Energia słoneczna: 10 głównych zastosowań energii słonecznej - wyjaśniono!

Niektóre z głównych zastosowań energii słonecznej są następujące: (a) Słoneczne podgrzewanie wody (b) Ogrzewanie słoneczne budynków (c) Destylacja słoneczna (d) Pompowanie słoneczne (e) Suszenie słoneczne produktów rolnych i zwierzęcych (f) Piece solarne (g) Gotowanie na słońcu (h) Wytwarzanie energii słonecznej (i) Wytwarzanie energii słonecznej (j) Zielone domy słoneczne.

(a) Słoneczne podgrzewanie wody:

Słoneczne urządzenie do podgrzewania wody składa się z poczernionego płaskiego metalowego kolektora z powiązaną metalową rurką skierowaną w stronę ogólnego kierunku słońca. Kolektor płytowy ma przezroczystą pokrywę szklaną powyżej i warstwę izolacji termicznej pod nią.

Metalowa rura kolektora jest połączona rurą z izolowanym zbiornikiem, który magazynuje gorącą wodę w pochmurne dni. Kolektor pochłania promieniowanie słoneczne i przekazuje ciepło do wody krążącej w rurce grawitacyjnie lub za pomocą pompy.

Ta gorąca woda jest dostarczana do zbiornika magazynowego przez powiązane metalowe rurki. Ten system ogrzewania wody jest powszechnie stosowany w hotelach, pensjonatach, domach turystycznych, szpitalach, stołówkach, a także w budynkach mieszkalnych i przemysłowych.

(b) Ogrzewanie słoneczne budynków:

Energia słoneczna może być wykorzystywana do ogrzewania pomieszczeń na wiele sposobów, a mianowicie:

(a) Zbieranie promieniowania słonecznego przez jakiś element samego budynku, tj. energia słoneczna jest wprowadzana bezpośrednio do budynku przez duże okna wychodzące na południe.

(b) Używanie oddzielnych kolektorów słonecznych, które mogą ogrzewać wodę lub powietrze lub urządzenia do przechowywania, które mogą gromadzić zgromadzoną energię słoneczną do użytku w nocy i podczas dni niepogody.

Gdy budynek wymaga ciepła, a następnie z tych kolektorów lub urządzeń magazynujących, ciepło jest przekazywane za pomocą konwencjonalnych urządzeń, takich jak wentylatory, kanały, wyloty powietrza, grzejniki i rejestratory gorącego powietrza itp. W celu ogrzania pomieszczeń mieszkalnych budynku.

Gdy budynek nie wymaga ogrzewania, podgrzane powietrze lub woda z kolektora można przenieść do urządzenia do przechowywania ciepła, takiego jak dobrze izolowany zbiornik na wodę lub inny materiał zatrzymujący ciepło. W przypadku nieprzewidzianych dni, jako system zapasowy wymagany jest dodatkowy system grzewczy wykorzystujący gaz, olej lub elektryczność.

(c) Destylacja słoneczna:

Na suchych obszarach półnaturalnych lub przybrzeżnych występuje niedobór wody pitnej. Obfite światło słoneczne w tych obszarach może być wykorzystywane do przekształcania słonej wody w pitną wodę destylowaną metodą destylacji słonecznej. W tej metodzie promieniowanie słoneczne jest przyjmowane przez przezroczystą, hermetyczną szklaną pokrywę do płytko poczerniałego basenu zawierającego sól fizjologiczną.

Promieniowanie słoneczne przechodzi przez pokrywy i jest pochłaniane i przekształcane w ciepło na poczerniałej powierzchni, powodując odparowanie wody z solanki (zanieczyszczona woda zasolona). Wytworzone opary skraplają się, tworząc czystą wodę w chłodnym wnętrzu dachu.

Skondensowana woda spływa po spadzistym dachu i gromadzona jest w korytach umieszczonych na dnie, a stamtąd w zbiorniku wody, w celu dostarczenia pitnej wody destylowanej w obszarach o niskiej gęstości, w szkołach wyższych, szkolnych laboratoriach naukowych, laboratoriach obronnych, pompach paliwowych, szpitalach i przemysł farmaceutyczny. Koszt za litr wody destylowanej uzyskany przez ten system jest tańszy niż woda destylowana uzyskana w wyniku innych procesów opartych na energii elektrycznej.

(d) Pompowanie słoneczne:

W pompowaniu energii słonecznej energia wytwarzana przez energię słoneczną jest wykorzystywana do pompowania wody do celów nawadniania. Zapotrzebowanie na pompowanie wody jest największe w gorących miesiącach letnich, które pokrywają się ze zwiększonym promieniowaniem słonecznym w tym okresie, a zatem ta metoda jest najbardziej odpowiednia do celów nawadniania. W okresach niekorzystnych warunków pogodowych, gdy promieniowanie słoneczne jest niskie, zapotrzebowanie na pompowanie wody jest również stosunkowo mniejsze, ponieważ straty transpiracji z upraw są również niskie.

(e) Suszenie słoneczne produktów rolnych i zwierzęcych:

Jest to tradycyjna metoda wykorzystania energii słonecznej do suszenia produktów rolnych i zwierzęcych. Produkty rolne suszy się w prostej suszarce szafkowej, która składa się z skrzynki izolowanej u podstawy, pomalowanej na czarno po wewnętrznej stronie i pokrytej nachyloną przezroczystą taflą szkła.

U góry i u góry boków znajdują się otwory wentylacyjne ułatwiające przepływ powietrza nad materiałem suszącym, który jest umieszczony na perforowanych tacach wewnątrz szafki. Te perforowane tace lub stojaki są starannie zaprojektowane, aby zapewnić kontrolowaną ekspozycję na promieniowanie słoneczne.

Suszenie słoneczne, zwłaszcza owoców, poprawia jakość owoców, ponieważ stężenie cukru wzrasta podczas suszenia. Zwykle miękkie owoce są szczególnie podatne na atak owadów, ponieważ zawartość cukru wzrasta podczas suszenia, ale w suszarce owoców znaczny czas jest oszczędzany dzięki szybszemu suszeniu - zmniejszając różnicę szans na atak owadów.

Obecna praktyka suszenia chili poprzez rozprowadzanie ich na podłodze wymaga nie tylko dużej otwartej przestrzeni i pracy ręcznej, ale trudno jest utrzymać jej jakość i smak, chyba że suszenie odbywa się w kontrolowanej atmosferze. Ponadto, produkty suszone na słońcu bardzo często ulegają zepsuciu z powodu nagłych deszczów, burz piaskowych lub ptaków. Poza tym, raporty pokazują, że nie jest możliwe uzyskanie bardzo niskiej zawartości wilgoci w suszonych na słońcu papryczkach.

W rezultacie chilli stają się podatne na ataki grzybów i bakterii. Czasami suszenie na słońcu powoduje przesuszenie produktu i utratę jego jakości. Suszarka zasilana energią słoneczną pomaga pokonać większość tych niedogodności.

Inne produkty rolne zwykle suszone na słońcu to chipsy ziemniaczane, berseem, ziarna kukurydzy i niełuskanego, imbiru, grochu, pieprzu, orzechów nerkowca, drewna i suszenia forniru oraz suszenia tytoniu. Suszenie rozpyłowe mleka i suszenie ryb to przykłady suszonych na słońcu produktów zwierzęcych.

(f) Piece solarne:

W piecu solarnym wysoką temperaturę uzyskuje się, koncentrując promieniowanie słoneczne na próbce za pomocą szeregu heliostatów (obrotowych lusterek) ułożonych na pochyłej powierzchni. Piec solarny służy do badania właściwości ceramiki w ekstremalnie wysokich temperaturach powyżej zakresu mierzalnego w laboratoriach z płomieniami i prądami elektrycznymi.

Ogrzewanie można uzyskać bez żadnego zanieczyszczenia, a temperaturę można łatwo kontrolować zmieniając położenie ognisku materiału. Jest to szczególnie przydatne w operacjach metalurgicznych i chemicznych. Różne pomiary właściwości są możliwe na otwartej próbce. Ważnym przyszłym zastosowaniem pieców solarnych jest produkcja kwasu azotowego i nawozów z powietrza.

(g) Gotowanie na słońcu:

Różnorodne paliwa, takie jak węgiel, nafta, gaz do gotowania, drewno opałowe, ciasta na odchody i odpady rolnicze są wykorzystywane do celów kuchennych. Ze względu na kryzys energetyczny, dostawy tych paliw pogarszają się (drewno, węgiel, nafta, gaz do gotowania) lub są zbyt cenne, by można je było zmarnować do celów kuchennych (obornik można lepiej wykorzystać jako nawóz do poprawy żyzności gleby). Wymagało to wykorzystania energii słonecznej do celów kuchennych i rozwoju kuchenki słonecznej. Prostą kuchenką solarną jest kuchenka słoneczna typu flat plate box.

Składa się z dobrze izolowanego metalowego lub drewnianego pudełka, które jest poczerniałe od wewnętrznej strony. Promieniowanie słoneczne wchodzące do pudła ma krótką długość fali. Ponieważ promieniowanie o większej długości fali nie jest w stanie przejść przez szklane osłony, promieniowanie wtórne z poczernionego wnętrza na zewnątrz pudełka przez dwie szklane osłony jest zminimalizowane, minimalizując w ten sposób straty ciepła.

Straty ciepła wynikające z konwekcji są zminimalizowane dzięki temu, że pudełko jest szczelne. Osiąga się to poprzez zapewnienie gumowego paska pomiędzy górną pokrywą a pudełkiem w celu zminimalizowania strat ciepła spowodowanych przewodzeniem, przestrzeń między sczerniałą tacą a zewnętrzną pokrywą pudełka jest wypełniona materiałem obrażającym, takim jak wełna szklana, trociny, łuska niełuskana itp.

Po umieszczeniu w świetle słonecznym promienie słoneczne przenikają przez szklane pokrywy i są pochłaniane przez poczerniałą powierzchnię, co powoduje wzrost temperatury wewnątrz pudełka. Czajniki do gotowania sczerniałe z zewnątrz są umieszczane w skrzyni solarnej.

Niegotowane jedzenie zostaje ugotowane z wytworzoną energią cieplną ze względu na podwyższoną temperaturę skrzynki solarnej. Powierzchnia kolektora takiego kuchenki słonecznej może zostać zwiększona poprzez zapewnienie płaskiego lustra odblaskowego. Kiedy ten odbłyśnik zostanie ustawiony w celu odzwierciedlenia promieni słonecznych w pudełku, wówczas temperatura wewnątrz naczynia wzrasta o 15 ° C do 25 ° C.

Kuchenka słoneczna nie wymaga ani paliwa, ani uwagi podczas gotowania żywności, a nie ma zanieczyszczeń, żadnych zwęglania ani przelewania żywności, a najważniejszą zaletą jest to, że wartość odżywcza gotowanego jedzenia jest bardzo wysoka, ponieważ witaminy i naturalny smak żywności nie są zniszczony.

Koszt konserwacji kuchenki słonecznej jest znikomy. Główną wadą kuchenki słonecznej jest to, że żywność nie może być gotowana w nocy, w pochmurne dni lub w krótkim czasie. Gotowanie zajmuje stosunkowo więcej czasu, a czapatti nie mogą być gotowane w kuchence solarnej.

(h) Słoneczne wytwarzanie energii elektrycznej:

Energię elektryczną lub elektryczność można wytwarzać bezpośrednio z energii słonecznej za pomocą ogniw fotowoltaicznych. Ogniwo fotowoltaiczne to urządzenie do konwersji energii, które służy do konwersji fotonów światła słonecznego bezpośrednio na energię elektryczną. Wykonany jest z półprzewodników, które pochłaniają fotony otrzymane ze słońca, tworząc swobodne elektrony o wysokiej energii.

Te wolne od energii elektrony są indukowane przez pole elektryczne, aby wypłynąć z półprzewodnika w celu wykonania użytecznej pracy. To pole elektryczne w ogniwach fotowoltaicznych jest zwykle dostarczane przez złącze pn materiałów, które mają różne właściwości elektryczne. Istnieją różne techniki wytwarzania, aby umożliwić tym ogniwom osiągnięcie maksymalnej wydajności.

Komórki te są ułożone w kombinację równoległą lub szeregową w celu utworzenia modułów komórkowych. Niektóre ze specjalnych cech tych modułów to wysoka niezawodność, brak wydatków na paliwo, minimalny koszt konserwacji, długa żywotność, przenośność, modułowość, praca bez zanieczyszczeń itp.

Ogniwa fotowoltaiczne zostały wykorzystane do sterowania pompami nawadniającymi, ostrzeżeniami o przekroczeniu linii kolejowych, sygnałami nawigacyjnymi, autostradowymi systemami alarmowymi, automatycznymi stacjami meteorologicznymi itp. W obszarach, w których trudno jest układać linie energetyczne.

Są również wykorzystywane do monitorowania pogody i jako przenośne źródła zasilania dla telewizorów, kalkulatorów, zegarków, czytników kart komputerowych, ładowania baterii i satelitów itp. Poza tym ogniwa fotowoltaiczne są wykorzystywane do zasilania zestawów pomp do nawadniania, zaopatrzenia w wodę pitną i do zapewniania energii elektrycznej na obszarach wiejskich, np. świateł ulicznych itp.

(i) Produkcja energii cieplnej z energii słonecznej:

Energia słoneczna do produkcji energii cieplnej oznacza konwersję energii słonecznej na energię elektryczną poprzez energię cieplną. W tej procedurze najpierw wykorzystuje się energię słoneczną do podgrzania czynnika roboczego, gazu, wody lub innej lotnej cieczy. Ta energia cieplna jest następnie przekształcana w turbinę mającą energię mechaniczną. Wreszcie konwencjonalny generator połączony z turbiną przetwarza tę energię mechaniczną w energię elektryczną.

Wytwarzanie energii przez stawy solarne:

Słoneczny staw to naturalny lub sztuczny zbiornik wodny wykorzystywany do zbierania i pochłaniania promieniowania słonecznego oraz magazynowania go w postaci ciepła. Jest bardzo płytka (5-10 cm głębokości) i ma pochłaniające promieniowanie (czarne plastikowe) dno. Ma zakrzywioną osłonę z włókna szklanego, aby umożliwić wejście promieniowania słonecznego, ale zmniejsza straty przez promieniowanie i konwekcję (ruch powietrza). Utrata ciepła do ziemi jest zminimalizowana poprzez zapewnienie złoże materiału izolacyjnego pod stawem.

Stawy słoneczne wykorzystują wodę do gromadzenia i przechowywania energii słonecznej, która jest wykorzystywana do wielu zastosowań, takich jak ogrzewanie pomieszczeń, ogrzewanie procesów przemysłowych i generowanie energii elektrycznej poprzez napędzanie turbiny zasilanej przez odparowanie cieczy organicznej o niskiej temperaturze wrzenia.

(j) Słoneczne zielone domy:

Zielony dom to struktura pokryta przezroczystym materiałem (szkło lub plastik), który działa jak kolektor słoneczny i wykorzystuje energię promieniowania słonecznego do uprawy roślin. Posiada urządzenia grzewcze, chłodzące i wentylacyjne do kontrolowania temperatury wewnątrz zielonego domu.

Promienie słoneczne mogą przechodzić przez oszklenie zielonego domu, ale promienie cieplne emitowane przez obiekty wewnątrz zielonego domu nie mogą uciec przez przeszkloną powierzchnię. W rezultacie promieniowanie zostaje uwięzione w zielonym domu i powoduje wzrost temperatury.

Ponieważ struktura zielonego domu ma zamkniętą granicę, powietrze wewnątrz szklarni zostaje wzbogacone o CO 2, ponieważ nie dochodzi do mieszania się powietrza szklarniowego z otaczającym powietrzem. Ponadto zmniejsza się utrata wilgoci z powodu ograniczonego transpiracji. Wszystkie te cechy pomagają utrzymać wzrost roślin przez cały dzień, a także w nocy i przez cały rok.