Sunenergio estas ajna speco de energio generita de la suno.

Sunenergio estas kreita per nuklea fuzio kiu okazas en la suno.Fuzio okazas kiam protonoj de hidrogenatomoj perforte kolizias en la kerno de la suno kaj kunfandiĝas por krei heliumatomon.

Ĉi tiu procezo, konata kiel PP (protono-protono) ĉena reago, elsendas grandegan kvanton da energio.En sia kerno, la suno kunfandas ĉirkaŭ 620 milionojn da tunoj da hidrogeno ĉiun sekundon.La PP ĉenreakcio okazas en aliaj steloj kiuj estas proksimume la grandeco de nia suno, kaj provizas ilin per kontinua energio kaj varmo.La temperaturo por ĉi tiuj steloj estas ĉirkaŭ 4 milionoj da gradoj sur la Kelvin-skalo (ĉirkaŭ 4 milionoj da celsiaj gradoj, 7 milionoj da gradoj Fahrenheit).

En steloj kiuj estas proksimume 1.3 fojojn pli grandaj ol la suno, la CNO-ciklo movas la kreadon de energio.La CNO-ciklo ankaŭ transformas hidrogenon al heliumo, sed dependas de karbono, nitrogeno kaj oksigeno (C, N, kaj O) por fari tion.Nuntempe, malpli ol du procentoj de la suna energio estas kreita de la CNO-ciklo.

Nuklea fuzio per la PP ĉenreakcio aŭ CNO-ciklo liberigas enormajn kvantojn de energio en la formo de ondoj kaj partikloj.Sunenergio konstante fluas for de la suno kaj tra la sunsistemo.Sunenergio varmigas la Teron, kaŭzas venton kaj veteron, kaj subtenas planton kaj bestan vivon.

La energio, varmo kaj lumo de la suno forfluas en formo de elektromagneta radiado (EMR).

La elektromagneta spektro ekzistas kiel ondoj de malsamaj frekvencoj kaj ondolongoj.La frekvenco de ondo reprezentas kiom da fojoj la ondo ripetas sin en certa tempounuo.Ondoj kun tre mallongaj ondolongoj ripetas sin plurfoje en antaŭfiksita tempounuo, do ili estas altfrekvencaj.Kontraste, malaltfrekvencaj ondoj havas multe pli longajn ondolongojn.

La granda plimulto de elektromagnetaj ondoj estas nevideblaj por ni.La plej altfrekvencaj ondoj elsenditaj de la suno estas gamaradioj, Rentgenradioj kaj ultraviola radiado (UV-radioj).La plej malutilaj UV-radioj estas preskaŭ tute sorbitaj de la tera atmosfero.Malpli potencaj UV-radioj vojaĝas tra la atmosfero, kaj povas kaŭzi sunbruliĝon.

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

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

Natura Suna Energio

Forceja Efekto
La infraruĝaj, videblaj kaj UV-ondoj, kiuj atingas la Teron, partoprenas en procezo de varmigado de la planedo kaj ebligado de vivo - la tiel nomata "forcej-efiko".

Ĉirkaŭ 30 procentoj de la suna energio kiu atingas la Teron estas reflektita reen en la kosmon.La resto estas absorbita en la atmosferon de la Tero.La radiado varmigas la surfacon de la Tero, kaj la surfaco radias iom el la energio reen eksteren en la formo de infraruĝaj ondoj.Dum ili leviĝas tra la atmosfero, ili estas kaptitaj de forcej-efikaj gasoj, kiel akvovaporo kaj karbondioksido.

Forcej-efikaj gasoj kaptas la varmecon kiu reflektas reen supren en la atmosferon.Tiamaniere ili agas kiel la vitraj muroj de forcejo.Ĉi tiu forceja efiko tenas la Teron sufiĉe varma por subteni vivon.

Fotosintezo
Preskaŭ ĉiu vivo sur la Tero dependas de suna energio por manĝaĵo, ĉu rekte aŭ nerekte.

Produktantoj dependas rekte de sunenergio.Ili sorbas sunlumon kaj transformas ĝin en nutraĵojn per procezo nomata fotosintezo.Produktantoj, ankaŭ nomitaj aŭtotrofoj, inkluzivas plantojn, algojn, bakteriojn kaj fungojn.Aŭtotrofoj estas la fundamento de la manĝreto.

Konsumantoj dependas de produktantoj por nutraĵoj.Herbomanĝuloj, karnomanĝuloj, ĉiomanĝuloj kaj detrivoruloj dependas de sunenergio nerekte.Herbomanĝuloj manĝas plantojn kaj aliajn produktantojn.Karnomanĝuloj kaj ĉiomanĝuloj manĝas kaj produktantojn kaj plantomanĝulojn.Detrivoruloj malkomponas plantan kaj bestan materion konsumante ĝin.

Fosiliaj 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 medioj.Sunlumo permesis al plantvivo prosperi kaj evolui.Post kiam la aŭtotrofoj mortis, ili malkomponiĝis kaj moviĝis pli profunde en la Teron, foje 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 iĝis nafto, tergaso, kaj karbo.

Homoj evoluigis procezojn por ĉerpi ĉi tiujn fosiliajn brulaĵojn kaj uzi ilin por energio.Tamen, fosiliaj fueloj estas nerenovigebla rimedo.Ili bezonas milionojn da jaroj por formi.

Utiligi Sunan Energion

Sunenergio estas renovigebla rimedo, kaj multaj teknologioj povas rikolti ĝin rekte por uzo en hejmoj, entreprenoj, lernejoj kaj hospitaloj.Kelkaj sunenergiaj teknologioj inkludas fotovoltaemajn ĉelojn kaj panelojn, koncentritan sunenergion, kaj sunarkitekturon.

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

Aktivaj sunaj teknologioj uzas elektrajn aŭ mekanikajn aparatojn por aktive konverti sunenergion en alian formon de energio, plej ofte varmegon aŭ elektron.Pasivaj sunaj teknologioj ne uzas eksterajn aparatojn.Anstataŭe, ili ekspluatas la lokan klimaton por varmigi strukturojn dum la vintro, kaj reflekti varmecon dum la somero.

Fotovoltaiko

Fotovoltaiko estas formo de aktiva suna teknologio kiu estis malkovrita en 1839 fare de 19-jaraĝa franca fizikisto Alexandre-Edmond Becquerel.Becquerel malkovris ke kiam li metis arĝentkloridon en acidan solvaĵon kaj eksponis ĝin al sunlumo, la platenaj elektrodoj alkroĉitaj al ĝi generis elektran kurenton.Ĉi tiu procezo de generado de elektro rekte de suna radiado estas nomita la fotovoltaeca efiko, aŭ fotovoltaiko.

Hodiaŭ, fotovoltaiko estas verŝajne la plej konata maniero utiligi sunenergion.Fotovoltaikaj aroj kutime implikas sunpanelojn, kolekton de dekduoj aŭ eĉ centojn da sunĉeloj.

Ĉiu sunĉelo enhavas duonkonduktaĵon, kutime faritan el silicio.Kiam la duonkonduktaĵo sorbas sunlumon, ĝi malfiksas elektronojn.Elektra kampo direktas tiujn malfiksajn elektronojn en elektran kurenton, fluante en unu direkto.Metalaj kontaktoj ĉe la supro kaj malsupro de sunĉelo direktas tiun kurenton al ekstera objekto.La ekstera objekto povas esti same malgranda kiel sunenergia kalkulilo aŭ same granda kiel centralo.

Fotovoltaiko unue estis vaste uzita sur kosmoŝipo.Multaj satelitoj, inkluzive de la Internacia Kosmostacio (ISS), havas larĝajn, reflektajn "flugilojn" de sunpaneloj.La ISS havas du sunarajn flugilojn (SAWoj), ĉiu uzante proksimume 33,000 sunĉelojn.Ĉi tiuj fotovoltaecaj ĉeloj provizas la tutan elektron al la ISS, permesante al astronaŭtoj funkciigi la stacion, sekure vivi en spaco dum monatoj samtempe, kaj fari sciencajn kaj inĝenierajn eksperimentojn.

Fotovoltaecaj centraloj estis konstruitaj ĉie en la mondo.La plej grandaj stacioj estas en Usono, Hindio, kaj Ĉinio.Ĉi tiuj centraloj elsendas centojn da megavatoj da elektro, uzata por provizi hejmojn, entreprenojn, lernejojn kaj hospitalojn.

Fotovoltaa teknologio ankaŭ povas esti instalita sur pli malgranda skalo.Sunpaneloj 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 aŭtovojoj.Sunĉeloj estas sufiĉe malgrandaj por funkciigi eĉ pli malgrandajn aparatojn, kiel ekzemple kalkuliloj, parkumiloj, rubo-kompaktiloj kaj akvopumpiloj.

Koncentrita Suna Energio

Alia speco de aktiva suna teknologio estas densa suna energio aŭ koncentrita suna energio (CSP).CSP-teknologio uzas lensojn kaj spegulojn por fokusigi (koncentri) sunlumon de granda areo en multe pli malgrandan areon.Ĉi tiu intensa areo de radiado varmigas fluidon, kiu siavice generas elektron aŭ bruligas alian procezon.

Sunfornoj estas ekzemplo de koncentrita suna energio.Ekzistas multaj malsamaj specoj de sunaj fornoj, inkluzive de sunenergioturoj, parabolaj trogoj, kaj Fresnel-reflektiloj.Ili uzas la saman ĝeneralan metodon por kapti kaj konverti energion.

Sunenergiaj turoj uzas heliostatojn, platajn spegulojn kiuj turnas por sekvi la arkon de la suno tra la ĉielo.La speguloj estas aranĝitaj ĉirkaŭ centra "kolektantoturo", kaj reflektas sunlumon en koncentritan lumradion kiu brilas sur fokuso sur la turo.

En antaŭaj dezajnoj de sunenergioturoj, la koncentrita sunlumo varmigis ujon da akvo, kiu produktis vaporon kiu funkciigis turbinon.Pli lastatempe, kelkaj sunenergiaj turoj uzas likvan natrion, kiu havas pli altan varmokapaciton kaj retenas varmecon por pli longa tempodaŭro.Ĉi tio signifas, ke la likvaĵo 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 trogoj kaj Fresnel-reflektiloj ankaŭ uzas CSP, sed iliaj speguloj estas formitaj alimaniere.Parabolaj speguloj estas kurbaj, kun formo simila al selo.Fresnel-reflektiloj uzas platajn, maldikajn striojn de spegulo por kapti sunlumon kaj direkti ĝin sur tubon da likvaĵo.Fresnel-reflektiloj havas pli da surfacareo ol parabolaj trogoj kaj povas koncentri la energion de la suno al proksimume 30 fojojn sia normala intenseco.

Koncentrigitaj sunenergiaj centraloj unue estis evoluigitaj 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 Genera Sistemo (SEGS) generas pli ol 650 gigavatojn da elektro ĉiujare.Aliaj grandaj kaj efikaj plantoj estis evoluigitaj en Hispanio kaj Hindio.

Koncentrita sunenergio ankaŭ povas esti uzata sur pli malgranda skalo.Ĝi povas generi varmegon por sunaj kuiriloj, ekzemple.Homoj en vilaĝoj ĉie en la mondo uzas sunaj kuiriloj por boli akvon por kloakigo kaj por kuiri manĝaĵojn.

Sunaj kuiriloj disponigas multajn avantaĝojn super lignofornoj: Ili ne estas fajrodanĝero, ne produktas fumon, ne postulas fuelon, kaj reduktas habitatperdon en arbaroj kie arboj estus rikoltitaj por fuelo.Sunaj kuiriloj ankaŭ permesas al vilaĝanoj okupiĝi pri tempon por edukado, komerco, sano aŭ familio dum tempo kiu antaŭe estis uzita por kolektado de brulligno.Sunaj kuiriloj estas uzataj en lokoj same diversaj kiel Ĉadio, Israelo, Hindio kaj Peruo.

Suna Arkitekturo

Dum la daŭro de tago, suna energio estas parto de la procezo de termika konvekcio, aŭ la movado de varmo de pli varma spaco al pli malvarma.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 profitas de ĉi tiu natura hejtado kaj malvarmigo procezo.

Hejmoj kaj aliaj konstruaĵoj uzas pasivan sunenergion por distribui varmecon efike kaj malmultekoste.Kalkulado de la "termika maso" de konstruaĵo estas ekzemplo de tio.La termika maso de konstruaĵo estas la plejparto de materialo varmigita dum la tago.Ekzemploj de la termika maso de konstruaĵo estas ligno, metalo, betono, argilo, ŝtono aŭ koto.Nokte, la termika maso liberigas sian varmon reen en la ĉambron.Efikaj ventolsistemoj - koridoroj, fenestroj kaj aerkonduktiloj - distribuas la varmigitan aeron kaj konservas moderan, konsekvencan endoman temperaturon.

Pasiva suna teknologio ofte estas implikita en la dezajno de konstruaĵo.Ekzemple, en la planadstadio de konstruo, la inĝeniero aŭ arkitekto povas vicigi la konstruaĵon kun la ĉiutaga pado de la suno por ricevi dezirindajn kvantojn de sunlumo.Ĉi tiu metodo enkalkulas la latitudon, altecon kaj tipan nubaron de specifa areo.Krome, konstruaĵoj povas esti konstruitaj aŭ renovigitaj por havi termoizoladon, termikan mason, aŭ ekstran ombradon.

Aliaj ekzemploj de pasiva suna arkitekturo estas malvarmetaj tegmentoj, radiaj barieroj kaj verdaj tegmentoj.Malvarmaj tegmentoj estas farbitaj blankaj, kaj reflektas la radiadon de la suno anstataŭ absorbi ĝin.La blanka surfaco reduktas la kvanton de varmo kiu atingas la internon de la konstruaĵo, kiu siavice reduktas la kvanton de energio kiu estas necesa por malvarmetigi la konstruaĵon.

Radiantaj baroj funkcias simile por malvarmigi tegmentojn.Ili provizas izoladon per tre reflektaj materialoj, kiel aluminia folio.La folio reflektas, anstataŭ sorbas, varmon, kaj povas redukti malvarmigajn kostojn ĝis 10 procentoj.Aldone al tegmentoj kaj subtegmentoj, radiaj barieroj ankaŭ povas esti instalitaj sub plankoj.

Verdaj tegmentoj estas tegmentoj kiuj estas tute kovritaj per vegetaĵaro.Ili postulas grundon kaj irigacion por subteni la plantojn, kaj akvorezistan tavolon sube.Verdaj tegmentoj ne nur reduktas la kvanton de varmo, kiu estas sorbita aŭ perdita, sed ankaŭ provizas vegetaĵaron.Per fotosintezo, la plantoj sur verdaj tegmentoj sorbas karbondioksidon kaj elsendas oksigenon.Ili filtras malpurigaĵojn el pluvakvo kaj aero, kaj kompensas kelkajn el la efikoj de energiuzo en tiu spaco.

Verdaj tegmentoj estas tradicio en Skandinavio dum jarcentoj, kaj lastatempe populariĝis en Aŭstralio, Okcidenta Eŭropo, Kanado kaj Usono.Ekzemple, la Ford Motor Company kovris 42,000 kvadratajn metrojn (450,000 kvadratfutoj) de ĝiaj kunigfabriktegmentoj en Dearborn, Miĉigano, kun vegetaĵaro.Aldone al reduktado de forcej-efikaj gasoj, la tegmentoj reduktas ŝtormakvofluon absorbante plurajn centimetrojn da pluvokvanto.

Verdaj tegmentoj kaj malvarmetaj tegmentoj ankaŭ povas kontraŭstari la efikon de "urba varmoinsulo".En okupataj urboj, la temperaturo povas esti konstante pli alta ol la ĉirkaŭaj regionoj.Multaj faktoroj kontribuas al tio: Urboj estas konstruitaj el materialoj kiel asfalto kaj betono, kiuj sorbas varmon;altaj konstruaĵoj blokas venton kaj ĝiajn malvarmigajn efikojn;kaj altaj kvantoj de rubvarmo estas generitaj fare de industrio, trafiko, kaj altaj populacioj.Uzi la disponeblan spacon sur la tegmento por planti arbojn, aŭ reflekti varmecon per blankaj tegmentoj, povas parte mildigi lokajn temperaturpliiĝojn en urbaj areoj.

Suna Energio kaj Homoj

Ĉar sunlumo brilas nur dum ĉirkaŭ duono de la tago en la plej multaj partoj de la mondo, sunenergiaj teknologioj devas inkluzivi metodojn de stokado de la energio dum malhelaj horoj.

Termikaj massistemoj uzas parafinvakson aŭ diversajn formojn de salo por stoki la energion en formo de varmo.Fotovoltaecaj sistemoj povas sendi troan elektron al la loka elektroreto, aŭ stoki la energion en reŝargeblaj baterioj.

Estas multaj avantaĝoj kaj malavantaĝoj uzi sunenergion.

Avantaĝoj
Grava avantaĝo por uzi sunenergion 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 elektrobezonojn de ĉiu homo sur la Tero dum jaro.

Sunenergio estas pura.Post kiam la sunteknologia ekipaĵo estas konstruita kaj metita, sunenergio ne bezonas fuelon por funkcii.Ĝi ankaŭ ne elsendas forcejajn gasojn aŭ toksajn materialojn.Uzado de sunenergio povas draste redukti la efikon, kiun ni havas sur la medio.

Estas lokoj kie suna energio estas praktika.Hejmoj kaj konstruaĵoj en lokoj 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 per lignofornoj — sur kiuj ankoraŭ fidas du miliardoj da homoj.Sunaj kuiriloj disponigas pli puran kaj pli sekuran manieron sanigi akvon kaj kuiri manĝaĵojn.

Sunenergio kompletigas aliajn renovigeblajn fontojn de energio, kiel vento aŭ hidrelektra energio.

Hejmoj aŭ entreprenoj, kiuj instalas sukcesajn sunpanelojn, efektive povas produkti troan elektron.Ĉi tiuj domposedantoj aŭ komercistoj povas vendi energion reen al la elektra provizanto, reduktante aŭ eĉ forigante elektrofakturojn.

Malavantaĝoj
La ĉefa malkuraĝigo al uzado de sunenergio estas la bezonata ekipaĵo.Sunteknologia ekipaĵo estas multekosta.Aĉeti kaj instali la ekipaĵon povas kosti dekojn da miloj da dolaroj por individuaj hejmoj.Kvankam la registaro ofte ofertas reduktitajn impostojn al homoj kaj entreprenoj uzantaj sunenergion, kaj la teknologio povas elimini elektrofakturojn, la komenca kosto estas tro kruta por multaj por konsideri.

Sunenergia ekipaĵo ankaŭ estas peza.Por renovigi aŭ instali sunpanelojn sur la tegmento de konstruaĵo, la tegmento devas esti forta, granda kaj orientita al la vojo de la suno.

Kaj aktiva kaj pasiva suna teknologio dependas de faktoroj kiuj estas ekster nia kontrolo, kiel klimato kaj nubkovro.Lokaj areoj devas esti studitaj por determini ĉu aŭ ne sunenergio estus efika en tiu areo.

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