مبادئ تكنولوجيا الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية هي مصدر للطاقة المتجددة. يشير إلى طاقة الإشعاع الحراري للشمس (انظر الأنماط الثلاثة لنقل الطاقة الحرارية: الإشعاع) ، ويمثلها بشكل أساسي ما يشار إليه عادة باسم الضوء الشمسي. في العصر الحديث ، يتم استخدامه بشكل شائع لتوليد الكهرباء أو توفير الطاقة لسخانات المياه.
منذ ولادة الحياة على الأرض ، اعتمدت بشكل أساسي على الإشعاع الحراري الذي توفره الشمس للبقاء على قيد الحياة. منذ العصور القديمة ، تعلم البشر أيضًا استخدام ضوء الشمس لتجفيف الأشياء واستخدامها كطريقة لصنع الطعام ، مثل صنع الملح وتجفيف الأسماك المملحة. مع انخفاض الوقود الأحفوري ، أصبحت الطاقة الشمسية مكونًا مهمًا لاستخدام الطاقة البشرية وتم تطويرها باستمرار. هناك طريقتان لاستخدام الطاقة الشمسية: التحويل الكهروضوئي والتحويل الكهروضوئي. يعد توليد الطاقة الشمسية أحد مصادر الطاقة المتجددة الناشئة. بمعنى واسع ، تشمل الطاقة الشمسية أيضًا طاقة الرياح والطاقة الكيميائية وطاقة المياه على الأرض.
المبادئ الفنية
نظام توليد الطاقة الشمسية Sinoma
يتم توليد الطاقة الشمسية عن طريق اندماج الهيدروجين والهيليوم لذرات الهيدروجين داخل الشمس ، مما يؤدي إلى إطلاق طاقة نووية هائلة ، والتي تأتي من الطاقة المشعة للشمس. تأتي الغالبية العظمى من احتياجات الطاقة البشرية بشكل مباشر أو غير مباشر من الشمس. تطلق النباتات الأكسجين من خلال عملية التمثيل الضوئي ، وتمتص ثاني أكسيد الكربون ، وتحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية لتخزينها في جسم النبات. الوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي هي أيضًا مصادر طاقة أولية تشكلت من خلال تطور الحيوانات والنباتات المدفونة القديمة على مدى فترة جيولوجية طويلة. عادةً ما تشير الطاقة المخزنة في الأرض نفسها إلى الطاقة المتعلقة بالطاقة الحرارية داخل الأرض والطاقة المتعلقة بالتفاعلات النووية.
الطاقة المتعلقة بالتفاعلات النووية هي الطاقة النووية. عندما يتغير هيكل النواة الذرية ، يمكن أن تطلق كمية كبيرة من الطاقة ، والمعروفة باسم الطاقة النووية الذرية ، أو الطاقة النووية ، والمعروفة باسم الطاقة الذرية. إنه يأتي من موارد طاقة الانشطار النووي مثل اليورانيوم والبلوتونيوم المخزنة في قشرة الأرض أثناء تفاعلات الانشطار ، بالإضافة إلى موارد طاقة الاندماج النووي مثل الديوتيريوم والتريتيوم والليثيوم المخزنة في المحيط أثناء تفاعلات الاندماج. تطلق هذه المواد الطاقة عند حدوث تفاعلات نووية. حاليا ، أكبر استخدام للطاقة النووية هو توليد الكهرباء. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدامه أيضًا كأنواع أخرى من مصادر الطاقة ، ومصادر الحرارة ، وما إلى ذلك.
الطاقة الشمسية هي الطاقة الناتجة عن عملية تفاعل الاندماج النووي المستمرة داخل الشمس. يبلغ متوسط ​​كثافة الإشعاع الشمسي في مدار الأرض 1369 واط / م 2. يبلغ محيط خط استواء الأرض 4 0 076 كيلومترًا ، لذلك يمكن حساب أن الطاقة التي حصلت عليها الأرض يمكن أن تصل إلى 173000 تيراواط. تبلغ كثافة الذروة القياسية عند مستوى سطح البحر 1kw / m2 ، ومتوسط ​​كثافة الإشعاع السنوي عند نقطة على سطح الأرض لمدة 24 ساعة هو 0.20kw / m2 ، أي ما يعادل 102000TW من الطاقة.
على الرغم من أن الطاقة التي تشعها الشمس في الغلاف الجوي للأرض هي فقط 1 / 2.2 مليار من إجمالي طاقتها الإشعاعية ، فقد وصلت إلى 173000 تيراواط ، مما يعني أن الطاقة التي تشعها الشمس على الأرض في الثانية تعادل 5 ملايين طن من الطاقة الإشعاعية. الفحم ، والطاقة المشعة على الأرض في الثانية هي 1.465 × 10 ^ 14 جول. طاقة الرياح وطاقة المياه والطاقة الحرارية للمحيطات وطاقة الأمواج وطاقة الكتلة الحيوية على الأرض كلها تنشأ من الشمس ؛ "حتى الوقود الأحفوري على الأرض (مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي وما إلى ذلك) هو في الأساس طاقة شمسية مخزنة منذ العصور القديمة. لذلك ، فإن المعنى الواسع للطاقة الشمسية يغطي نطاقًا كبيرًا للغاية ، في حين أن المعنى الضيق للطاقة الشمسية يقتصر على التحويل المباشر للإشعاع الشمسي إلى طاقة ضوئية ضوئية وكهروضوئية وطاقة كيميائية ضوئية ".