什么是太阳能?

想象一个地方,在那里从汽车到家庭到工业的一切都是由太阳能。那里的空气很纯净。能源成本。电力短缺已成为历史。人类终于到达了与环境和平共处。在危险的不断升级的污染水平随着自然资源的枯竭和燃料价格失控,全世界都在向天空寻求解决方案。

答案就在于开发无限的,干净的,环保的能源的太阳。太阳是地球上生命存在的关键。它已经存在了数十亿年,不断地向我们的方向发射太阳能。太阳继续使我们的星球变暖,我们需要找到更有效的方法来充分利用它的能量。

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当我们想到太阳的时候,它绝对是令人兴奋的。来自太阳的光在太空中传播数百万英里,穿过大气层到达我们这里。它提供地球上植物所需要的温暖、视觉光和能量。想象一下,如果这一巨大的资源能够被有效地利用和利用。这就是太阳能发电目标是要做。

太阳能是通过利用太阳能技术将太阳能转化为电能而获得的太阳能电池板或集中力量。太阳能是目前存在的最可再生能源。太阳能被归类为可再生能源因为它在人类的时间尺度上是永恒的。它不会产生有害的排放物,最重要的是,它是绝对免费的。相反,化石燃料就像石油、天然气和煤炭一样不可再生能源因为它们供应有限。简单地说,我们总有一天会耗尽化石燃料。

太阳能是如何工作的?

太阳光含有大量的能量。自然地,当阳光照射到物体上时,能量立即转化为热量。想想你躺在阳光下时感受到的温暖。然而,当太阳光照射到某些特殊设计的材料上时,就会转化成电流,从而可以用来发电。这些专门设计的能把太阳能转化为电能的装置被称为电能太阳能电池板或光伏板。

太阳能电池板由多个太阳能电池或光伏电池组成,主要负责将太阳的能量转化为电能。光伏发电是太阳能转化为电能的科学过程。每个太阳能电池板或光伏电池板都有一定数量的硅电池。这些电池与太阳光中的光子发生反应,产生直流电(DC)。

直流电然后被引导到一个反向,在那里它被转换成交流电(AC)。交流电被传输到您的家庭或办公室配电网络,现在能够为您的家庭或办公室电器供电。当你生产的电力超过你的需要,剩余的反馈给国家电网,这可以为你赚一些钱。

收集太阳能最流行的方法

将太阳能转化为电能的方法很少,但最常见的是太阳能电池板和太阳能热系统。让我们详细看看这两种方法。

  1. 太阳能热系统

太阳能热系统主要应用于住宅建筑,这些建筑更需要降低每月的能源账单。然而,这项技术也可以用于商业建筑。太阳能热能系统的理念是利用太阳能,将其转化为热量,并将其引入你的家庭或商业供暖系统,如热水或空间供暖。这里可以应用各种各样的方法,包括主动和被动系统。

有源系统的一个典型例子是太阳能热水器。太阳能热水器的设计范围很广,包括一个集热器浸入式加热器和一个储水箱。太阳能集热器通常是黑色的,以吸收最大的太阳能量。收集器包含一种转移液体,通常是水和乙二醇的混合物,通常被称为防冻剂。这种结合有助于防止冬天的水结冰。

集热器中的热水被引导到你家里储水箱中的热交换器。来自换热器的热量将使储罐中的水加热。当液体散发出热量后,水被允许回流到集热器进一步加热。控制器的作用是保证有足够的热量时液体向集热器循环。

被动式系统涉及创新的工程设计,最终使建筑能够自动储存和使用太阳能。用于产生太阳能的被动式系统的一个典型例子是温室。温室在阳光充足的白天收集太阳能,并在夜间为你的房子保暖。

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温室原理是如何起作用的?

阳光被完全暴露在阳光下的战略性引用(朝北)玻璃区域的温室效应捕获。整个过程的效率取决于窗户的朝向、框架、阴影和玻璃类型。被困住的热量随后被屋内的高热材料吸收和储存。热量在晚上释放,以满足损失的热量,以降低维持所需的室内温度。

被动式太阳能采暖与被动式遮阳一起使用,使冬季最大限度地吸收太阳能,缓解夏季的过热。这种热平衡是通过恰当地引用玻璃面积(北朝向)来实现的,包括适当设计的屋檐悬垂。通过有效的气流设计和对流,再辐射的热量可以很好地循环到需要的地方。

最有效的热循环形式是直接再辐射。然而,热量也通过建筑材料传导,并通过空气流动循环。当考虑应用温室原理时,地板的设计也应该考虑在内。最重要的房间,比如客厅,应该朝北设计,以确保冬季获得最好的太阳能。

通过正确的窗户处理和对阁楼、墙壁和活动地板进行完美的隔热,热量损失大大减少。蓄热系统也必须进行适当的绝缘以达到高水平的有效性。

高质量的门窗、气闸、密封结构和通风密封大大减少了空气渗透。房屋的整体形状和房间布局应适当设计,以减少热量的损失,这种损失发生在建筑的每个部分,但迅速通过屋顶。在寒冷的气候条件下,紧凑的形状可以大大减少屋顶和外墙的面积。当气候变暖时,更多的外墙是必要的,以实现难以置信的交叉通风。

  1. 太阳能光伏或太阳能电池板

光伏发电涉及到在原子水平上将太阳光直接转化为电能。特定的材料表现出一种被称为光电效应的特性,这种特性促使它们吸收太阳光中的光子并发射电子。这些自由电子随后被捕获,形成可被用作电力的电流。

太阳能光伏是如何工作的?

光伏电池或者太阳能电池是由硅这种半导体材料制成的。这一切都始于包含在太阳能电池中的一块薄半导体晶圆。半导体晶圆被仔细处理以创造一个电场;一边是正场,另一边是负场。当太阳光照射到太阳能电池上时,电子就从半导体材料中的原子上脱落下来。当电导体被拴在正负两面时,就形成了一个电路,使电子成为电流(电)。这种电力可以用来为家庭或企业供电。

当给定数量的太阳能电池相互连接,并设置在一个支撑结构或框架上,它被称为光伏模块。模块是专门开发的以预定电压提供电力,就像常见的12伏系统。产生的电压的强度取决于照射在太阳能电池表面的太阳光的强度。

可以将多个模块连接成一个数组。一般来说,阵列面积越大,产生的电能就越多。光伏电池产生直流电。直流电被传输到一个转换器,把它变成交流电(AC),能够为家庭和办公设备提供动力。

图片来源:pixabay
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