่าว) ช่วยให้เรือน้ำสามารถเคลื่อนย้ายได้

ประเภทของพลังงานลม (ฟาร์มกังหันลม)

. พื้น- ประเภทที่พบบ่อยที่สุด ฟาร์มกังหันลมดังกล่าวติดตั้งบนเนินเขาหรือเนินเขา

. นอกชายฝั่ง. พวกมันถูกสร้างขึ้นในน้ำตื้น ห่างจากชายฝั่งพอสมควร ไฟฟ้าถูกนำเข้าสู่พื้นดินโดยใช้สายเคเบิลใต้น้ำ

. ชายฝั่งทะเล- ติดตั้งในระยะห่างจากทะเลหรือมหาสมุทร ฟาร์มกังหันลมชายฝั่งใช้พลังของสายลม

. ลอยตัว. กังหันลมลอยน้ำเครื่องแรกได้รับการติดตั้งในปี 2008 นอกชายฝั่งอิตาลี เครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกติดตั้งบนแพลตฟอร์มพิเศษ

. ฟาร์มกังหันลมทะยานวางไว้บนที่สูงบนหมอนพิเศษที่ทำจากวัสดุที่ไม่ติดไฟและเติมฮีเลียม ไฟฟ้าจ่ายให้กับพื้นด้วยเชือก

อนาคตและการพัฒนา

แผนระยะยาวที่ร้ายแรงที่สุดสำหรับการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ถูกกำหนดโดยจีน ซึ่งภายในปี 2020 มีแผนที่จะเป็นผู้นำระดับโลกในด้านนี้ กลุ่มประเทศ EEC กำลังพัฒนาแนวคิดที่จะทำให้สามารถรับไฟฟ้าได้มากถึง 20% จากแหล่งพลังงานทางเลือก กระทรวงพลังงานสหรัฐเรียกตัวเลขที่เล็กลง - ภายในปี 2578 ถึง 14% มี SES ในรัสเซีย หนึ่งในอุปกรณ์ที่ทรงพลังที่สุดได้รับการติดตั้งใน Kislovodsk

สำหรับการใช้พลังงานลม ต่อไปนี้คือตัวเลขบางส่วน สมาคมพลังงานลมแห่งยุโรป (European Wind Energy Association) ได้เผยแพร่ข้อมูลที่แสดงว่ากังหันลมผลิตไฟฟ้าให้กับหลายประเทศทั่วโลก ดังนั้นในเดนมาร์ก 20% ของการใช้ไฟฟ้าที่ได้รับจากการติดตั้งดังกล่าวในโปรตุเกสและสเปน - 11% ในไอร์แลนด์ - 9% ในเยอรมนี - 7%

ปัจจุบัน ฟาร์มกังหันลมได้รับการติดตั้งในกว่า 50 ประเทศทั่วโลก และกำลังการผลิตเพิ่มขึ้นทุกปี

หน้าแรก > บทคัดย่อ

สถาบันการศึกษาเทศบาล "Lyceum No. 43"

การใช้งาน
พลังงานแสงอาทิตย์

สมบูรณ์:นักเรียนเกรด 8A Nikulin Alexey ตรวจสอบแล้ว: Vlaskina Maria Nikolaevna

Saransk, 2008

การแนะนำ

พลังงานของดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกของเรา ดวงอาทิตย์ทำให้บรรยากาศและพื้นผิวโลกร้อนขึ้น ขอบคุณพลังงานแสงอาทิตย์ ลมพัด วัฏจักรของน้ำเกิดขึ้นในธรรมชาติ ทะเลและมหาสมุทรร้อนขึ้น พืชพัฒนา สัตว์มีอาหาร ต้องขอบคุณรังสีดวงอาทิตย์ที่ทำให้เชื้อเพลิงฟอสซิลมีอยู่บนโลก พลังงานแสงอาทิตย์สามารถเปลี่ยนเป็นความร้อนหรือเย็น แรงขับเคลื่อนและไฟฟ้า

พลังงานแสงอาทิตย์เข้าสู่โลกมากแค่ไหน?

ดวงอาทิตย์แผ่พลังงานมหาศาลออกมา - ประมาณ 1.1x1020 kWh ต่อวินาที กิโลวัตต์ชั่วโมงคือปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการขับเคลื่อนหลอดไส้ขนาด 100 วัตต์เป็นเวลา 10 ชั่วโมง ชั้นบรรยากาศชั้นนอกของโลกสกัดกั้นพลังงานประมาณหนึ่งในล้านที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ หรือประมาณ 1,500 พันล้านล้าน (1.5 x 1018) กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการสะท้อนกลับ การกระเจิง และการดูดซับโดยก๊าซในชั้นบรรยากาศและละอองลอย มีเพียง 47% ของพลังงานทั้งหมด หรือประมาณ 700 พันล้านล้าน (7 x 1017) kWh ที่ไปถึงพื้นผิวโลก

การใช้พลังงานแสงอาทิตย์

ในพื้นที่ส่วนใหญ่ของโลก ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่กระทบหลังคาและผนังของอาคารนั้นสูงเกินกว่าการใช้พลังงานประจำปีของผู้อาศัยในอาคารเหล่านี้ การใช้แสงแดดและความร้อนเป็นวิธีที่สะอาด เรียบง่าย และเป็นธรรมชาติในการรับพลังงานทุกรูปแบบที่เราต้องการ ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์สามารถให้ความร้อนแก่บ้านเรือนและอาคารพาณิชย์ และ/หรือจัดหาน้ำร้อนให้กับพวกเขา แสงแดดที่มีกระจกโค้งพาราโบลา (ตัวสะท้อนแสง) ใช้สร้างความร้อน (ที่มีอุณหภูมิสูงถึงหลายพันองศาเซลเซียส) ใช้สำหรับทำความร้อนหรือผลิตกระแสไฟฟ้า นอกจากนี้ยังมีอีกวิธีหนึ่งในการผลิตพลังงานด้วยความช่วยเหลือของเทคโนโลยีสุริยะ - โซลาร์เซลล์ เซลล์แสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์ที่แปลงรังสีดวงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าโดยตรง รังสีสุริยะสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานที่ใช้งานได้โดยใช้ระบบสุริยะที่เรียกว่าแอคทีฟและพาสซีฟ ระบบสุริยะแบบแอคทีฟ ได้แก่ ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์และเซลล์แสงอาทิตย์ ระบบ Passive ได้มาจากการออกแบบอาคารและเลือกวัสดุก่อสร้างเพื่อให้ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ให้เกิดประโยชน์สูงสุด พลังงานแสงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานที่มีประโยชน์และโดยทางอ้อมและแปรสภาพเป็นพลังงานรูปแบบอื่น เช่น พลังงานชีวมวล ลม หรือพลังงานน้ำ พลังงานของดวงอาทิตย์ "ควบคุม" สภาพอากาศบนโลก รังสีแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ถูกดูดซับโดยมหาสมุทรและทะเล น้ำที่ร้อนขึ้น ระเหย และตกลงสู่พื้นดินในรูปของฝน "ให้อาหาร" โรงไฟฟ้าพลังน้ำ ลมที่กังหันลมต้องการเกิดจากความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของอากาศ แหล่งพลังงานหมุนเวียนอีกประเภทหนึ่งที่เกิดจากพลังงานแสงอาทิตย์คือชีวมวล พืชสีเขียวดูดซับแสงแดดอันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงทำให้เกิดสารอินทรีย์ซึ่งจะได้รับความร้อนและพลังงานไฟฟ้าในภายหลัง ดังนั้นพลังงานลม น้ำ และชีวมวลจึงเป็นอนุพันธ์ของพลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟ

อาคารพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟคืออาคารที่ออกแบบมาเพื่อคำนึงถึงสภาพอากาศในท้องถิ่นให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และใช้เทคโนโลยีและวัสดุที่เหมาะสมในการให้ความร้อน ความเย็น และแสงสว่างแก่อาคารโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งรวมถึงเทคนิคและวัสดุในการก่อสร้างแบบดั้งเดิม เช่น ฉนวน พื้นแข็ง และหน้าต่างที่หันไปทางทิศใต้ ที่อยู่อาศัยดังกล่าวสามารถสร้างขึ้นได้ในบางกรณีโดยไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม ในกรณีอื่นๆ ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมที่เกิดขึ้นระหว่างการก่อสร้างสามารถชดเชยได้ด้วยต้นทุนพลังงานที่ต่ำลง อาคารพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมซึ่งมีส่วนช่วยในการสร้างความเป็นอิสระของพลังงานและอนาคตที่สมดุลของพลังงาน ในระบบสุริยะแบบพาสซีฟ โครงสร้างอาคารเองทำหน้าที่เป็นตัวสะสมของรังสีดวงอาทิตย์ คำจำกัดความนี้สอดคล้องกับระบบที่ง่ายที่สุดส่วนใหญ่ที่ความร้อนถูกเก็บไว้ในอาคารผ่านผนัง เพดาน หรือพื้น นอกจากนี้ยังมีระบบที่สร้างองค์ประกอบพิเศษสำหรับการสะสมความร้อนในโครงสร้างของอาคาร (เช่น กล่องที่มีหินหรือถังหรือขวดที่บรรจุน้ำ) ระบบดังกล่าวยังจัดเป็นพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟ อาคารพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟเป็นสถานที่ที่สมบูรณ์แบบสำหรับการอยู่อาศัย ที่นี่คุณสัมผัสได้ถึงความเชื่อมโยงกับธรรมชาติอย่างเต็มที่ในบ้านดังกล่าวมีแสงธรรมชาติส่องเข้ามาช่วยประหยัดไฟฟ้า

เรื่องราว

ในอดีต การออกแบบอาคารได้รับอิทธิพลจากสภาพภูมิอากาศในท้องถิ่นและความพร้อมของวัสดุก่อสร้าง ต่อมา มนุษยชาติได้แยกตัวออกจากธรรมชาติ ตามเส้นทางของการปกครองและควบคุมมัน เส้นทางนี้นำไปสู่อาคารประเภทเดียวกันเกือบทุกพื้นที่ ใน พ.ศ. 100 อี นักประวัติศาสตร์ Pliny the Younger สร้างบ้านพักฤดูร้อนในอิตาลีตอนเหนือ หนึ่งในห้องที่มีหน้าต่างทำด้วยไมกาแบบบาง ห้องนั้นอบอุ่นกว่าห้องอื่นและต้องการไม้น้อยกว่าเพื่อให้ความร้อน ในโรงอาบน้ำโรมันอันโด่งดังในศิลปะ I-IV น. อี หน้าต่างบานใหญ่ที่หันไปทางทิศใต้ได้รับการติดตั้งเป็นพิเศษเพื่อให้ความร้อนจากแสงอาทิตย์เข้าสู่อาคารมากขึ้น โดย วีอาร์ท ห้องพลังงานแสงอาทิตย์ในบ้านและอาคารสาธารณะกลายเป็นเรื่องธรรมดาที่ Justinian Code ได้แนะนำ "สิทธิในดวงอาทิตย์" เพื่อรับประกันการเข้าถึงดวงอาทิตย์ของแต่ละบุคคล ในศตวรรษที่ 19 เรือนกระจกได้รับความนิยมอย่างมากซึ่งเป็นที่นิยมในการเดินเล่นภายใต้ร่มเงาของต้นไม้เขียวชอุ่ม เนื่องจากไฟฟ้าดับในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ในช่วงปลายปี 1947 ในสหรัฐอเมริกา อาคารที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟจึงเข้ามาแทนที่ ความต้องการมหาศาลดังกล่าว บริษัท Libbey-Owens-Ford Glass Company ได้ตีพิมพ์หนังสือชื่อ "Your Solar Home" ที่มีการออกแบบอาคารพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดีที่สุด 49 แบบ ในช่วงกลางทศวรรษ 1950 สถาปนิก Frank Bridgers ได้ออกแบบอาคารสำนักงานพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟแห่งแรกของโลก ระบบสุริยะสำหรับน้ำร้อนที่ติดตั้งในนั้นทำงานได้อย่างราบรื่นตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ตัวอาคาร Bridgers-Paxton มีชื่ออยู่ใน National Historic Register ของประเทศว่าเป็นอาคารสำนักงานที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์แห่งแรกของโลก ราคาน้ำมันที่ตกต่ำหลังสงครามโลกครั้งที่ 2 เบี่ยงเบนความสนใจของสาธารณชนจากอาคารพลังงานแสงอาทิตย์และปัญหาด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ตั้งแต่กลางทศวรรษ 1990 ตลาดได้เปลี่ยนทัศนคติที่มีต่อนิเวศวิทยาและการใช้พลังงานหมุนเวียน และมีแนวโน้มในการก่อสร้างซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยการผสมผสานระหว่างการออกแบบอาคารในอนาคตกับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ

ระบบสุริยะแบบพาสซีฟ

มีหลายวิธีหลักในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์อย่างอดทนในงานสถาปัตยกรรม คุณสามารถสร้างรูปแบบต่างๆ ได้มากมาย ดังนั้นจึงได้การออกแบบอาคารที่หลากหลาย ลำดับความสำคัญในการก่อสร้างอาคารที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟ ได้แก่ ทำเลที่ดีของบ้าน หน้าต่างจำนวนมากหันไปทางทิศใต้ (ในซีกโลกเหนือ) เพื่อให้ได้รับแสงแดดมากขึ้นในฤดูหนาว (และในทางกลับกัน หน้าต่างจำนวนเล็กน้อยที่หันไปทางทิศตะวันออกหรือตะวันตกเพื่อจำกัดแสงแดดที่ไม่ต้องการในฤดูร้อน) การคำนวณภาระความร้อนภายในที่ถูกต้องเพื่อหลีกเลี่ยงความผันผวนของอุณหภูมิที่ไม่ต้องการและทำให้โครงสร้างอาคารมีฉนวนหุ้มฉนวนอย่างดีในเวลากลางคืน ตำแหน่ง ฉนวน การวางแนวของหน้าต่าง และภาระความร้อนในห้องจะต้องเป็นระบบเดียว เพื่อลดความผันผวนของอุณหภูมิภายใน ควรวางฉนวนไว้ที่ด้านนอกของอาคาร อย่างไรก็ตาม ในสถานที่ที่มีความร้อนภายในอย่างรวดเร็ว ซึ่งต้องการฉนวนเพียงเล็กน้อย หรือที่ความจุความร้อนต่ำ ฉนวนควรอยู่ด้านใน จากนั้นการออกแบบอาคารจะเหมาะสมที่สุดสำหรับปากน้ำ เป็นที่น่าสังเกตว่าความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างภาระความร้อนในสถานที่และฉนวนไม่เพียงนำไปสู่การประหยัดพลังงาน แต่ยังรวมถึงการประหยัดวัสดุก่อสร้างด้วย

สถาปัตยกรรมพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานแสงอาทิตย์แบบแอคทีฟ
ระบบ

การใช้ระบบสุริยะแบบแอคทีฟ (ดูด้านล่าง) เช่น ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์และแผงเซลล์แสงอาทิตย์ควรพิจารณาในการออกแบบอาคารด้วย อุปกรณ์นี้ติดตั้งไว้ทางด้านทิศใต้ของอาคาร เพื่อเพิ่มปริมาณความร้อนสูงสุดในฤดูหนาว ควรติดตั้งตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ในยุโรปและอเมริกาเหนือที่มุมมากกว่า 50° จากแนวนอน แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบตายตัวจะได้รับปริมาณรังสีดวงอาทิตย์มากที่สุดในระหว่างปีที่มุมเอียงที่สัมพันธ์กับขอบฟ้าเท่ากับละติจูดทางภูมิศาสตร์ที่อาคารตั้งอยู่ มุมของหลังคาอาคารและการวางแนวไปทางทิศใต้เป็นสิ่งสำคัญในการออกแบบอาคาร ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับการจ่ายน้ำร้อนและแผงโซลาร์เซลล์ควรอยู่ใกล้กับสถานที่ใช้พลังงาน สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าความใกล้ชิดของห้องน้ำและห้องครัวช่วยให้คุณประหยัดในการติดตั้งระบบสุริยะแบบแอคทีฟ (ในกรณีนี้ คุณสามารถใช้ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์หนึ่งตัวสำหรับสองห้อง) และลดการสูญเสียพลังงานสำหรับการขนส่ง เกณฑ์หลักในการเลือกอุปกรณ์คือประสิทธิภาพ

สรุป

การใช้แสงแดดแบบพาสซีฟทำให้เกิดความต้องการความร้อนในพื้นที่ประมาณ 15% ในอาคารทั่วไป และเป็นแหล่งประหยัดพลังงานที่สำคัญ เมื่อออกแบบอาคาร จำเป็นต้องคำนึงถึงหลักการของการสร้างพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟ เพื่อที่จะใช้พลังงานแสงอาทิตย์ให้เกิดประโยชน์สูงสุด หลักการเหล่านี้สามารถนำไปใช้ได้ทุกที่และแทบไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม

นักสะสมพลังงานแสงอาทิตย์

ตั้งแต่สมัยโบราณ มนุษย์ได้ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในการทำน้ำร้อน พื้นฐานของระบบพลังงานแสงอาทิตย์จำนวนมากคือการใช้ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ ตัวสะสมดูดซับพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์และแปลงเป็นความร้อน ซึ่งจะถูกถ่ายโอนไปยังสารหล่อเย็น (ของเหลวหรืออากาศ) จากนั้นจึงนำไปใช้เพื่อให้ความร้อนแก่อาคาร ให้ความร้อนกับน้ำ ผลิตไฟฟ้า ผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรแบบแห้ง หรือปรุงอาหาร ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์สามารถใช้ได้ในเกือบทุกกระบวนการที่ใช้ความร้อนสำหรับอาคารที่พักอาศัยหรืออพาร์ตเมนต์ทั่วไปในยุโรปและอเมริกาเหนือ น้ำร้อนเป็นกระบวนการในครัวเรือนที่ใช้พลังงานมากเป็นอันดับสอง สำหรับบ้านหลายหลัง แม้จะใช้พลังงานมากที่สุดก็ตาม การใช้พลังงานแสงอาทิตย์สามารถลดต้นทุนการทำน้ำร้อนในประเทศได้ 70% ตัวสะสมจะอุ่นน้ำก่อน จากนั้นจึงป้อนเข้าคอลัมน์หรือหม้อต้มแบบดั้งเดิม โดยให้น้ำร้อนถึงอุณหภูมิที่ต้องการ ส่งผลให้ประหยัดต้นทุนได้มาก ระบบดังกล่าวติดตั้งง่ายและแทบไม่ต้องบำรุงรักษาใดๆ เลย ปัจจุบัน ระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ถูกใช้ในบ้านส่วนตัว อาคารอพาร์ตเมนต์ โรงเรียน โรงล้างรถ โรงพยาบาล ร้านอาหาร เกษตรกรรม และอุตสาหกรรม สถานประกอบการเหล่านี้ทั้งหมดมีบางอย่างที่เหมือนกัน: ใช้น้ำร้อน เจ้าของบ้านและผู้นำธุรกิจได้เห็นแล้วว่าระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์นั้นคุ้มค่าและสามารถตอบสนองความต้องการน้ำร้อนในภูมิภาคใดก็ได้ของโลก

เรื่องราว

ผู้คนได้ให้ความร้อนแก่น้ำด้วยความช่วยเหลือของดวงอาทิตย์ตั้งแต่สมัยโบราณ ก่อนที่เชื้อเพลิงฟอสซิลจะเข้ามาเป็นผู้นำในพลังงานของโลก หลักการของความร้อนจากแสงอาทิตย์เป็นที่รู้จักกันดีมานับพันปีแล้ว พื้นผิวทาสีดำจะร้อนขึ้นมากในแสงแดด ขณะที่พื้นผิวสีอ่อนจะร้อนน้อยกว่า พื้นผิวสีขาวจะร้อนน้อยกว่าพื้นผิวอื่นๆ คุณสมบัตินี้ใช้ในตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่มีชื่อเสียงที่สุดที่ใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์โดยตรง นักสะสมได้รับการพัฒนาเมื่อประมาณสองร้อยปีที่แล้ว นักสะสมที่มีชื่อเสียงที่สุดเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2310 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวสวิสชื่อ Horace de Saussure ต่อมาถูกใช้สำหรับทำอาหารโดย Sir John Herschel ระหว่างการเดินทางไปแอฟริกาใต้ในช่วงทศวรรษที่ 1830 เคสและท่อทองแดง ตัวสะสมนี้คล้ายกับระบบเทอร์โมไซฟอนสมัยใหม่มาก (ดูด้านล่าง) เมื่อสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่ 1 เบลีย์ได้ขายนักสะสมเหล่านี้ไปแล้ว 4,000 คน และนักธุรกิจชาวฟลอริดาที่ซื้อสิทธิบัตรจากเขาขายนักสะสมได้เกือบ 60,000 คนในปี 1941 การปันส่วนทองแดงในสหรัฐอเมริกาในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองทำให้ตลาดเครื่องทำความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ลดลงอย่างรวดเร็ว ก่อนเกิดวิกฤตน้ำมันทั่วโลกในปี 2516 อุปกรณ์เหล่านี้ถูกลืมเลือน อย่างไรก็ตาม วิกฤตครั้งนี้ได้ปลุกความสนใจใหม่ในแหล่งพลังงานทางเลือก ส่งผลให้ความต้องการพลังงานแสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นด้วย หลายประเทศให้ความสนใจอย่างมากในการพัฒนาพื้นที่นี้ ประสิทธิภาพของระบบทำความร้อนด้วยแสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1970 ด้วยการใช้กระจกเทมเปอร์ที่มีปริมาณธาตุเหล็กลดลง (ซึ่งส่งพลังงานแสงอาทิตย์มากกว่ากระจกธรรมดา) เพื่อครอบคลุมตัวสะสม ฉนวนกันความร้อนที่ได้รับการปรับปรุง และการเคลือบแบบเลือกสรรที่ทนทาน

ประเภทของตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์

ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์โดยทั่วไปจะเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ไว้ในโมดูลของท่อและแผ่นโลหะที่ติดตั้งบนหลังคาของอาคาร ทาสีดำเพื่อการดูดซับรังสีสูงสุด หุ้มด้วยกระจกหรือพลาสติกและเอียงไปทางทิศใต้เพื่อรับแสงแดดสูงสุด ดังนั้นตัวสะสมจึงเป็นเรือนกระจกขนาดเล็กที่สะสมความร้อนไว้ใต้แผงกระจก เนื่องจากรังสีสุริยะกระจายไปทั่วพื้นผิว ตัวสะสมจึงต้องมีพื้นที่ขนาดใหญ่ มี Solar Collector หลายขนาดและดีไซน์ตามการใช้งาน พวกเขาสามารถจัดหาน้ำร้อนให้ครัวเรือนสำหรับซักผ้า อาบน้ำ และทำอาหาร หรือใช้เพื่ออุ่นน้ำร้อนสำหรับเครื่องทำน้ำอุ่นที่มีอยู่ ปัจจุบันตลาดมีนักสะสมหลายรุ่น พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภท ตัวอย่างเช่น ตัวสะสมหลายประเภทมีความโดดเด่นตามอุณหภูมิที่ให้: ตัวสะสมอุณหภูมิต่ำผลิตความร้อนคุณภาพต่ำ ต่ำกว่า 50 องศาเซลเซียส ใช้สำหรับทำน้ำร้อนในสระว่ายน้ำและในกรณีอื่นๆ เมื่อไม่จำเป็นต้องใช้น้ำร้อนมากเกินไป ตัวเก็บอุณหภูมิปานกลางจะผลิตความร้อนที่มีศักยภาพสูงและปานกลาง (สูงกว่า 50 C ปกติ 60-80 C) โดยปกติแล้วสิ่งเหล่านี้คือตัวสะสมแบบแบนเคลือบซึ่งถ่ายเทความร้อนโดยใช้ของเหลวหรือตัวสะสมคอนเดนเสทซึ่งมีความร้อนเข้มข้น ตัวแทนของหลังคือตัวเก็บท่อแบบอพยพซึ่งมักใช้ในการให้ความร้อนกับน้ำในภาคที่อยู่อาศัย High-temperature collectors เป็นแผ่นพาราโบลาและส่วนใหญ่ใช้โดยผู้ประกอบการด้านการผลิตไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับโครงข่ายไฟฟ้า

หลักการปฏิบัติการ

ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ในอากาศสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มตามวิธีการหมุนเวียนอากาศ อย่างง่ายที่สุด อากาศจะผ่านตัวสะสมใต้ตัวดูดซับ ตัวเก็บประจุชนิดนี้เหมาะสำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 3-5°C เนื่องจากการสูญเสียความร้อนสูงบนพื้นผิวของตัวสะสมผ่านการพาความร้อนและการแผ่รังสี การสูญเสียเหล่านี้สามารถลดลงได้อย่างมากโดยการหุ้มตัวดูดซับด้วยวัสดุโปร่งใสที่มีค่าการนำอินฟราเรดต่ำ ในตัวสะสมดังกล่าว การไหลของอากาศจะเกิดขึ้นภายใต้ตัวดูดซับหรือระหว่างตัวดูดซับและฝาครอบโปร่งใส ด้วยฝาปิดโปร่งใส การแผ่รังสีความร้อนจากตัวดูดซับจะลดลงเล็กน้อย แต่เนื่องจากการลดการสูญเสียความร้อนจากการพาความร้อน ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 20-50 °C ขึ้นอยู่กับปริมาณรังสีดวงอาทิตย์และความเข้มของ การไหลของอากาศ การลดการสูญเสียความร้อนสามารถทำได้โดยการส่งผ่านกระแสอากาศทั้งด้านบนและด้านล่างตัวดูดซับ เนื่องจากจะเพิ่มพื้นที่ผิวการถ่ายเทความร้อนเป็นสองเท่า การสูญเสียความร้อนเนื่องจากการแผ่รังสีจะลดลงเนื่องจากอุณหภูมิของตัวดูดซับที่ลดลง อย่างไรก็ตาม ในขณะเดียวกัน ความสามารถในการดูดซับของตัวดูดซับก็ลดลงด้วยเนื่องจากการสะสมของฝุ่นหากอากาศไหลผ่านจากตัวดูดซับทั้ง 2 ข้าง ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์บางตัวสามารถลดต้นทุนได้ด้วยการกำจัดกระจก กล่องโลหะ และชุดระบายความร้อน ฉนวนกันความร้อน ตัวสะสมดังกล่าวทำจากแผ่นโลหะเจาะรูสีดำซึ่งช่วยให้ถ่ายเทความร้อนได้ดี แสงแดดทำให้โลหะร้อน และพัดลมดึงอากาศร้อนผ่านรูในโลหะ นักสะสมขนาดต่าง ๆ ดังกล่าวใช้ในบ้านส่วนตัว ตัวสะสมทั่วไปที่มีขนาด 2.4 x 0.8 เมตรสามารถให้ความร้อนกับอากาศภายนอกได้ 0.002 m3 ต่อวินาที ในวันที่อากาศแจ่มใสในฤดูหนาว อากาศในตัวสะสมจะร้อนขึ้น 28 °C เมื่อเทียบกับอากาศภายนอก สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงคุณภาพของอากาศภายในบ้าน เนื่องจากตัวสะสมจะทำให้อากาศบริสุทธิ์ที่ไหลเข้าจากภายนอกร้อนขึ้นโดยตรง ตัวสะสมเหล่านี้มีประสิทธิภาพที่สูงมาก - ในงานอุตสาหกรรมบางประเภทนั้นเกิน 70% นอกจากนี้พวกเขาไม่ต้องการการเคลือบฉนวนและราคาถูกในการผลิต

ฮับ

ตัวสะสมการโฟกัส (concentrators) ใช้พื้นผิวกระจกเพื่อรวมพลังงานแสงอาทิตย์ไว้ที่ตัวดูดซับ เรียกอีกอย่างว่า "ฮีตซิงก์" พวกมันมีอุณหภูมิที่สูงกว่าตัวสะสมแบบแผ่นเรียบมาก แต่พวกมันสามารถรวมเอาการแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงเท่านั้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำงานต่ำในสภาพอากาศที่มีหมอกหนาหรือมีเมฆมาก พื้นผิวกระจกจะเน้นแสงแดดที่สะท้อนจากพื้นผิวขนาดใหญ่ไปยังพื้นผิวที่เล็กกว่าของตัวดูดซับ ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น ในบางรุ่น รังสีดวงอาทิตย์จะกระจุกตัวที่จุดโฟกัส ในขณะที่บางรุ่น รังสีของดวงอาทิตย์จะกระจุกตัวอยู่ตามเส้นโฟกัสบางๆ ตัวรับจะอยู่ที่จุดโฟกัสหรือตามแนวเส้นโฟกัส ของเหลวถ่ายเทความร้อนผ่านตัวรับและดูดซับความร้อน ศูนย์กลางการสะสมดังกล่าวเหมาะสมที่สุดสำหรับพื้นที่ที่มีไข้สูง - ใกล้กับเส้นศูนย์สูตรและในพื้นที่ทะเลทราย Concentrators ทำงานได้ดีที่สุดเมื่อหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์โดยตรง ในการทำเช่นนี้จะใช้อุปกรณ์ติดตามซึ่งในระหว่างวันจะเปลี่ยน "หน้า" ของนักสะสมเป็นดวงอาทิตย์ ตัวติดตามแบบแกนเดียวหมุนจากตะวันออกไปตะวันตก biaxial - จากตะวันออกไปตะวันตกและจากเหนือจรดใต้ (ตามการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ข้ามท้องฟ้าในระหว่างปี) ฮับส่วนใหญ่ใช้ในการติดตั้งทางอุตสาหกรรมเนื่องจากมีราคาแพงและอุปกรณ์ติดตามต้องการการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่อง ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่อยู่อาศัยบางระบบใช้หัวพาราโบลา หน่วยเหล่านี้ใช้สำหรับการจ่ายน้ำร้อน การให้ความร้อนและการบำบัดน้ำ ในระบบในประเทศส่วนใหญ่จะใช้อุปกรณ์ติดตามแบบแกนเดียว - ราคาถูกกว่าและง่ายกว่าแบบสองแกน ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับคอนเดนเซอร์สามารถพบได้ในบทเกี่ยวกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์

เตาเผาพลังงานแสงอาทิตย์และเครื่องกลั่น

มีตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์แบบง่าย ๆ ที่มีเทคโนโลยีราคาไม่แพงสำหรับวัตถุประสงค์ที่แคบ - เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ (สำหรับทำอาหาร) และเครื่องกลั่นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งช่วยให้คุณได้รับน้ำกลั่นในราคาถูกจากเกือบทุกแหล่ง เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์มีราคาถูกและง่ายต่อการผลิต ประกอบด้วยกล่องขนาดใหญ่ที่มีฉนวนหุ้มอย่างดี บุด้วยวัสดุสะท้อนแสง (เช่น ฟอยล์) หุ้มด้วยกระจกและมีแผ่นสะท้อนแสงภายนอก กระทะสีดำทำหน้าที่ดูดซับความร้อนได้เร็วกว่าเครื่องครัวอลูมิเนียมหรือสแตนเลสทั่วไป เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์สามารถใช้ฆ่าเชื้อในน้ำได้โดยการนำไปต้ม โซลาร์ สติลล์ (Solar Stills) จะให้น้ำกลั่นราคาถูก แม้น้ำที่เค็มหรือปนเปื้อนอย่างหนักก็สามารถนำมาใช้เป็นแหล่งน้ำได้ เป็นไปตามหลักการระเหยของน้ำจากภาชนะเปิด เครื่องกลั่นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ใช้พลังงานของดวงอาทิตย์เพื่อเร่งกระบวนการนี้ ประกอบด้วยภาชนะฉนวนความร้อนสีเข้มพร้อมกระจกซึ่งเอียงเพื่อให้น้ำจืดที่ควบแน่นไหลเข้าสู่ภาชนะพิเศษ เครื่องกลั่นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็ก - ขนาดของเตาในครัว - สามารถผลิตน้ำกลั่นได้มากถึงสิบลิตรในวันที่มีแดดจ้า

ตัวอย่างพลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานแสงอาทิตย์ถูกใช้ในกรณีต่อไปนี้:

การจัดหาน้ำร้อนให้กับอาคารที่พักอาศัย อาคารสาธารณะ และสถานประกอบการอุตสาหกรรม เครื่องทำความร้อนในสระว่ายน้ำ; ความร้อนในอวกาศ การอบแห้งผลผลิตทางการเกษตร ฯลฯ เครื่องทำความเย็นและเครื่องปรับอากาศ การทำน้ำให้บริสุทธิ์ ทำอาหาร.

เทคโนโลยีที่ประยุกต์ใช้ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่ และสองเทคโนโลยีแรกยังใช้งานได้ในเชิงเศรษฐกิจภายใต้เงื่อนไขที่เอื้ออำนวย ดูบทความแยกด้านล่างเกี่ยวกับคอนเดนเซอร์แบบสะสมซึ่งมีประโยชน์สำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีรังสีดวงอาทิตย์เป็นจำนวนมาก (ดูบท "โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์")

ระบบน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์

ปัจจุบัน บ้านและธุรกิจหลายล้านหลังใช้ระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ นี่คือการจ่ายน้ำร้อนประเภทที่ประหยัดและเชื่อถือได้ น้ำร้อนในประเทศหรือความร้อนจากแสงอาทิตย์เป็นวิธีธรรมชาติและง่ายในการประหยัดพลังงานและอนุรักษ์เชื้อเพลิงฟอสซิล ระบบสุริยะที่ออกแบบมาอย่างดีและติดตั้งอย่างเหมาะสมสามารถเพิ่มมูลค่าให้กับบ้านได้เนื่องจากรูปลักษณ์ที่สวยงาม ในอาคารใหม่ระบบดังกล่าวจะรวมอยู่ในแผนการก่อสร้างโดยรวมเพื่อให้มองไม่เห็นจากภายนอกในขณะที่มักจะปรับระบบให้เข้ากับอาคารเก่าได้ยากนักสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ช่วยให้เจ้าของประหยัดเงินโดยไม่ต้องมี ส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม การใช้ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์หนึ่งตัวสามารถลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้หนึ่งถึงสองตันต่อปี การเปลี่ยนไปใช้พลังงานแสงอาทิตย์ยังช่วยป้องกันการปล่อยมลพิษอื่นๆ เช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ และไนตรัสออกไซด์ น้ำร้อนเป็นรูปแบบที่พบบ่อยที่สุดของการใช้พลังงานแสงอาทิตย์โดยตรง การติดตั้งโดยทั่วไปประกอบด้วยตัวสะสมตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปซึ่งของเหลวได้รับความร้อนจากแสงแดด เช่นเดียวกับถังเก็บน้ำร้อนที่ให้ความร้อนจากของเหลวถ่ายเทความร้อน แม้แต่ในภูมิภาคที่มีรังสีดวงอาทิตย์ค่อนข้างน้อย เช่น ยุโรปเหนือ ระบบสุริยะสามารถให้น้ำร้อนได้ 50-70% ไม่สามารถรับเพิ่มเติมได้ ยกเว้นผ่านการปรับฤดูกาล (ดูบทด้านล่าง) ในยุโรปใต้ เครื่องเก็บพลังงานแสงอาทิตย์สามารถจ่ายน้ำร้อนได้ 70-90% การทำน้ำร้อนโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นวิธีที่ใช้ได้จริงและประหยัดมาก แม้ว่าระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จะมีประสิทธิภาพ 10-15% แต่ระบบสุริยะความร้อนก็มีประสิทธิภาพ 50-90% เมื่อใช้ร่วมกับเตาเผาไม้ ความต้องการน้ำร้อนในประเทศสามารถตอบสนองความต้องการได้เกือบตลอดทั้งปีโดยไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล

นักสะสมพลังงานแสงอาทิตย์สามารถแข่งขันได้
กับเครื่องทำความร้อนปกติ?

ค่าใช้จ่ายของน้ำร้อนและระบบทำความร้อนแบบสมบูรณ์จะแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ: ในยุโรปและสหรัฐอเมริกา มีราคาตั้งแต่ 2,000 ถึง 4,000 ดอลลาร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งขึ้นอยู่กับข้อกำหนดสำหรับน้ำร้อนที่ใช้ในประเทศที่กำหนดและสภาพอากาศ การลงทุนเริ่มต้นในระบบดังกล่าวโดยทั่วไปจะสูงกว่าที่จำเป็นสำหรับการติดตั้งเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าหรือแก๊ส แต่เมื่อรวมกันแล้ว ต้นทุนตลอดอายุการใช้งานของเครื่องทำน้ำอุ่นพลังงานแสงอาทิตย์โดยทั่วไปจะต่ำกว่าระบบทำความร้อนทั่วไป ควรสังเกตว่าระยะเวลาคืนทุนหลักของกองทุนที่ลงทุนในระบบสุริยะขึ้นอยู่กับราคาของผู้ให้บริการพลังงานฟอสซิลที่แทนที่ ในประเทศในสหภาพยุโรป ระยะเวลาคืนทุนมักจะน้อยกว่า 10 ปี อายุการใช้งานที่คาดไว้ของระบบทำความร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์คือ 20-30 ปี ลักษณะสำคัญของการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์คือการคืนพลังงาน - เวลาที่จำเป็นสำหรับการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อสร้างปริมาณพลังงานที่จะใช้ในการผลิต ในยุโรปตอนเหนือซึ่งได้รับพลังงานแสงอาทิตย์น้อยกว่าส่วนอื่น ๆ ที่อาศัยอยู่ทั่วโลก การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับทำน้ำร้อนจะจ่ายพลังงานที่ใช้ไปใน 3-4 ปี

การทำความร้อนในอวกาศโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์

ข้างบนนี้ เราพูดถึงแต่การทำน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์เท่านั้น ระบบทำความร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์แบบแอคทีฟไม่เพียงแต่ให้น้ำร้อนเท่านั้น แต่ยังให้ความร้อนเพิ่มเติมผ่านระบบทำความร้อนแบบเขตด้วย เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพของระบบดังกล่าว อุณหภูมิของเครื่องทำความร้อนส่วนกลางจะต้องน้อยที่สุด (ควรอยู่ที่ประมาณ 50 ° C) นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องสะสมความร้อนเพื่อให้ความร้อน ทางออกที่ดีคือการผสมผสานระหว่างระบบทำความร้อนด้วยแสงอาทิตย์กับระบบทำความร้อนใต้พื้นซึ่งพื้นทำหน้าที่เป็นตัวสะสมความร้อนระบบสุริยะเพื่อให้ความร้อนในอวกาศทำกำไรได้น้อยกว่าเครื่องทำน้ำอุ่นทั้งในแง่เศรษฐกิจและพลังงาน จำเป็นในฤดูร้อน แต่ถ้าคุณต้องการให้ความร้อนในห้องในฤดูร้อน (เช่นในพื้นที่ภูเขา) การติดตั้งเครื่องทำความร้อนก็ทำกำไรได้ ตัวอย่างเช่น ในยุโรปกลาง ประมาณ 20% ของภาระความร้อนทั้งหมดของบ้านแบบดั้งเดิมและประมาณ 50% ของบ้านที่ใช้พลังงานต่ำสามารถจัดหาได้โดยระบบสุริยะแอคทีฟที่ทันสมัยพร้อมที่เก็บความร้อน ความร้อนที่เหลือจะต้องได้รับจากโรงไฟฟ้าเพิ่มเติม เพื่อเพิ่มส่วนแบ่งของพลังงานที่ได้รับจากดวงอาทิตย์จำเป็นต้องเพิ่มปริมาณของตัวสะสมความร้อนในสวิสเซอร์แลนด์การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการออกแบบสำหรับบ้านส่วนตัวที่มีถังเก็บฉนวนอย่างดีที่มีความจุ 5-30 ม. 3 (ที่เรียกกันว่าระบบเจนนี่) แต่มีราคาแพง และการเก็บน้ำร้อนมักจะทำไม่ได้ ส่วนประกอบพลังงานแสงอาทิตย์ของระบบ Jenny เกิน 50% และถึง 100% หากระบบข้างต้นต้องดำเนินการทั้งหมดโดยการติดตั้งเครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ ตัวเก็บประจุขนาด 25 ม. 3 และถังเก็บ 85 ม. 3 พร้อมฉนวนกันความร้อน 100 ซม. จำเป็น การเพิ่มความจุความร้อนของพลังงานแบตเตอรี่นำไปสู่การปรับปรุงที่สำคัญในความเป็นไปได้ในทางปฏิบัติของการจัดเก็บ แม้ว่าในทางเทคนิค เป็นไปได้ที่จะให้ความร้อนแก่บ้านแต่ละหลังด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ลดความต้องการความร้อน

การใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์ในอุตสาหกรรม

ไม่เพียงแค่ครัวเรือนเท่านั้น แต่ธุรกิจต่างๆ ยังใช้เครื่องทำน้ำอุ่นพลังงานแสงอาทิตย์เพื่ออุ่นน้ำก่อนใช้วิธีการอื่นในการต้มหรือระเหย การเปิดรับราคาพลังงานที่ผันผวนน้อยลงเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ทำให้ระบบสุริยะเป็นการลงทุนที่น่าสนใจ โดยปกติการติดตั้งเครื่องทำน้ำอุ่นพลังงานแสงอาทิตย์จะช่วยประหยัดพลังงานได้อย่างรวดเร็วและสำคัญ ขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำร้อนที่ต้องการและสภาพอากาศในท้องถิ่น บริษัทสามารถประหยัดค่าไฟฟ้าและแหล่งพลังงานอื่นๆ ได้ 40-80% ตัวอย่างเช่น ความต้องการใช้น้ำร้อนในแต่ละวันในอาคารสำนักงาน Kuk Jay 24 ชั้นในกรุงโซล ประเทศเกาหลีใต้ มีการจัดหามากกว่า 85% ผ่านระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ ระบบเปิดดำเนินการมาตั้งแต่ปี 2527 ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพมากจนเกินตัวเลขที่วางแผนไว้และให้ความต้องการความร้อนประจำปีเพิ่มขึ้นจาก 10 ถึง 20% ระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์มีหลายประเภท อย่างไรก็ตาม ปริมาณน้ำร้อนที่ธุรกิจต้องการตามปกติสามารถจัดหาได้โดยระบบที่ทำงานอยู่เท่านั้น ระบบแอคทีฟมักจะประกอบด้วยตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งบนทางลาดหลังคาด้านใต้ (ในซีกโลกเหนือ) และถังเก็บที่ติดตั้งใกล้กับตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ เมื่อรังสีดวงอาทิตย์ตกกระทบแผงมากพอ ตัวควบคุมพิเศษจะกระตุ้นปั๊มที่เริ่มขับของเหลว - น้ำหรือสารป้องกันการแข็งตัว - ผ่านแผงโซลาร์เซลล์ ของเหลวจะนำความร้อนจากตัวสะสมและถ่ายโอนไปยังถังเก็บน้ำซึ่งจะถูกเก็บไว้จนกว่าจะจำเป็น หากระบบสุริยะไม่ได้ทำให้น้ำร้อนถึงอุณหภูมิที่ต้องการ สามารถใช้แหล่งพลังงานเพิ่มเติมได้ ประเภทและขนาดของระบบถูกกำหนดในลักษณะเดียวกับขนาดของตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับอาคารที่พักอาศัย (ดูด้านบน) การบำรุงรักษาระบบสุริยะอุตสาหกรรมขึ้นอยู่กับประเภทและขนาดของระบบ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความเรียบง่ายจึงต้องมีการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย สำหรับกิจกรรมเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมหลายประเภท ประโยชน์ที่ใหญ่ที่สุดของตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์คือการประหยัดเชื้อเพลิงและพลังงาน อย่างไรก็ตาม เราต้องไม่ลืมผลประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญ การปล่อยมลพิษในอากาศ เช่น ก๊าซกำมะถัน คาร์บอนมอนอกไซด์ และไนตรัสออกไซด์ จะลดลงเมื่อเจ้าของบริษัทตัดสินใจใช้แหล่งพลังงานที่สะอาดกว่า - ดวงอาทิตย์

โซลาร์คูลลิ่ง

ความต้องการพลังงานสำหรับเครื่องปรับอากาศและเครื่องทำความเย็นทั่วโลกกำลังเพิ่มขึ้น ไม่เพียงเพราะความต้องการความสะดวกสบายที่เพิ่มขึ้นในประเทศที่พัฒนาแล้ว แต่ยังเนื่องมาจากความจำเป็นในการจัดเก็บอาหารและเวชภัณฑ์ในพื้นที่ที่มีอากาศอบอุ่นโดยเฉพาะในประเทศโลกที่ 3 การทำความเย็นแบบแอคทีฟมีสามวิธีหลัก ประการแรกการใช้คอมเพรสเซอร์ไฟฟ้าซึ่งปัจจุบันเป็นอุปกรณ์ทำความเย็นมาตรฐานในยุโรป ประการที่สอง การใช้เครื่องปรับอากาศแบบดูดซับที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานความร้อน ทั้งสองประเภทใช้สำหรับเครื่องปรับอากาศเช่น น้ำหล่อเย็นถึง 5 °C และแช่แข็งต่ำกว่า 0 °C มีความเป็นไปได้ที่สามสำหรับเครื่องปรับอากาศ - การทำความเย็นแบบระเหย ระบบทั้งหมดสามารถขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ข้อได้เปรียบเพิ่มเติมคือการใช้ของเหลวทำงานที่ปลอดภัยอย่างยิ่ง: น้ำเปล่า น้ำเกลือ หรือแอมโมเนีย การใช้งานที่เป็นไปได้ของเทคโนโลยีนี้ไม่ได้เป็นเพียงเครื่องปรับอากาศเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการทำความเย็นสำหรับเก็บอาหาร เป็นต้น

การอบแห้ง

ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ที่ให้ความร้อนในอากาศสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งความร้อนราคาถูกสำหรับการอบแห้งพืชผล เช่น เมล็ดพืช ผลไม้ หรือผัก เนื่องจากตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ทำให้อุณหภูมิของอากาศภายในอาคารร้อนขึ้น 5-10 °C ด้วยประสิทธิภาพสูง (และอุปกรณ์ที่ซับซ้อน - มากกว่านั้น) จึงสามารถใช้สำหรับเครื่องปรับอากาศในโกดังสินค้าได้ การใช้ Solar Collector แบบธรรมดาและราคาถูกในการให้ความร้อนกับอากาศระหว่างการอบแห้งพืชผล มีแนวโน้มว่าจะลดการสูญเสียพืชผลมหาศาลในประเทศกำลังพัฒนา การขาดสภาวะการจัดเก็บที่เพียงพอทำให้เกิดการสูญเสียอาหารอย่างมาก แม้ว่าจะเป็นไปไม่ได้ที่จะประเมินขอบเขตของการสูญเสียพืชผลในประเทศเหล่านี้อย่างแม่นยำ แต่บางแหล่งก็ประเมินไว้ที่ประมาณ 50-60% เพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียดังกล่าว ผู้ปลูกมักจะขายพืชผลทันทีหลังการเก็บเกี่ยวในราคาที่ต่ำ การลดการสูญเสียโดยการอบแห้งผลไม้สดจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อทั้งผู้ผลิตและผู้บริโภค ในประเทศกำลังพัฒนาบางประเทศ การอบแห้งแบบเปิดโล่งถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อถนอมอาหาร เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ผลิตภัณฑ์จะวางบนพื้น หิน ริมถนน หรือบนหลังคา ข้อดีของวิธีนี้คือความเรียบง่ายและต้นทุนต่ำ อย่างไรก็ตาม คุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายนั้นต่ำเนื่องจากเวลาในการทำให้แห้งนาน การปนเปื้อน การรบกวนของแมลง และการเน่าเสียเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป นอกจากนี้ การมีความชื้นต่ำเพียงพอยังทำได้ยาก และมักส่งผลให้ผลิตภัณฑ์เน่าเสียระหว่างการเก็บรักษา การแนะนำเครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์จะช่วยปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์แห้งและลดความสูญเสีย

เตาพลังงานแสงอาทิตย์

การใช้เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ (หม้อหุงข้าว) ที่ประสบความสำเร็จได้รับการกล่าวถึงในยุโรปและอินเดียในช่วงต้นศตวรรษที่ 18 หม้อหุงข้าวและเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ แปลงเป็นความร้อน ซึ่งจัดเก็บไว้ในพื้นที่ปิด ความร้อนที่ดูดซับใช้สำหรับปรุงอาหาร ทอด และอบ อุณหภูมิในเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์สามารถสูงถึง 200 องศาเซลเซียส เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์มีหลายรูปแบบและขนาด ต่อไปนี้คือตัวอย่างบางส่วน: เตาอบ เตาอบคอนเดนเซอร์ รีเฟลกเตอร์ เครื่องพ่นไอน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ ฯลฯ ด้วยรูปแบบที่หลากหลาย เตาอบทั้งหมดจะจับความร้อนและเก็บไว้ในห้องที่หุ้มฉนวนความร้อน ในแบบจำลองส่วนใหญ่ แสงแดดส่งผลโดยตรงต่ออาหาร

เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์แบบกล่อง

เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์แบบกล่องประกอบด้วยกล่องที่หุ้มฉนวนอย่างดี ด้านในทาสีดำโดยวางหม้ออาหารสีดำ กล่องถูกปกคลุมด้วย "หน้าต่าง" สองชั้นที่ช่วยให้รังสีดวงอาทิตย์เข้าไปในกล่องและเก็บความร้อนไว้ภายใน นอกจากนี้ยังมีฝาปิดที่มีกระจกอยู่ด้านในซึ่งเมื่อพับกลับจะช่วยเพิ่มการแผ่รังสีที่ตกกระทบและเมื่อปิดจะช่วยเพิ่มฉนวนกันความร้อนของเตา ข้อดีหลักของ เตาพลังงานแสงอาทิตย์แบบกล่อง:

ใช้ทั้งรังสีแสงอาทิตย์โดยตรงและแบบกระจาย พวกเขาสามารถให้ความร้อนกับกระทะหลายใบพร้อมกัน น้ำหนักเบา พกพาสะดวก และง่ายต่อการจัดการ พวกเขาไม่ต้องตามดวงอาทิตย์ อุณหภูมิปานกลางทำให้ไม่จำเป็นต้องกวน อาหารอุ่นตลอดทั้งวัน ผลิตและซ่อมแซมได้ง่ายโดยใช้วัสดุในท้องถิ่น มีราคาไม่แพงนัก (เมื่อเทียบกับเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ประเภทอื่น)

แน่นอนว่ายังมีข้อเสียอยู่บ้าง:

ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา คุณสามารถปรุงอาหารได้ในเวลากลางวันเท่านั้น เนื่องจากอุณหภูมิปานกลาง การทำอาหารจึงใช้เวลานาน ฝาแก้วทำให้เกิดการสูญเสียความร้อนอย่างมาก เตาอบดังกล่าว "ไม่ทราบวิธีการ" ที่จะทอด

ด้วยข้อดี เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์แบบกล่องจึงเป็นเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดที่พบได้บ่อยที่สุด มีหลายประเภท ได้แก่ การผลิตภาคอุตสาหกรรม หัตถกรรม และของใช้ในบ้าน รูปร่างสามารถคล้ายกับกระเป๋าเดินทางแบนหรือกล่องเตี้ยที่กว้าง นอกจากนี้ยังมีเตาแบบตั้งโต๊ะที่ทำจากดินเหนียว โดยมีฝาปิดแนวนอน (ในเขตร้อนและกึ่งเขตร้อน) หรือแบบเอียง (ในสภาพอากาศที่มีอากาศอบอุ่น) สำหรับครอบครัวที่มีสมาชิก 5 คน ขอแนะนำให้ใช้รุ่นมาตรฐานที่มีพื้นที่รูรับแสง (บริเวณทางเข้า) ประมาณ 0.25 ตร.ม. ลดราคายังมีเตาเผาขนาดใหญ่ - 1 m2 ขึ้นไป

เตาอบกระจก (พร้อมแผ่นสะท้อนแสง)

เตาอบกระจกที่ง่ายที่สุดคือแผ่นสะท้อนแสงพาราโบลาและขาตั้งกระทะที่จุดโฟกัสของเตาอบ หากเตาสัมผัสกับแสงแดด แสงแดดจะสะท้อนจากแผ่นสะท้อนแสงทั้งหมดไปยังจุดศูนย์กลาง (โฟกัส) ซึ่งจะทำให้กระทะร้อนขึ้น รีเฟลกเตอร์อาจเป็นพาราโบลาที่ทำจาก ตัวอย่างเช่น แผ่นเหล็กหรือฟอยล์สะท้อนแสง พื้นผิวสะท้อนแสงมักทำจากอะลูมิเนียมขัดเงา โลหะกระจก หรือพลาสติก แต่อาจประกอบด้วยกระจกแบนขนาดเล็กจำนวนมากที่ติดอยู่กับพื้นผิวด้านในของพาราโบลา ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความยาวโฟกัสที่ต้องการ รีเฟลกเตอร์อาจอยู่ในรูปของชามลึกที่จุ่มกระทะพร้อมอาหารลงไปจนสุด (ทางยาวโฟกัสสั้น จานจะถูกป้องกันจากลม) หรือจานตื้นหากติดตั้งกระทะไว้ที่ จุดโฟกัสที่ระยะห่างจากตัวสะท้อนแสง เตาอบทั้งหมด - ตัวสะท้อนแสงใช้รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงเท่านั้นดังนั้นจึงต้องหันหลังให้ดวงอาทิตย์ตลอดเวลา สิ่งนี้ทำให้การทำงานซับซ้อนขึ้นเนื่องจากทำให้ผู้ใช้ต้องพึ่งพาสภาพอากาศและอุปกรณ์ควบคุม ข้อดีของเตาอบกระจก: ความสามารถในการเข้าถึงอุณหภูมิสูงและการปรุงอาหารได้รวดเร็ว โมเดลราคาไม่แพงนัก บางส่วนสามารถใช้สำหรับการอบได้ ข้อดี ที่ระบุไว้มีข้อเสียบางประการ: เตาอบจะต้องหมุนหลังดวงอาทิตย์ประมาณทุกๆ 15 นาทีทั้งนี้ขึ้นอยู่กับทางยาวโฟกัส ใช้รังสีโดยตรงเท่านั้นและแสงแดดที่กระจัดกระจายจะหายไป แม้จะมีเมฆปกคลุมเพียงเล็กน้อย แต่ก็สามารถสูญเสียความร้อนได้มาก การจัดการเตาหลอมต้องใช้ทักษะและความเข้าใจในหลักการทำงานของเตาหลอม รังสีที่สะท้อนจากแผ่นสะท้อนแสงนั้นสว่างมาก ทำให้ตาพร่า และอาจทำให้เกิดแผลไหม้ได้หากสัมผัสกับจุดโฟกัส การทำอาหารจำกัดเวลากลางวัน พ่อครัวต้องทำงานกลางแดดร้อน (ยกเว้นเตาอบแบบโฟกัสคงที่) ประสิทธิภาพของเตาขึ้นอยู่กับระดับความแรงและทิศทางของลมที่เปลี่ยนแปลง อาหารที่ปรุงในตอนกลางวันจะเย็นลงในตอนเย็นความยากในการจัดการเตาอบเหล่านี้ประกอบกับความจริงที่ว่าพ่อครัวต้องยืนตากแดดเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ความนิยมต่ำ แต่ในประเทศจีนที่การปรุงอาหารตามธรรมเนียมต้องใช้ความร้อนและพลังงานสูง

การกลั่นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์

ผู้คนจำนวนมากทั่วโลกประสบปัญหาขาดแคลนน้ำสะอาด จาก 2.4 พันล้านคนในประเทศกำลังพัฒนา มีไม่ถึง 500 ล้านคนที่เข้าถึงน้ำดื่มสะอาด นับประสาน้ำกลั่น การกลั่นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์สามารถช่วยแก้ปัญหานี้ได้ เครื่องกลั่นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์ง่ายๆ ที่จะเปลี่ยนน้ำเค็มหรือน้ำเสียให้เป็นน้ำกลั่นบริสุทธิ์ หลักการกลั่นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์เป็นที่ทราบกันมานานแล้ว ในศตวรรษที่ 4 ก่อนคริสตกาล อริสโตเติลเสนอวิธีการระเหยน้ำทะเลเพื่อผลิตน้ำดื่ม อย่างไรก็ตาม พลังงานแสงอาทิตย์ยังไม่ได้สร้างจนกระทั่งปี 1874 เมื่อ J. Harding และ S. Wilson สร้างขึ้นในชิลีเพื่อจัดหาน้ำสะอาดให้กับชุมชนเหมืองแร่ เครื่องกลั่นขนาด 4,700 ตร.ม. เครื่องนี้ผลิตน้ำได้ 24,000 ลิตรต่อวัน ปัจจุบัน โรงงานที่มีกำลังการผลิตสูงดังกล่าวมีจำหน่ายในออสเตรเลีย กรีซ สเปน ตูนิเซีย และบนเกาะเซนต์วินเซนต์ในทะเลแคริบเบียน หน่วยที่เล็กกว่ามีการใช้งานอย่างแพร่หลายในประเทศอื่น ๆ บริเวณชายทะเลและทะเลทรายแทบทุกแห่งสามารถทำให้อยู่อาศัยได้โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อเพิ่มและทำให้น้ำบริสุทธิ์ ทุกขั้นตอนของกระบวนการนี้ - การทำงานของปั๊ม การทำให้บริสุทธิ์ และการจ่ายน้ำไปยังเครื่องกลั่น - ดำเนินการโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์

คุณภาพน้ำ

น้ำที่ได้จากพืชชนิดนี้มีคุณภาพสูง โดยปกติจะแสดงผลลัพธ์ที่ดีที่สุดเมื่อทดสอบปริมาณของสารที่ละลายในน้ำ นอกจากนี้ยังอิ่มตัวด้วยอากาศเมื่อควบแน่นในเครื่องกลั่นเมื่อมีอากาศ น้ำอาจมีรสชาติแปลก ๆ ในตอนแรกเนื่องจากขาดแร่ธาตุที่พวกเราส่วนใหญ่คุ้นเคย การทดสอบแสดงให้เห็นว่าการกลั่นได้กำจัดแบคทีเรียทั้งหมด และเนื้อหาของยาฆ่าแมลง ปุ๋ย และตัวทำละลายลดลง 75-99.5% ทั้งหมดนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในประเทศที่ผู้คนยังคงเสียชีวิตจากอหิวาตกโรคและโรคติดเชื้ออื่นๆ

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์

นอกจากการใช้ความร้อนจากดวงอาทิตย์โดยตรงแล้ว ในบริเวณที่มีรังสีดวงอาทิตย์ในระดับสูง ยังสามารถใช้ผลิตไอน้ำเพื่อเปลี่ยนกังหันและผลิตกระแสไฟฟ้าได้อีกด้วย การผลิตไฟฟ้าความร้อนจากแสงอาทิตย์ในปริมาณมากมีการแข่งขันค่อนข้างสูง การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมของเทคโนโลยีนี้มีขึ้นตั้งแต่ช่วงปี 1980; ตั้งแต่นั้นมาอุตสาหกรรมได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์มากกว่า 400 เมกะวัตต์ได้รับการติดตั้งโดยระบบสาธารณูปโภคของสหรัฐแล้ว โดยสามารถจ่ายไฟฟ้าให้กับประชาชน 350,000 คน และแทนที่น้ำมัน 2.3 ล้านบาร์เรลต่อปี โรงไฟฟ้าเก้าแห่งที่ตั้งอยู่ในทะเลทรายโมฮาวี (ในรัฐแคลิฟอร์เนียของสหรัฐ) มีกำลังการผลิตติดตั้ง 354 เมกะวัตต์และสะสมประสบการณ์การดำเนินงานด้านอุตสาหกรรมมายาวนานถึง 100 ปี เทคโนโลยีนี้ล้ำหน้ามากจน ตามข้อมูลอย่างเป็นทางการ มันสามารถแข่งขันกับเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าแบบดั้งเดิมในหลายพื้นที่ของสหรัฐอเมริกา ในภูมิภาคอื่น ๆ ของโลก โครงการที่จะใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฟฟ้าก็ควรจะเปิดตัวในเร็วๆ นี้ด้วย อินเดีย อียิปต์ โมร็อกโก และเม็กซิโกกำลังพัฒนาโครงการที่เกี่ยวข้อง ทุนสนับสนุนจาก Global Environment Facility (GEF) จัดหาให้ ในกรีซ สเปน และสหรัฐอเมริกา โครงการใหม่กำลังได้รับการพัฒนาโดยผู้ผลิตไฟฟ้าอิสระ ตามวิธีการผลิตความร้อน โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์จะแบ่งออกเป็นเครื่องผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ (กระจก) และบ่อพลังงานแสงอาทิตย์

คอนเดนเสทพลังงานแสงอาทิตย์

โรงไฟฟ้าดังกล่าวมุ่งเน้นพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้เลนส์และแผ่นสะท้อนแสง เนื่องจากสามารถเก็บความร้อนนี้ได้ สถานีดังกล่าวจึงสามารถผลิตไฟฟ้าได้ตามต้องการไม่ว่าจะกลางวันหรือกลางคืนในทุกสภาพอากาศ กระจกบานใหญ่ - ที่มีจุดโฟกัสหรือเส้นตรง - จะรวมรังสีของดวงอาทิตย์จนน้ำกลายเป็นไอน้ำและปล่อยพลังงานเพียงพอ เพื่อหมุนกังหัน ลุซ คอร์ป ติดตั้งกระจกบานใหญ่ในทะเลทรายแคลิฟอร์เนีย ผลิตไฟฟ้าได้ 354 เมกะวัตต์ ระบบเหล่านี้สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพประมาณ 15% เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าความร้อนจากแสงอาทิตย์โดยพิจารณาจากความเข้มข้นของแสงแดดอยู่ในขั้นตอนต่างๆ ของการพัฒนา ปัจจุบันหัวพาราโบลามีการใช้งานในระดับอุตสาหกรรมแล้ว: ในทะเลทรายโมฮาวี (แคลิฟอร์เนีย) ความจุในการติดตั้งคือ 354 เมกะวัตต์ เสาพลังงานแสงอาทิตย์อยู่ในขั้นตอนของโครงการสาธิต โครงการนำร่องชื่อ "โซลาร์ทู" ที่มีกำลังการผลิต 10 เมกะวัตต์กำลังอยู่ระหว่างการทดสอบในบาร์สโตว์ (สหรัฐอเมริกา) ระบบประเภทดิสก์กำลังอยู่ในขั้นตอนของโครงการสาธิต หลายโครงการอยู่ในระหว่างการพัฒนาการออกแบบ สถานีต้นแบบขนาด 25 กิโลวัตต์กำลังดำเนินการอยู่ใน Golden (USA) โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์มีคุณสมบัติหลายประการที่ทำให้เป็นเทคโนโลยีที่น่าสนใจอย่างมากในตลาดพลังงานหมุนเวียนทั่วโลกที่กำลังขยายตัว โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์ได้พัฒนามาไกลมากในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา งานพัฒนาอย่างต่อเนื่องควรทำให้ระบบเหล่านี้สามารถแข่งขันกับเชื้อเพลิงฟอสซิลได้มากขึ้นเพิ่มความน่าเชื่อถือและเป็นทางเลือกที่ร้ายแรงเมื่อเผชิญกับความต้องการไฟฟ้าที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ Solar Ponds ทั้งกระจกโฟกัสหรือเซลล์แสงอาทิตย์ (ดูด้านล่าง) ไม่สามารถสร้างพลังงานในเวลากลางคืนได้ . เพื่อจุดประสงค์นี้จะต้องเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ที่สะสมในระหว่างวันไว้ในถังเก็บความร้อน กระบวนการนี้เกิดขึ้นตามธรรมชาติในบ่อสุริยะที่เรียกว่า บ่อโซลาร์ บ่อพลังงานแสงอาทิตย์มีความเข้มข้นของเกลืออยู่ที่ก้นน้ำสูง เป็นชั้นกลางที่ไม่หมุนเวียนของน้ำ โดยที่ความเข้มข้นของเกลือจะเพิ่มขึ้นตามความลึก และชั้นพาความร้อนที่มีเกลือต่ำ ความเข้มข้นที่พื้นผิว แสงแดดส่องลงมาที่ผิวสระน้ำ และความร้อนยังคงอยู่ที่ชั้นล่างของน้ำเนื่องจากเกลือมีความเข้มข้นสูง น้ำที่มีความเค็มสูงซึ่งได้รับความร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดูดซับโดยก้นบ่อนั้น ไม่สามารถขึ้นได้เนื่องจากมีความหนาแน่นสูง มันยังคงอยู่ที่ด้านล่างของบ่อ ค่อยๆ ให้ความร้อนจนเกือบเดือด (ในขณะที่น้ำชั้นบนยังค่อนข้างเย็น) "น้ำเกลือ" ที่ก้นร้อนถูกใช้ทั้งกลางวันและกลางคืนเป็นแหล่งความร้อน ต้องขอบคุณกังหันน้ำหล่อเย็นออร์แกนิกพิเศษที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ ชั้นกลางของบ่อพลังงานแสงอาทิตย์ทำหน้าที่เป็นฉนวนกันความร้อน ป้องกันการพาความร้อนและการสูญเสียความร้อนจากด้านล่างสู่พื้นผิว ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างด้านล่างและพื้นผิวของน้ำในบ่อนั้นเพียงพอที่จะขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า น้ำหล่อเย็นที่ไหลผ่านท่อผ่านชั้นล่างของน้ำ จะถูกป้อนเข้าสู่ระบบแรงกินแบบปิดเพิ่มเติม ซึ่งกังหันจะหมุนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า1. เกลือเข้มข้น2. ชั้นกลาง.3. ความเข้มข้นของเกลือต่ำ4. น้ำเย็น "เข้า" และน้ำร้อน "ออก"

เซลล์ตาแมว

อุปกรณ์สำหรับการแปลงแสงหรือพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าโดยตรงเรียกว่า photocells (ในภาษาอังกฤษ Photovoltaics จากภาพถ่ายกรีก - แสงและชื่อของหน่วยแรงเคลื่อนไฟฟ้า - โวลต์) การแปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้าเกิดขึ้นในเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ซิลิกอน ซึ่งเมื่อถูกแสงแดดจะสร้างกระแสไฟฟ้า ด้วยการเชื่อมต่อเซลล์สุริยะเข้ากับโมดูล และในทางกลับกัน ก็สามารถสร้างสถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ได้ สถานีดังกล่าวที่ใหญ่ที่สุดจนถึงปัจจุบันคือการติดตั้ง Carris Plain ขนาด 5 เมกะวัตต์ในรัฐแคลิฟอร์เนียของสหรัฐอเมริกา ประสิทธิภาพของการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 10% อย่างไรก็ตาม เซลล์แสงอาทิตย์แต่ละเซลล์สามารถบรรลุประสิทธิภาพได้ถึง 20% หรือมากกว่า

โมดูลพลังงานแสงอาทิตย์

โมดูลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นแบตเตอรี่ของเซลล์แสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อถึงกันซึ่งอยู่ภายใต้ฝาครอบกระจก ยิ่งแสงที่ตกกระทบบนโฟโตเซลล์รุนแรงขึ้นและพื้นที่ของพวกมันมากเท่าใด กระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งถูกสร้างขึ้นและกระแสไฟก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น โมดูลจำแนกตามกำลังสูงสุดเป็นวัตต์ (Wp) วัตต์เป็นหน่วยวัดกำลัง หนึ่งวัตต์พีคเป็นลักษณะทางเทคนิคที่ระบุค่ากำลังของการติดตั้งภายใต้เงื่อนไขบางประการ กล่าวคือ เมื่อรังสีแสงอาทิตย์ 1 kW/m2 ตกกระทบองค์ประกอบที่อุณหภูมิ 25 °C ความเข้มนี้เกิดขึ้นได้ภายใต้สภาพอากาศที่ดีและดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสูงสุด ต้องใช้เซลล์ขนาด 10 x 10 ซม. หนึ่งเซลล์เพื่อผลิตกำลังวัตต์สูงสุด 1 เซลล์ โมดูลขนาดใหญ่กว่า 1 ม. x 40 ซม. ให้ผลผลิตประมาณ 40-50 Wp อย่างไรก็ตาม การส่องสว่างด้วยแสงอาทิตย์แทบจะไม่ถึง 1 กิโลวัตต์ต่อตารางเมตร นอกจากนี้ ในดวงอาทิตย์ โมดูลจะร้อนขึ้นสูงกว่าอุณหภูมิปกติมาก ปัจจัยทั้งสองนี้ลดประสิทธิภาพของโมดูล ภายใต้สภาวะปกติ ประสิทธิภาพเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 6 Wh ต่อวัน และ 2000 Wh ต่อปีต่อ Wp 5 Wh คือปริมาณพลังงานที่หลอดไฟ 50 W ใช้ใน 6 นาที (50 W x 0.1 h = 5 W h) หรือวิทยุแบบพกพาในหนึ่งชั่วโมง (5 W x 1 h = 5 W h)

การติดตั้งโฟโตอิเล็กทรอนิคส์อุตสาหกรรม

เป็นเวลาหลายปีที่ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ขนาดเล็กได้ถูกนำมาใช้ในไฟฟ้าสาธารณะ ก๊าซ และน้ำประปา ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงความคุ้มค่า ส่วนใหญ่มีกำลังไฟสูงถึง 1 กิโลวัตต์และมีแบตเตอรี่สำหรับเก็บพลังงาน พวกมันทำหน้าที่หลากหลาย ตั้งแต่การเปิดไฟสัญญาณบนเสาส่งกำลัง ไปจนถึงการเตือนเครื่องบินไปจนถึงการตรวจสอบคุณภาพอากาศ พวกเขาได้แสดงให้เห็นถึงความน่าเชื่อถือและความทนทานในอุตสาหกรรมสาธารณูปโภค และกำลังกำหนดขั้นตอนสำหรับการแนะนำระบบที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในอนาคต

บทสรุป

ในเลนกลาง ระบบสุริยะช่วยให้คุณได้รับความร้อนบางส่วน ประสบการณ์การดำเนินงานแสดงให้เห็นว่าการประหยัดเชื้อเพลิงตามฤดูกาลอันเนื่องมาจากการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ถึง 60% พวกเขาสามารถทำงานไปเรื่อย ๆ ค่าใช้จ่ายที่ลดลงอย่างต่อเนื่องของวัตต์พลังงานแสงอาทิตย์จะช่วยให้โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์สามารถแข่งขันกับแหล่งพลังงานอิสระอื่น ๆ เช่นโรงไฟฟ้าดีเซล

รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้แล้ว

1. Lavrus V.S. แหล่งพลังงาน / ซีรี่ส์ "Information Edition" ฉบับที่ 3 "วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี", 1997