Güneş enerjisi , herhangi bir biçimde güneş ışığından elde edilen enerji anlamına gelir . Güneş enerjisi, güneşten gelen radyant ışık ve ısı , eski zamanlardan beri insanlar tarafından sürekli gelişen bir dizi teknoloji kullanılarak kullanılmaktadır. Güneş radyasyonu, rüzgar ve dalga enerjisi, hidroelektrik ve biyokütle gibi ikincil güneş enerjisiyle çalışan kaynaklarla birlikte , dünyadaki mevcut yenilenebilir enerjinin çoğunu oluşturur . Mevcut güneş enerjisinin yalnızca çok küçük bir kısmı kullanılır. Güneş enerjisinin kullanımları insan yaratıcılığı ve sistemi oluşturmak için sınırlı kaynaklarla sınırlıdır.
Güneş enerjisi uygulamalarının kısmi bir listesi, güneş enerjisi mimarisi yoluyla alan ısıtma ve soğutmayı, damıtma ve dezenfeksiyon yoluyla içme suyunu , gün ışığını , güneş enerjisiyle sıcak su , güneş enerjisiyle pişirme ve endüstriyel amaçlar için yüksek sıcaklıkta proses ısısını içerir. Güneş enerjisinden faydalanmanın en yaygın yolu güneş panelleri kullanmaktır .
Güneş teknolojileri , enerjinin yakalanma, dönüştürülme ve dağıtılma şekline bağlı olarak pasif güneş enerjisi veya aktif güneş enerjisi olarak nitelendirilir . Aktif güneş teknikleri , enerjiyi kullanmak için fotovoltaik panellerin ve güneş termal kolektörlerinin kullanımını içerir . Pasif güneş enerjisi teknikleri arasında bir binanın güneşin mevsimsel yönelimine göre yönlendirilmesi, güneş enerjisini yakalayacak ve yayacak uygun termal kütleye sahip malzemelerin seçilmesi, ışık enerjisini dağıtacak ışık dağıtma özellikleri veya güneş enerjisiyle ısıtılan havayı doğal olarak sirküle eden alanlar tasarlanması yer alır.
Güneş panelli çatılar ve cihazlar etrafımızda. Toplumdaki varlıkları çevre bilinciyle birlikte arttı. Güneş enerjisi, atmosfere ve iklime etki eden sera gazı yayan fosil yakıtlara yenilenebilir bir alternatiftir.
Petrol, doğal gaz ve kömür gibi yenilenemeyen enerji kaynakları çevreyi kirletir ve ısıyı Dünya atmosferinin üst katmanlarında hapseder. Isı atmosferde uzun süre kaldığı için küresel sıcaklık artar. Bu artış, iklim değişikliği olarak da bilinen, gezegen genelinde tutarlı hava koşullarını etkiliyor.
Çevre üzerindeki bu olumsuz etkilere karşı koymak için yenilenebilir enerji devreye girdi. Güneş enerjisi artık yenilenebilir enerjinin en popüler şeklidir. Bu sistemlerin iklim değişikliğinin etkilerini nasıl azaltabileceğini daha iyi anlamak için öncelikle bunun kökenlerini değerlendirmemiz gerekiyor. [1]
İçindekiler
Uygulamalar
Isıtma gibi güneş enerjisinin bazı biçimleri düşük teknolojiye uygun yapılara iyi bir şekilde uyarlanırken , elektrik üretimi için fotovoltaik hücreler gibi diğerleri genellikle yüksek teknolojili, sermaye yoğun fabrikalarda seri olarak üretilir. Tasarımlar aktif veya pasif olabilir [ genişletme gerekli ]
Elektrik
Güneş enerjisi, güneş ışığından elde edilen enerjinin elektriğe dönüştürülmesidir . Doğrudan fotovoltaik (PV) kullanılarak, dolaylı olarak konsantre güneş enerjisi kullanılarak veya bunların bir kombinasyonu kullanılarak yapılabilir . Fotovoltaik hücreler, fotovoltaik etkiyi kullanarak ışığı elektrik akımına dönüştürür. Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemleri, güneş ışığının geniş bir alanını küçük bir ışına veya noktaya odaklamak ve yoğunlaştırmak için mercekler veya aynalar ve güneş takip sistemleri kullanır.
Genellikle "Yeşil", yenilenebilir , sürdürülebilir ve çevre dostu olarak kabul edilir . Artan enerji maliyeti ve alternatif enerjilerle birlikte güneş enerjisi, güneş enerjisiyle aydınlatma gibi birçok alanda ekonomik olarak daha uygulanabilir ve önemli hale geliyor .
Yemek pişirmek
Güneş enerjili ocak, güneş ışığını yemek pişirmek için saklanan ısı enerjisine dönüştürür. Güneş ışığı "yakıttır".
Pek çok mühendis ve DIY meraklısı, kelimenin tam anlamıyla yüzlerce farklı türde güneş enerjisiyle çalışan ocak tasarladı; Güneş enerjili bowling fırını gibi basit tasarımlardan parabolik sepet ve teneke kutu güneş enerjili ocak gibi daha karmaşık tasarımlara kadar . Bu geniş seçenek çeşitliliği, güneş enerjili pişiricilerin standartlaştırılmasını ve değerlendirilmesini zorlaştırmaktadır, ancak bir tasarımın başarılı olması için bazı kritik faktörlerin karşılanması gerekir; bunlardan bazıları aşağıda listelenmiştir:
- Maliyet – kırsal alanlarda uygulamaya uygun olacak kadar ucuz olmalıdır.
- Kolaylık: Hafif olmasının yanı sıra, kolayca bulunabilen yerel malzemelerle kısa sürede inşa edilebilir.
- Güvenlik - ısıtılan alan iyi korunmalı ve hiçbir parça dışarı çıkmamalıdır.
- Verimlilik - yemeğin pişirilmesi ne kadar sürer?
- Rüzgar direnci - hafif ve orta dereceli rüzgarlardan etkilenmeyecek kadar sağlam olmalıdır.
- Isıtma kapasitesi - kullanımına bağlı olarak yeterli ısıtma kapasitesi ( su pastörizasyonu vs. yemek pişirme ).
- Dayanıklılık - onarımlar seyrek yapılmalı ve kolayca gerçekleştirilmelidir.
- Talimatların basitliği.
Güneş enerjisiyle pişirme gereksinimleri çok basittir. Güneş ocağınızı birkaç saat boyunca güneş alan ve kuvvetli rüzgarlardan korunan bir yere yerleştirebilmeniz gerekir. Güneş enerjili ocaklar elbette geceleri veya çok bulutlu günlerde çalışmaz. Güneş ışığı, ısınan karanlık yüzeyler tarafından emilir. Yiyecekler, ısıyı ve nemi tutmak için koyu renkli, sıkı oturan kapakları olan karanlık, sığ, ince metal kaplarda en iyi şekilde pişirilir. Kara çömlek güneş ışınlarını emdiğinde oluşan ısıyı korumak için bir tür şeffaf örtüye ihtiyaç vardır. Bu, şeffaf bir plastik torba kadar basit veya boşaltılmış birden fazla cam katmanı kadar karmaşık olabilir. Pişirme işlemini hızlandırmanın bir yöntemi , toplayıcınızdaki güneş ışığı konsantrasyonunu artırmak içinreflektörler kullanmaktır .
Kurutma
Güneş enerjili kurutucu (veya güneş enerjili kurutucu), kullanıcının diğer kurutma teknikleriyle ilişkili enerji maliyeti veya kirlilik olmadan gıdayı korumasını sağlar.
Tarım ve diğer ürünler binlerce yıldır açık havada güneş ve rüzgarla kurutulmaktadır. Amaç ya yiyeceklerde olduğu gibi bunları daha sonra kullanmak üzere saklamak; veya kereste, tütün ve çamaşır yıkamada olduğu gibi üretim sürecinin ayrılmaz bir parçası olarak. Sanayileşmiş bölgelerde ve sektörlerde, açık havayla kurutmanın yerini artık büyük ölçüde, gelen havayı ısıtmak için kazanlar ve bu havayı yüksek oranda zorlayan fanlar bulunan mekanize kurutucular almıştır. Mekanize kurutma, açık havada kurutmaya göre daha hızlıdır, çok daha az arazi kullanır ve genellikle daha kaliteli ürün verir. Ancak ekipman pahalıdır ve çalışması için önemli miktarda yakıt veya elektrik gerekir.
Bu teknik özet bağlamında 'Güneş enerjisiyle kurutma', kurutma için güneş enerjisini kullanma yöntemlerini ifade eder ancak açık havada 'güneşte kurutma'yı kapsamaz. Güneş enerjili kurutucuların gerekçesi, güneşte kurutmadan daha etkili olabilmeleri, ancak mekanize kurutuculardan daha düşük işletme maliyetlerine sahip olmalarıdır. Bir dizi tasarım teknik olarak kanıtlanmış ve hiçbiri henüz yaygın kullanımda olmasa da potansiyelleri konusunda hala iyimserlik var.
Sıcak su
Güneş enerjili sıcak su, istenilen uygulama için suyu ısıtmak amacıylaserbestçe bol miktarda bulunan güneş enerjisi termal enerjisini kullanan aktif ve pasif güneş teknolojilerini tanımlar.
Elektrik dirençli ısıtma veya yakıt yakmanın aksine enerji dönüşümü gerektirmediğinden, suyu ısıtmanın (enerji/atık açısından) en verimli yollarından biridir . Isı enerjisinin bir yerden başka bir yere basit bir şekilde aktarılması ve yoğunlaşmasıdır . ( Bkz . Vikipedi:Isı transferi . ) Bu teknolojinin verimliliğine bir başka örnek de, ücretsiz olan ve yalnızca kullanılan teknolojiye, maliyetine ve verimliliğine bağlı olan güneş enerjisiyle çalışmasıdır. Başka bir deyişle enerji bedavadır, sistemin maliyetine yalnızca toplama, dönüştürme ve depolama cihazları katkıda bulunur. Bununla birlikte, güneş termal enerjisinin ana dezavantajı, yalnızca Güneş'in görülebildiği her yerde/zamanda mevcut olmasıdır.
Güneş altında duran bir bahçe hortumundan sıcak suyun aktığını hissettiyseniz, güneş enerjili sıcak suyu çalışırken deneyimlemişsinizdir.
Temel olarak, bir güneş enerjili sıcak su sistemi, bir güneş enerjisi termal kolektöründen , iyi yalıtılmış bir depolama konteynerinden ve ısının kollektörden konteynere, bazı durumlarda akışkan bir ortam aracılığıyla aktarılmasını sağlayan bir sistemden oluşur. suyun kendisi.
Su dezenfeksiyonu
Güneş enerjili su pastörizasyonu veya SODIS olarak da bilinen güneş enerjili su dezenfeksiyonu , içme suyunu güneşin ısısını ve UV ışığını (veya bazen sadece ısısını) kullanarak dezenfekte etme yöntemidir . Özellikle güneşin UV ışığını kullanırken suyun zaten berrak olması gerekir. Güneş enerjisiyle damıtmanın aksine , küçük hacimli suyu dezenfekte etmeninçok basit ve düşük maliyetli bir yoludur.
UV-A spektrumundaki radyasyon (dalga boyu 320-400nm) ve artan su sıcaklığı, her iki faktör de Patojenlerin DNA'sına zarar verir . Etkiler aynı zamanda sinerjistiktir; sıcaklık çok yüksekse DNA UV hasarına daha yatkın olur. Su sıcaklığı 50°C'nin üzerine çıkarsa dezenfeksiyon işlemi 3 kat daha hızlı olur ve UV'den çok daha iyi sonuçlar alınır. Ancak Giardia , W gibi bazı patojenler UV tarafından kolayca öldürülemez. Bunlar için ısı daha önemlidir. [ doğrulama gerekli ]
Damıtma
Su damıtma
Güneş enerjisiyle damıtma , suyu buharlaştırmak ve yoğunlaşan suyu aynı kapalı sistem içinde toplamak için güneş enerjisinin kullanılmasıdır. Diğer su arıtma yöntemlerinden farklı olarak tuzlu veya acı suyu tatlı içme suyuna dönüştürebilir (örn. tuzdan arındırma ).
Prosesi barındıran yapı, güneş enerjili damıtıcı olarak bilinir ve boyutu, boyutları, malzemeleri ve konfigürasyonu çeşitli olmasına rağmen, hepsi, etkili bir çözeltinin sisteme girdiği ve daha uçucu çözücülerin atık su içinde geride kaldığı basit prosedüre dayanır. arkasındaki tuzlu çözünen madde. [2]
Herhangi bir güneş enerjili damıtıcıda temel düzen, yağmur suyunu yakalayan bir toplama cihazıdır . Çoğu durumda toplayıcı, güneş ışınımının geçmesine izin veren ancak kaçmasına izin vermeyen bir cam veya şeffaf plastik tabaka ile kaplanır. Radyan güneş ısısıyla buharlaşan su, daha sonra soğutucunun kapak malzemesi üzerinde yoğunlaşır. Yoğunlaştırılmış su, giriş suyunda bulunabilecek tuzlar ve ağır metaller gibi yabancı maddelerin yanı sıra mikrobiyolojik organizmalardan da arındırılmıştır. Sonuçta taze, temiz su temini sağlanır. Güneş enerjili damıtıcılar, hendek suyundan veya sarnıç suyundan verimli bir şekilde içme suyu üretebilir, özellikle de buharlaştırıcıyı/yoğunlaştırıcıları ayıranyüksek verimli, çok etkili nemlendirme tasarımları.
Güneş enerjisiyle damıtma , serbest enerji kullanması nedeniyle ters ozmoz veya suyun kaynatılması gibi daha fazla enerji tüketen diğer tuzdan arındırma biçimlerinden farklıdır . [3] [4] Tuzdan arındırma yerine kirli suyun arıtılması gerekiyorsa, yavaş kum filtrasyonu iyi bir seçenektir.
Yakıt alkol damıtma
Temiz, yerel olarak üretilmiş, yanıcı yakıtın bolluğu, gelişmekte olan dünyanın bazı bölgelerinde yaşam standardını önemli ölçüde artırabilir. Bu yakıt, ürünleri pazarlara taşıyabilir, buhar ve elektrik üretebilir, evleri ısıtabilir, suyu kaynatıp yemek pişirebilir, iletişim ekipmanlarına güç sağlayabilir ve daha iyi eğitim ve sağlık standartları sağlayabilir. Daha kirli yakıtlara daha az bağımlı olunması halinde, iç ve dış mekanlarda daha az hava kirliliği, daha az ormansızlaşma ve toprak erozyonu yaşanacaktır. Bu rapor, yakıt için yerel, "mikro" düzeyde, güvenilir ve güvenli bir şekilde düşük maliyetli, konsantre etanol üretmek amacıyla güneş enerjili damıtıcının verimliliğini artırmak için gereken basit mühendisliği açıklamaktadır.
Bu projenin sadece yakıt-alkol için olduğunu ve insan tüketimine yönelik olmadığını, ancak temel tasarım ilkelerinin su veya diğer sıvıların damıtılmasına uygulanabileceğini belirtmek gerekir. Bunun şu aşamada teorik bir tasarım olduğunu ve herhangi bir prototipleme veya test yapılmadığını, ancak söz konusu testlerin sonuçlarının mevcut olduğunda yayınlanacağını da belirtmek gerekir.
Diğer kullanımlar
Ölçüm
Güneş enerjisi , birçok türeviyle elimizde bulunan, dünyadaki en önemli enerji kaynaklarından biridir . Örneğin beslenme için güneş enerjisine dayanan bitki maddesi, milyonlarca yıl boyunca doğal bir sıkışma ve ayrışmaya maruz kalarak bugün elektrik üretimi ve ulaşım için kullandığımız fosil yakıtları oluşturur. Bunun diğer örnekleri, yakıt olarak biyokütle kullanımında veya akım oluşumu için güneş enerjisiyle ısıtılan havaya dayalırüzgar enerjisinin toplanmasında görülebilir .
Güneş kaynağından doğrudan da faydalanabiliyoruz. Güneş enerjisi termal teknolojileri, evsel veya ticari kullanım için enerjiyi bir hava akımına veya suya aktarabilen bir çalışma sıvısını ısıtmak için bu kaynaktan yararlanır. Güneş Fotovoltaik veya PV cihazları, bir elektrik akımı oluşturmak için güneş enerjisine maruz kaldığında atom altı değişimler yaşayan çeşitli malzemelerden (temel olarak Silikon) yararlanır. Hem solar PV hem de termal teknolojiler, hareketli parçaları çok az olan veya hiç olmayan, kirlilik içermeyen ve çok az yerleşik enerji içeren yararlı bir enerji kaynağı sağlar .
Bir güneş enerjisi sistemini etkili bir şekilde tasarlamak için, ilgilenilen bölgedeki mevcut güneş enerjisi kaynaklarının anlaşılması gerekmektedir. Bu makale, okuyuculara dünyanın güneş enerjisi kaynakları hakkında bilgi vermeyi amaçlamaktadır ve temel bir analiz gerçekleştirmek için gerekli araçları tanıtmaktadır. Ayrıca güneş radyasyonu ölçüm teknikleri ve performans modellemesine kısa bir genel bakış da sunulacaktır.
Dönüşüm sistemi
Güneş enerjisi dönüşüm sistemi (SECS), [5] [6] [7] veya güneş enerjisi toplayıcı, güneş enerjisiyle çalışan, doğrudan ısıtmak için kullanılabilen enerji üreten herhangi bir makine için kullanılabilecek genel terimlerdir. sıvı veya gaz (pasif güneş enerjisi) veya elektrik üretir (PV, CPV, PETE,...). Bu nedenle terim şu anlamlara gelebilir:
- Termal güneş enerjisi dönüşüm sistemleri (genelde aynasız veya lenssiz pasif güneş enerjisi sistemleri),
- Fotovoltaik güneş sistemleri (PV),
- Biyohibrit güneş pilleri ,
- Boyaya duyarlı güneş pilleri ,
- Lüminesans güneş yoğunlaştırıcıları (bir tür konsantre fotovoltaik veya CPV teknolojisi),
- Yoğunlaştırıcı güneş enerjisi sistemleri ,
- Fotonla Geliştirilmiş Termiyonik Emisyon sistemleri ,.. [8] .
Faydalar
Güneş enerjisinin faydaları çoktur:
- Güneş enerjisi birincil yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir
- Güneş enerjisi sistemi elektrik faturalarını önemli ölçüde azaltabilir. Faturalarınızdan düşülebilecek miktar güneş enerjisi sisteminin büyüklüğüne ve evdeki enerji kullanımına bağlıdır.
- Güneş enerjisi, elektrik ( fotovoltaik ) ve ısı ( güneş termal ) gibi farklı amaçlar için kullanılabilir .
- Güneş enerjisi sistemleri genel olarak düşük bakım maliyeti gerektirir. Temizlik şirketleri temizlik başına ortalama 25-35 £ talep ediyor ve üreticiler 20-25 yıl garanti veriyor.
- Güneş paneli sektöründe yaşanan teknolojik gelişmeler, güneş panellerinin gezegendeki en etkili sürdürülebilir enerji kaynaklarından biri olmaya devam edeceğini garanti ediyor.
Güneş enerjisiyle ilgili daha spesifik makaleler için Kategori:Güneş bölümüne bakın . veya bu siteye göz atabilirsiniz. Ethraa-a
Güneş
Güneşimiz erişebildiğimiz en önemli enerji kaynaklarından biridir. Çekirdeğindeki güneş, termonükleer füzyon reaksiyonu yoluyla hidrojeni helyuma dönüştürür. Reaksiyondan elde edilen enerji güneşin çekirdeğinden yüzeye doğru hareket eder ve öncelikle ışık olarak salınır. Dünyanın aldığı enerji, ısı ve ışık olmak üzere iki biçimde gelir. ABD Enerji Bakanlığı'na göre her saat başı, tüm yıl boyunca enerji ihtiyacımızı karşılamaya yetecek kadar enerji yeryüzüne ulaşıyor. Yıllık olarak dünyaya ulaşan güneş miktarı 4x10 18 Joule'dür. Dünya nüfusunun tükettiği enerji miktarı yaklaşık 3X10 15 Joule'dür.
GreenMatch - Güneş Enerjisinin Artıları ve Eksileri . Güneş enerjisi sistemleri satın almanın yararları ve dezavantajları hakkında bilgi ve grafiklerin yer aldığı yazı.
Ayrıca bakınız
- Akıllı pencereler
- Güneş ile ilgili hesaplamalar
- Yenilenebilir enerji büyümesini desteklemek için eşler arası finansman mekanizmaları
Notlar ve referanslar
- Güneş Enerjisinin Tarihi - Yeşil Yaşam Danışmanları, Şirketler, Elektrikli Araba Uzmanı, Yeşil Yaşam, Elektrikli Araba Haberleri https://greenlivingguy.com/2021/03/a-history-of-solar-power/
- (2008). Tuzdan arındırma, ulusal bir bakış açısı. Ulusal Akademiler Ulusal Araştırma Konseyi.
- Abu-Arabi, M. (2007). MENA bölgesinde güneş enerjisiyle tuzdan arındırma durumu ve beklentileri. 21. Yüzyılda Güneş Enerjisiyle Tuzdan Arındırma, 163-178.
- Paton, C. ve Davies, P. (2006). Deniz suyu serası soğutması, tatlı su ve deniz suyundan taze ürünler. 2. Uluslararası Kurak Ortamlarda Su Kaynakları Konferansı, Riyad.
- Güneş enerjisi dönüşüm sistemi terimi 1
- Güneş enerjisi dönüşüm sistemi terimi 2
- Güneş enerjisi dönüşüm sistemi
- Stanford PETE