Suna energio estas ia ajn energio generita de la suno.

Suna energio estas kreita per nuklea fandado okazanta en la suno. Fuzio okazas kiam protonoj de hidrogenaj atomoj perforte kolizias en la kerno kaj kunfandiĝo de la suno por krei heliuman atomon.

Ĉi tiu procezo, konata kiel ĉena reago de PP (Proton-Proton), elsendas enorman kvanton da energio. En ĝia kerno, la suno kunfandas ĉirkaŭ 620 milionojn da metrikaj tunoj da hidrogeno ĉiun sekundon. La PP -ĉena reago okazas en aliaj steloj, kiuj estas ĉirkaŭ la grandeco de nia suno, kaj provizas al ili kontinuan energion kaj varmon. La temperaturo por ĉi tiuj steloj estas ĉirkaŭ 4 milionoj da gradoj sur la Kelvin -skalo (ĉirkaŭ 4 milionoj da gradoj Celsius, 7 milionoj da gradoj Fahrenheit).

En steloj, kiuj estas ĉirkaŭ 1,3 fojojn pli grandaj ol la suno, la CNO -ciklo pelas la kreadon de energio. La CNO -ciklo ankaŭ konvertas hidrogenon al heliumo, sed dependas de karbono, nitrogeno kaj oksigeno (C, N, kaj O) por fari tion. Nuntempe malpli ol du procentoj de la energio de la Suno estas kreitaj de la CNO -ciklo.

Nuklea fandado per la ĉena reago de PP aŭ CNO -ciklo liberigas terurajn kvantojn da energio en formo de ondoj kaj eroj. Suna energio konstante fluas for de la suno kaj tra la sunsistemo. Suna energio varmigas la Teron, kaŭzas venton kaj veteron kaj subtenas plantan kaj bestan vivon.

La energio, varmego kaj lumo de la suno fluas for en la formo de elektromagneta radiado (EMR).

La elektromagneta spektro ekzistas kiel ondoj de malsamaj frekvencoj kaj ondolongoj. La ofteco de ondo reprezentas kiom da fojoj la ondo ripetas sin en certa tempo. Ondoj kun tre mallongaj ondolongoj ripetas sin plurfoje en difinita unuo de tempo, do ili estas altfrekvencaj. En kontrasto, malaltfrekvencaj ondoj havas multe pli longajn ondolongojn.

La granda plimulto de elektromagnetaj ondoj estas nevidebla por ni. La plej altfrekvencaj ondoj elsenditaj de la suno estas gama-radioj, X-radioj kaj ultraviola radiado (UV-radioj). La plej malutilaj UV -radioj estas preskaŭ tute absorbitaj de la atmosfero de la Tero. Malpli potencaj UV -radioj vojaĝas tra la atmosfero, kaj povas kaŭzi sunbruligon.

La suno ankaŭ elsendas infraruĝan radiadon, kies ondoj estas multe pli malaltfrekvencaj. Plej multe da varmego de la suno alvenas kiel infraruĝa energio.

Sandwiched inter infraruĝa kaj UV estas la videbla spektro, kiu enhavas ĉiujn kolorojn, kiujn ni vidas sur la tero. La koloro ruĝa havas la plej longajn ondolongojn (plej proksime al infraruĝo), kaj viole (plej proksime al UV) la plej mallonga.

Natura Suna Energio

Forceja efiko
La infraruĝaj, videblaj kaj UV-ondoj, kiuj atingas la Teron, partoprenas procezon varmigi la planedon kaj ebligi la vivon-la tiel nomatan "forcejan efikon."

Ĉirkaŭ 30 procentoj de la sunenergio, kiu atingas la Teron, reflektiĝas reen en la spacon. La resto estas absorbita en la atmosferon de la Tero. La radiado varmigas la surfacon de la Tero, kaj la surfaco radias iom da la energio reen en la formo de infraruĝaj ondoj. Dum ili leviĝas tra la atmosfero, ili estas interkaptitaj de forcejaj gasoj, kiel akva vaporo kaj karbona dioksido.

Forcejaj gasoj kaptas la varmon, kiu reflektas reen en la atmosferon. Tiamaniere ili agas kiel la vitraj muroj de forcejo. Ĉi tiu forceja efiko tenas la teron sufiĉe varma por daŭrigi la vivon.

Fotosintezo
Preskaŭ la tuta vivo sur la tero dependas de sunenergio por manĝaĵoj, rekte aŭ nerekte.

Produktantoj fidas rekte je sunenergio. Ili sorbas sunlumon kaj konvertas ĝin en nutraĵojn per procezo nomata fotosintezo. Produktantoj, ankaŭ nomataj aŭtotrofoj, inkluzivas plantojn, algojn, bakteriojn kaj fungojn. Autotrophs estas la fundamento de la manĝaĵa retejo.

Konsumantoj fidas al produktantoj por nutraĵoj. Herbomanĝuloj, karnomanĝuloj, ĉiomanĝantoj kaj detritivoj fidas nerekte de sunenergio. Herbomanĝuloj manĝas plantojn kaj aliajn produktantojn. Karnomanĝuloj kaj ĉiomanĝuloj manĝas ambaŭ produktantojn kaj herbomanĝulojn. Detritivuloj malkomponas planton kaj bestan materion konsumante ĝin.

Fosilaj brulaĵoj
Fotosintezo ankaŭ respondecas pri ĉiuj fosiliaj brulaĵoj sur la tero. Sciencistoj taksas, ke antaŭ ĉirkaŭ tri miliardoj da jaroj, la unuaj aŭtotrofoj evoluis en akvaj agordoj. Sunlumo permesis al plantvivo prosperi kaj evolui. Post kiam la aŭtotrofoj mortis, ili malkomponiĝis kaj pli profundiĝis en la teron, kelkfoje milojn da metroj. Ĉi tiu procezo daŭris dum milionoj da jaroj.

Sub intensa premo kaj altaj temperaturoj, ĉi tiuj restaĵoj fariĝis tio, kion ni konas kiel fosiliaj brulaĵoj. Mikroorganismoj fariĝis petrolo, natura gaso kaj karbo.

Homoj disvolvis procezojn por ĉerpi ĉi tiujn fosiliajn brulaĵojn kaj uzi ilin por energio. Tamen, fosiliaj brulaĵoj estas neregebla rimedo. Ili prenas milionojn da jaroj por formiĝi.

Utiligante sunan energion

Suna energio estas renovigebla rimedo, kaj multaj teknologioj povas rikolti ĝin rekte por uzo en hejmoj, entreprenoj, lernejoj kaj hospitaloj. Iuj sunenergiaj teknologioj inkluzivas fotovoltaajn ĉelojn kaj panelojn, koncentritan sunan energion kaj sunan arkitekturon.

Estas malsamaj manieroj kapti sunan radiadon kaj konverti ĝin en uzeblan energion. La metodoj uzas aŭ aktivan sunan energion aŭ pasivan sunan energion.

Aktivaj sunaj teknologioj uzas elektrajn aŭ mekanikajn aparatojn por aktive konverti sunan energion en alian formon de energio, plej ofte varmego aŭ elektro. Pasivaj sunaj teknologioj ne uzas iujn ajn eksterajn aparatojn. Anstataŭe ili utiligas la lokan klimaton por varmigi strukturojn dum la vintro, kaj reflektas varmon dum la somero.

Fotovoltaiko

Fotovoltaiko estas formo de aktiva suna teknologio malkovrita en 1839 de 19-jaraĝa franca fizikisto Alexandre-Edmond Becquerel. Becquerel malkovris, ke kiam li metis arĝent-kloridon en acidan solvon kaj elmontris ĝin al sunlumo, la plataj elektrodoj ligitaj al ĝi generis elektran kurenton. Ĉi tiu procezo generi elektron rekte de suna radiado estas nomata fotovoltaa efiko, aŭ fotovoltaiko.

Hodiaŭ fotovoltaiko estas probable la plej familiara maniero utiligi sunan energion. Fotovoltaaj tabeloj kutime implikas sunajn panelojn, kolekton de dekduoj aŭ eĉ centoj da sunaj ĉeloj.

Ĉiu suna ĉelo enhavas duonkonduktaĵon, kutime faritan el silicio. Kiam la duonkonduktaĵo sorbas sunlumon, ĝi frapas elektronojn. Elektra kampo direktas ĉi tiujn malfiksajn elektronojn en elektran kurenton, fluantan en unu direkto. Metalaj kontaktoj ĉe la supro kaj la fundo de suna ĉelo direktas tiun kurenton al ekstera objekto. La ekstera objekto povas esti tiel malgranda kiel sun-funkciigita kalkulilo aŭ tiel granda kiel centralo.

Fotovoltaiko unue estis vaste uzata sur kosmoŝipo. Multaj satelitoj, inkluzive de la Internacia Spaca Stacio (ISS), havas larĝajn, reflektajn "flugilojn" de sunaj paneloj. La ISS havas du sunajn tabelajn flugilojn (SAWS), ĉiu uzante ĉirkaŭ 33.000 sunajn ĉelojn. Ĉi tiuj fotovoltaaj ĉeloj liveras ĉiun elektron al la ISS, permesante al astronaŭtoj funkcii la stacion, sekure loĝi en spaco dum monatoj samtempe kaj fari sciencajn kaj inĝenieristikajn eksperimentojn.

Fotovoltaaj centraloj estis konstruitaj tra la mondo. La plej grandaj stacioj estas en Usono, Barato kaj Ĉinio. Ĉi tiuj centraloj elsendas centojn da megavatoj da elektro, uzataj por provizi hejmojn, entreprenojn, lernejojn kaj hospitalojn.

Fotovoltaika teknologio ankaŭ povas esti instalita sur pli malgranda skalo. Suna paneloj kaj ĉeloj povas esti fiksitaj al la tegmentoj aŭ eksteraj muroj de konstruaĵoj, provizante elektron por la strukturo. Ili povas esti metitaj laŭ vojoj al malpezaj ŝoseoj. Suna ĉeloj estas sufiĉe malgrandaj por funkciigi eĉ pli malgrandajn aparatojn, kiel kalkuliloj, parkumaj metroj, rubo -kompaktiloj kaj akvopumpiloj.

Koncentrita sunenergio

Alia speco de aktiva suna teknologio estas koncentrita sunenergio aŭ koncentrita sunenergio (CSP). CSP -teknologio uzas lensojn kaj spegulojn por fokusi (koncentriĝi) sunlumo de granda areo en multe pli malgrandan areon. Ĉi tiu intensa areo de radiado varmigas fluidon, kiu siavice generas elektron aŭ nutras alian procezon.

Suna fornoj estas ekzemplo de koncentrita sunenergio. Ekzistas multaj diversaj specoj de sunaj fornoj, inkluzive de sunenergiaj turoj, parabolaj kavoj kaj Fresnel -reflektoroj. Ili uzas la saman ĝeneralan metodon por kapti kaj konverti energion.

Suna energiaj turoj uzas heliostatojn, platajn spegulojn, kiuj turniĝas por sekvi la arkon de la suno tra la ĉielo. La speguloj estas aranĝitaj ĉirkaŭ centra "kolektanta turo", kaj reflektas sunlumon en koncentritan radion de lumo, kiu brilas sur fokusa punkto sur la turo.

En antaŭaj projektoj de sunenergiaj turoj, la koncentrita sunlumo varmigis ujon da akvo, kiu produktis vaporon, kiu funkciigis turbinon. Pli lastatempe, iuj sunenergiaj turoj uzas likvan natrio, kiu havas pli altan varmokapaciton kaj konservas varmon dum pli longa tempo. Ĉi tio signifas, ke la fluido ne nur atingas temperaturojn de 773 ĝis 1.273k (500 ° ĝis 1.000 ° C aŭ 932 ° ĝis 1.832 ° F), sed ĝi povas daŭre boligi akvon kaj generi potencon eĉ kiam la suno ne brilas.

Parabolaj kavoj kaj Fresnel -reflektoroj ankaŭ uzas CSP, sed iliaj speguloj formas malsame. Parabolaj speguloj estas kurbaj, kun formo simila al selo. Fresnel -reflektoroj uzas ebenajn, maldikajn striojn de spegulo por kapti sunlumon kaj direkti ĝin al tubo de likvaĵo. Fresnel -reflektoroj havas pli da surfaco ol parabolaj kavoj kaj povas koncentri la energion de la suno ĝis ĉirkaŭ 30 fojojn ĝia normala intenseco.

Koncentritaj sunenergiaj centraloj unue disvolviĝis en la 1980 -aj jaroj. La plej granda instalaĵo en la mondo estas serio de plantoj en Mojave -dezerto en la usona ŝtato Kalifornio. Ĉi tiu Suna Energio Generala Sistemo (SEGS) generas pli ol 650 gigavatt-horojn da elektro ĉiujare. Aliaj grandaj kaj efikaj plantoj disvolviĝis en Hispanio kaj Barato.

Koncentrita sunenergio ankaŭ povas esti uzata sur pli malgranda skalo. Ĝi povas generi varmon por sunaj kuiriloj, ekzemple. Homoj en vilaĝoj tra la mondo uzas sunajn kuirilojn por boligi akvon por sanitaĵo kaj kuiri manĝon.

Sunaj kuiriloj provizas multajn avantaĝojn kontraŭ ligno-brulantaj fornoj: ili ne estas fajra danĝero, ne produktas fumon, ne bezonas brulaĵon kaj reduktas habitatan perdon en arbaroj, kie arboj estus rikoltitaj por brulaĵo. Suna kuiristoj ankaŭ permesas al vilaĝanoj daŭrigi tempon por edukado, komerco, sano aŭ familio dum tempo, kiu antaŭe estis uzata por kolekti brullignon. Suna kuiriloj estas uzataj en areoj tiel diversaj kiel Ĉadio, Israelo, Barato kaj Peruo.

Suna arkitekturo

Dum la tuta tago, sunenergio estas parto de la procezo de termika konvekcio, aŭ la movado de varmego de pli varma spaco al pli malvarmeta. Kiam la suno leviĝas, ĝi komencas varmigi objektojn kaj materialon sur la tero. Dum la tuta tago, ĉi tiuj materialoj sorbas varmon de suna radiado. Nokte, kiam la suno subiras kaj la atmosfero malvarmiĝis, la materialoj liberigas sian varmon reen en la atmosferon.

Pasivaj sunenergiaj teknikoj utiligas ĉi tiun naturan hejtadon kaj malvarmigan procezon.

Hejmoj kaj aliaj konstruaĵoj uzas pasivan sunan energion por distribui varmon efike kaj malmultekoste. Kalkuli "termikan mason" de konstruaĵo estas ekzemplo de tio. La termika maso de konstruaĵo estas la plej granda parto de materialo varmigita dum la tuta tago. Ekzemploj de termika maso de konstruaĵo estas ligno, metalo, betono, argilo, ŝtono aŭ koto. Nokte, la termika maso liberigas sian varmon reen en la ĉambron. Efikaj ventolaj sistemoj - haloj, fenestroj kaj aeraj duktoj - disdonis la varmigitan aeron kaj konservas moderan, konsekvencan endoman temperaturon.

Pasiva suna teknologio ofte okupiĝas pri la dezajno de konstruaĵo. Ekzemple, en la planada stadio de konstruado, la inĝeniero aŭ arkitekto povas vicigi la konstruaĵon kun la ĉiutaga vojo de la suno por ricevi dezirindajn kvantojn de sunlumo. Ĉi tiu metodo enkalkulas la latitudon, altecon kaj tipan nuban kovradon de specifa areo. Krome, konstruaĵoj povas esti konstruitaj aŭ restrukturitaj por havi termikan izoladon, termikan mason aŭ ekstran ombradon.

Aliaj ekzemploj de pasiva suna arkitekturo estas malvarmaj tegmentoj, radiantaj baroj kaj verdaj tegmentoj. Malvarmaj tegmentoj estas pentritaj blankaj, kaj reflektas la radiadon de la suno anstataŭ sorbi ĝin. La blanka surfaco reduktas la kvanton da varmego, kiu atingas la internon de la konstruaĵo, kiu siavice reduktas la kvanton da energio necesa por malvarmigi la konstruaĵon.

Radiantaj baroj funkcias simile al malvarmaj tegmentoj. Ili provizas izoladon per tre reflektaj materialoj, kiel aluminia folio. La folio reflektas, anstataŭ sorbi, varmon kaj povas redukti malvarmigajn kostojn ĝis 10 procentoj. Krom tegmentoj kaj subtegmentoj, radiantaj baroj ankaŭ povas esti instalitaj sub etaĝoj.

Verdaj tegmentoj estas tegmentoj tute kovritaj de vegetaĵaro. Ili postulas grundon kaj irigacion por subteni la plantojn, kaj akvorezistan tavolon sube. Verdaj tegmentoj ne nur reduktas la kvanton de varmego absorbita aŭ perdita, sed ankaŭ provizas vegetaĵaron. Tra fotosintezo, la plantoj sur verdaj tegmentoj sorbas karbonan dioksidon kaj elsendas oksigenon. Ili filtras poluantojn el pluvakvo kaj aero, kaj kompensas iujn el la efikoj de energia uzo en tiu spaco.

Verdaj tegmentoj estis tradicio en Skandinavio dum jarcentoj, kaj lastatempe populariĝis en Aŭstralio, Okcidenteŭropo, Kanado kaj Usono. Ekzemple, la Ford Motor Company kovris 42.000 kvadratajn metrojn (450.000 kvadrataj piedoj) de siaj muntaj plantaj tegmentoj en Dearborn, Miĉigano, kun vegetaĵaro. Krom redukti emisiojn de forcejaj gasoj, la tegmentoj reduktas ŝtormakvon per sorbado de pluraj centimetroj da pluvego.

Verdaj tegmentoj kaj malvarmaj tegmentoj ankaŭ povas kontraŭstari la "urban varmegan insulon". En okupataj urboj, la temperaturo povas esti konstante pli alta ol la ĉirkaŭaj regionoj. Multaj faktoroj kontribuas al ĉi tio: urboj estas konstruitaj el materialoj kiel asfalto kaj betono, kiuj sorbas varmon; Altaj konstruaĵoj blokas venton kaj ĝiajn malvarmigajn efikojn; kaj altaj kvantoj da forĵeta varmego estas generitaj de industrio, trafiko kaj altaj loĝantaroj. Uzante la disponeblan spacon sur la tegmento por planti arbojn, aŭ reflekti varmon kun blankaj tegmentoj, povas parte malpezigi lokajn temperaturojn en urbaj areoj.

Sunenergio kaj homoj

Ĉar sunlumo nur brilas dum ĉirkaŭ duono de la tago en plej multaj mondopartoj, sunenergiaj teknologioj devas inkluzivi metodojn por stoki la energion dum malhelaj horoj.

Termikaj masaj sistemoj uzas parafinan vakson aŭ diversajn formojn de salo por stoki la energion en formo de varmego. Fotovoltaaj sistemoj povas sendi troan elektron al la loka elektra krado, aŭ stoki la energion en reŝargeblaj baterioj.

Estas multaj pros kaj kontraŭoj por uzi sunan energion.

Avantaĝoj
Grava avantaĝo uzi sunan energion estas, ke ĝi estas renovigebla rimedo. Ni havos konstantan, senliman provizon de sunlumo dum aliaj kvin miliardoj da jaroj. En unu horo, la atmosfero de la Tero ricevas sufiĉe da sunlumo por funkciigi la elektrajn bezonojn de ĉiu homo sur la tero dum unu jaro.

Suna energio estas pura. Post kiam la suna teknologia ekipaĵo estas konstruita kaj aranĝita, sunenergio ne bezonas brulaĵon por funkcii. Ĝi ankaŭ ne elsendas forcejajn gasojn aŭ toksajn materialojn. Uzi sunan energion povas draste redukti la efikon, kiun ni havas sur la medio.

Estas lokoj, kie suna energio estas praktika. Hejmoj kaj konstruaĵoj en areoj kun altaj kvantoj de sunlumo kaj malalta nuba kovrilo havas la ŝancon utiligi la abundan energion de la suno.

Sunaj kuiriloj provizas bonegan alternativon al kuirado kun lignaj kufoj-en kiuj du miliardoj da homoj ankoraŭ fidas. Suna kuiriloj provizas pli puran kaj pli sekuran manieron sanigi akvon kaj kuiri manĝaĵojn.

Suna energio kompletigas aliajn renovigeblajn fontojn de energio, kiel vento aŭ hidroelektra energio.

Hejmoj aŭ kompanioj, kiuj instalas sukcesajn sunajn panelojn, povas efektive produkti troan elektron. Ĉi tiuj domposedantoj aŭ businesssokantoj povas vendi energion reen al la elektra provizanto, reduktante aŭ eĉ forigante potencajn fakturojn.

Malavantaĝoj
La ĉefa malhelpo uzi sunan energion estas la bezonata ekipaĵo. Suna teknologia ekipaĵo estas multekosta. Aĉeti kaj instali la ekipaĵon povas kosti dekojn da miloj da dolaroj por unuopaj hejmoj. Kvankam la registaro ofte ofertas reduktitajn impostojn al homoj kaj entreprenoj uzantaj sunan energion, kaj la teknologio povas forigi elektrajn fakturojn, la komenca kosto estas tro kruta por multaj konsideri.

Suna energia ekipaĵo ankaŭ pezas. Por restrukturi aŭ instali sunajn panelojn sur la tegmento de konstruaĵo, la tegmento devas esti forta, granda kaj orientita al la vojo de la suno.

Ambaŭ aktiva kaj pasiva suna teknologio dependas de faktoroj ekster nia kontrolo, kiel klimato kaj nuba kovrado. Lokaj areoj devas esti studataj por determini ĉu suna energio efikus en tiu areo.

Sunlumo devas esti abunda kaj konsekvenca por ke suna energio estu efika elekto. En plej multaj lokoj sur la tero, la varieco de sunlumo malfaciligas efektivigi kiel la sola fonto de energio.