Вікіпедія

Сонячна енергія: відмінності між версіями

Інтерактивний перегляд історії
(Переглянути усі неперевірені зміни)
[неперевірена версія][перевірена версія]
← Попереднє редагуванняНаступне редагування →
Вилучено вміст Додано вміст
ВізуальнийВікірозмітка
доповнення
Рядок 1:
[[Файл:Solar land area.png|thumb|250px|Мапа сонячного випромінювання на поверхні Землі]]
[[Файл:SolarGIS-Solar-map-Europe-en.png|thumb|250px|Мапа сонячного випромінювання - — Європа]]
'''Сонячна енергія'''  — [[енергія]] від [[Сонце|Сонця]] в формі радіації та світла. Ця енергія значною мірою керує кліматом та погодою, та є основою життя. Технологія, що контролює сонячну енергію називається [[Сонячна енергетика|сонячною енергетикою]].
 
== Сонячна енергія та Земля ==
У верхні шари атмосфери [[Земля|Землі]] постійно надходить 174 [[Ват|PW]] сонячного випромінювання ([[Інсоляція|інсоляції]])<ref name="Smil 1991">Smil (1991), p. 240</ref>. Близько 6&nbsp;% інсоляції відбивається [[Атмосфера Землі|атмосферою]], 16&nbsp;% поглинається нею. Середні шари атмосфери в залежності від погодних умов (хмари, пил, атмосферні забруднення) віддзеркалюють до 20&nbsp;% інсоляції та поглинають 3&nbsp;%.
 
Атмосфера не тільки зменшує кількість сонячної енергії, що досягає поверхні Землі, але і [[Дифузія|дифузує]] близько 20&nbsp;% з того що надходить, та фільтрує частину його спектру. Після проходження атмосфери близько половини інсоляції перебуває у видимій частині [[спектр]]у. Друга половина перебуває переважно в інфрачервоній частині спектру. Тільки незначна частина цієї інсоляції припадає на ультрафіолетове випромінювання<ref>{{cite web
На верхні шари атмосфери [[Земля|Землі]] постійно поступає 174 PW сонячної радіації ([[Інсоляція|інсоляції]]). Близько 6% інсоляції відбивається [[Атмосфера Землі|атмосферою]], 16% поглинається нею. Середні шари атмосфери в залежності від погодних умов (хмари, пил, атмосферні забруднення) віддзеркалюють до 20% інсоляції та поглинають 3%.
|title=Natural Forcing of the Climate System
|publisher=Intergovernmental Panel on Climate Change
|url=http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/wg1/041.htm#121
|accessdate=2007-09-29
}}
</ref>.
 
Сонячне випромінювання поглинається поверхнею суходолу, океанами (покривають близько 71&nbsp;% поверхні земної кулі) і атмосферою.[[Абсорбція]] сонячної енергії через [[Конвекція в атмосфері|атмосферну конвекцію]], [[випаровування]] і [[Конденсація|конденсацію]] водяної пари є рушійною силою [[Кругообіг води|кругообігу води]] та керує вітрами. Сонячне проміння абсорбоване океаном та суходолом підтримує середню температуру на поверхні Землі, що нині становить 14&nbsp;°C<ref>
Атмосфера не тільки зменшує кількість сонячної енергії, що досягає поверхні Землі, але і [[Дифузія|дифузує]] близько 20% з того що поступає, та фільтрує частину його спектру. Після проходження атмосфери близько половини інсоляції знаходиться в видимій частині [[Спектр|спектру]]. Друга половина знаходиться переважно в інфрачервоній частині спектру. Тільки незначна частина цієї інсоляції припадає на ультрафіолетове випромінювання.
{{cite web
|author=Somerville, Richard
|title=Historical Overview of Climate Change Science
|url=http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter1.pdf
|publisher=Intergovernmental Panel on Climate Change
|accessdate=2007-09-29
|format=PDF
}}
</ref>. Завдяки [[фотосинтез]]у рослин сонячна енергія може перетворюватись в хімічну, що зберігається у вигляді їжі, деревини та біомаси, яка зрештою перетворюється на викопне паливо<ref>
{{cite web
|author=Vermass, Wim
|title=An Introduction to Photosynthesis and Its Applications
|publisher=Arizona State University
|url=http://photoscience.la.asu.edu/photosyn/education/photointro.html
|accessdate=2007-09-29
}}
</ref>.
 
== Перспективи використання ==
[[Абсорбція]] сонячної енергії через [[Конвекція в атмосфері|атмосферну конвекцію]], [[випаровування]] і [[Конденсація|конденсацію]] водяної пари є рушійною силою [[Кругообіг води|кругообігу води]] та керує вітрами. Сонячне проміння абсорбоване океаном та суходолом підтримує середню температуру на поверхні Землі, що в наш час становить 14&nbsp;°C. Завдяки [[Фотосинтез|фотосинтезу]] рослин сонячна енергія може перетворюватись в хімічну.
{{main|Сонячна енергетика}}
Сонячна енергія є джерелом енергії вітру, води, тепла морів, біомаси, а також причиною утворення протягом тисячоліть торфу, бурого і кам'яного вугілля, нафти і природного газу, однак ця енергія опосередкована і накопичена протягом тисяч і мільйонів років. Енергію Сонця можна використовувати використовувати і безпосередньо, як джерело електроенергії і тепла. Для цього потрібно створити пристрої, які концентрують енергію Сонця на малих площах і в малих об'ємах.
 
Загальна кількість сонячної енергії, яку поглинає атмосфера, поверхня суходолу і океани становить приблизно 3 850 000&nbsp;[[Джоуль#Кратні і частинні одиниці|ексаджоулів]] (ЕДж) на рік<ref name="Smil 2006, p. 12"/>. За одну годину, це дає більше енергії, ніж увесь світ використав за цілий 2002 рік<ref>http://www.nature.com/nature/journal/v443/n7107/full/443019a.html</ref><ref>
Сонячна енергія є джерелом енергії вітру, води, тепла морів, біомаси, а також причиною утворення протягом тисячоліть торфу, бурого і кам’яного вугілля, нафти і природного газу, однак ця енергія опосередкована і накопичена протягом тисяч і мільйонів років. Енергія Сонця може бути використана і безпосередньо, як джерело електроенергії і тепла. Для цього потрібно створити пристрої, які концентрують енергію Сонця на малих площах і в малих об’ємах. У цей час працюють нагрівальні пристрої, які акумулюють енергію Сонця, а також дослідні зразки електродвикунів і автомобілів, які використовують енергію Сонця.
{{cite web
|url=http://web.mit.edu/mitpep/pdf/DGN_Powering_Planet.pdf
|format=PDF
|title=Powering the Planet: Chemical challenges in solar energy utilization
|accessdate=7 August 2008
}}
</ref>. Фотосинтез забирає близько 3 000&nbsp;ЕДж на рік на виробництво біомаси<ref name="fao.org">
{{cite web
|publisher=Food and Agriculture Organization of the United Nations
|url=http://www.fao.org/docrep/w7241e/w7241e06.htm#TopOfPage
|title=Energy conversion by photosynthetic organisms
|accessdate=2008-05-25
}}
</ref>. Кількість сонячної енергії, яка досягає поверхню землі така велика, що за рік вона приблизно вдвічі перевершить всю енергію, яку потенційно можна виробити зі всіх невідновлюваних джерел: вугілля, нафти, уранових руд<ref>
{{cite web
|url=http://gcep.stanford.edu/research/exergycharts.html
|title=Exergy Flow Charts - GCEP
|work=stanford.edu
}}</ref>.
 
{| class="wikitable floatleft" style="margin-right: 12px;"
== Перспективи використання ==
! colspan=3 style="font-weight: normal;" |'''Річне надходження сонячного випромінювання і споживання енергії людиною'''<sup>1</sup>
|-
|Сонце
| align=right | 3 850 000
| align=center |<ref name="Smil 2006, p. 12">Smil (2006), p. 12</ref><!-- Smil quotes an absorbed solar flux of 122 PW => 3,850 ZJ. -->
|-
|вітер
| align=right | 2 250
| align=center |<ref>
{{cite web
|author=Archer, Cristina
|author2=Jacobson, Mark
|title=Evaluation of Global Wind Power
|publisher=Stanford
|url=http://www.stanford.edu/group/efmh/winds/global_winds.html
|accessdate=2008-06-03
}}</ref>
|-
|Потенціал біомаси
| align=right |~200
| align=center |<ref name="fa.upc.es">{{cite web
| publisher=Renewable and Appropriate Energy Laboratory
| url=http://www-fa.upc.es/personals/fluids/oriol/ale/eolss.pdf
| title=Renewable Energy Sources
| page=12
| accessdate=2012-12-06}}</ref>
|-
|[[Світове споживання енергії]]<sup>2</sup>
| align=right |539
| align=center |<ref>
{{cite web
|publisher=[[Energy Information Administration]]
|url=http://www.eia.gov/cfapps/ipdbproject/IEDIndex3.cfm?tid=44&pid=44&aid=2
|title=Total Primary Energy Consumption
|accessdate=2013-06-30
}}</ref><!-- converted from 510.551 quadrillion BTUs -->
|-
|Електроенергія<sup>2</sup>
| align=right |~67
| align=center |<ref>
{{cite web
|publisher=[[Energy Information Administration]]
|url=http://www.eia.gov/cfapps/ipdbproject/IEDIndex3.cfm?tid=2&pid=2&aid=2
|title=Total Electricity Net Consumption
|accessdate=2013-06-30
}}
</ref>
|-
! colspan=3 style="font-size: 80%; font-weight: normal; text-align: left; padding: 6px 2px 4px 4px;"| <sup>1</sup> Енергію подано в ексаджоулях 1 ЕДж = 10<sup>18</sup> [[Джоуль|Дж]] = 278 [[Кіловат-година|ТВт/год]]&nbsp;<br/><sup>2</sup> Споживання станом на 2010 рік
|}
 
Кількість сонячної енергії, яку потенційно може використати людина, відрізняється від кількості енергії, яка перебуває поблизу земної поверхні. Такі фактори як зміна дня і ночі, хмарність і доступна поверхня суходолу зменшують кількість енергії, придатної для використання.
{{main|Сонячна енергетика}}
 
Географічне положення впливає на енергетичний потенціал, оскільки ближчі до [[екватор]]а області приймають більшу кількість сонячного випромінювання. Проте, використання пристроїв на [[Фотовольтаїка|фотовольтації]], які можуть змінювати власну орієнтацію відповідно до положення Сонця на небосхилі, може значно підвищувати потенціал сонячної енергії у віддалених від екватора областях<ref name="World Energy Assessment"/>.
 
Доступність земель значно впливає на кількість можливий видобуток енергії, оскільки сонячні панелі можна встановлювати лише на землях, які для цього підходять і не використовуються для інших цілей. Наприклад, придатним місцем для встановлення панелей стали дахи<ref name="World Energy Assessment" />.
 
Сонячні технології поділяються на активні та пасивні, в залежності від способу зловити сонячне світло, його перетворити і розподілити.
 
Активні сонячні технології використовують фотовольтаїку, {{Не перекладено|Концентрована сонячна енергія|концентровану сонячну енергію|en|concentrated solar power}}, [[Сонячний колектор|сонячні колектори]], pumps, і fans, щоб перетворити сонячне світло у useful outputs. Серед пасивних сонячних технологій: використання матеріалів зі сприятливими тепловими характеристиками, дизайн приміщень із природною циркуляцією повітря і розташування будівель в напрямку до сонця. Активні сонячні технології підвищують енергопостачання, тоді як пасивні зменшують потребу в додаткових джерелах<ref name="IEA Solar Thermal"/>.
 
2000 року [[Програма розвитку ООН]], UN Department of Economic and Social Affairs і [[Світова енергетична рада]] опублікували оцінку потенціалу сонячної енергії, яку людство може добувати, взявши до уваги такі фактори як інсоляція, хмарність і доступна для використання поверхня суходолу. Оцінка показала, що глобальний потенціал сонячної енергії становить 1,575–49,837&nbsp;ЕДж на рік ''(див. таблицю нижче)''<ref name="World Energy Assessment" />.
 
{| class="wikitable" style="text-align: center; font-size: 0.9em;"
|-
|+Щорічний потенціал сонячної енергії за регіонами (ЕДж)<ref name="World Energy Assessment" />
! Регіон !! Північна Америка !! Латинська Америка і Кариби !! Західна Європа !! Центральна і Східна Європа !! Країни колишнього Радянського Союзу !! Близький Схід і Північна Африка !! Sub-Saharan Африка !! Pacific Asia !! Південна Азія !! Centrally planned Asia !! Pacific OECD
|-
| align=left | Мінімум || 181,1 || 112,6 || 25,1 || 4,5 || 199,3 || 412,4 || 371,9 || 41,0 || 38,8 || 115,5 || 72,6
|-
| align=left | Максимум || 7 410 || 3 385 || 914 || 154 || 8 655 || 11 060 || 9 528 || 994 || 1 339 || 4 135 || 2 263
|-
|}
 
У цей час працюють нагрівальні пристрої, які акумулюють енергію Сонця, а також дослідні зразки електродвигунів і автомобілів, які використовують енергію Сонця.
Сонячна енергія, як вважають, до кінця століття може скласти не більше 1% від загальної кількості використовуваної енергії. Ще в 1870 році в Чилі було побудовано сонячний опріснювач морської води, який виробляв до 30 т прісної води на добу і працював понад 40 років. Завдяки застосуванню гетеропереходів коефіцієнт корисної дії сонячних батарей вже досягає 25%. Налагоджено виробництво сонячних батарей у вигляді довгої полікристалічної кремнієвої стрічки, які мають ККД понад 10%.
 
Сонячна енергія, як вважають, до кінця століття може скласти не більше 1&nbsp;% від загальної кількості використовуваної енергії. Ще в 1870 році в Чилі було побудовано сонячний опріснювач морської води, який виробляв до 30 т прісної води на добу і працював понад 40 років. Завдяки застосуванню гетеропереходів коефіцієнт корисної дії сонячних батарей вже досягає 25&nbsp;%. Налагоджено виробництво сонячних батарей у вигляді довгої полікристалічної кремнієвої стрічки, які мають ККД понад 10&nbsp;%.
== Дивіться також ==
 
== Див. також ==
* [[Сонячна енергетика]]
 
== Примітки ==
{{Без джерел|дата=червень 2009}}
{{примітки|2}}
 
[[Категорія:Сонце]]
Отримано з https://uk.wikipedia.org/wiki/Сонячна_енергія