Định nghĩa năng lượng mặt trời với các ví dụ và cách sử dụng

Định nghĩa năng lượng mặt trời với các ví dụ và cách sử dụng
Định nghĩa về năng lượng mặt trời là năng lượng đến từ mặt trời và chúng ta có thể thu được nhờ bức xạ mặt trời. Khái niệm về năng lượng mặt trời thường được sử dụng để chỉ năng lượng điện hoặc nhiệt thu được bằng cách sử dụng bức xạ mặt trời.

Nguồn năng lượng này đại diện cho nguồn năng lượng chính trên Trái đất. Bởi vì nó là một nguồn vô tận, nó được coi là năng lượng tái tạo.

Từ năng lượng này, nhiều nguồn năng lượng khác có nguồn gốc, chẳng hạn như:

Năng lượng gió, khai thác sức mạnh của gió. Gió được tạo ra khi mặt trời làm nóng khối lượng không khí lớn.
Nhiên liệu hóa thạch: Chúng đến từ một quá trình phân hủy các hạt hữu cơ cực kỳ dài. Các chất phân hủy hữu cơ chủ yếu là các nhà máy quang hợp.
Năng lượng thủy lực, khai thác năng lượng tiềm năng của nước. Nếu không có bức xạ mặt trời, chu kỳ nước sẽ không thể thực hiện được.
Năng lượng từ sinh khối, một lần nữa, là kết quả của quá trình quang hợp của thực vật.
Loại năng lượng tái tạo này là một thay thế cho nhiên liệu hóa thạch không phát ra khí nhà kính như carbon dioxide.

Ví dụ về năng lượng mặt trời
Một số ví dụ về năng lượng mặt trời bao gồm những điều sau đây:

Các tấm pin mặt trời quang điện tạo ra điện; Các cơ sở này được sử dụng trong nhà, nơi trú ẩn trên núi, v.v.
Các nhà máy điện quang điện: Chúng là các phần mở rộng đáng kể của các tấm PV có mục tiêu là tạo ra điện để cung cấp lưới điện.
Ô tô năng lượng mặt trời sử dụng các tế bào PV để chuyển đổi bức xạ mặt trời thành điện để điều khiển động cơ điện.
Noker Solar: Chúng được làm từ một hệ thống parabol để tập trung ánh sáng của mặt trời đến một điểm để tăng nhiệt độ và có thể nấu ăn.
Hệ thống sưởi ấm: Với năng lượng nhiệt mặt trời, một chất lỏng có thể được làm nóng có thể được sử dụng trong mạch sưởi ấm.
Hạ bể bơi là một mạch chất lỏng đơn giản trong đó nước lưu thông dọc theo một bộ bộ thu nhiệt mặt trời tiếp xúc với mặt trời.
Máy tính: Một số thiết bị điện tử có một tấm pin mặt trời nhỏ để cung cấp năng lượng cho mạch điện.
Thông gió mặt trời là một loại năng lượng mặt trời sử dụng nhiệt của mặt trời để thông gió một không gian. Nó thường được sử dụng trong nhà và các tòa nhà để cải thiện chất lượng không khí và giảm chi phí năng lượng. Thông gió mặt trời có thể được sử dụng để thông gió cho một phòng hoặc toàn bộ tòa nhà.
Quang hợp là một cách tự nhiên mà thực vật sử dụng để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học.
Các loại năng lượng mặt trời
Có ba loại công nghệ năng lượng mặt trời:

Năng lượng mặt trời quang điện: Các tấm pin mặt trời PV bao gồm một vật liệu, khi bức xạ mặt trời tấn công, giải phóng các electron và tạo ra một dòng điện.
Năng lượng mặt trời nhiệt: Hệ thống này tận dụng khả năng nhiệt của các tia nắng mặt trời. Bức xạ mặt trời được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt để làm nóng chất lỏng có thể được sử dụng để làm nóng nước nóng trong nước. Trong các nhà máy năng lượng mặt trời, hơi nước được tạo ra và sau đó là điện.
Năng lượng mặt trời thụ động là một nguồn lực để tận dụng nhiệt năng lượng mặt trời mà không cần sử dụng các tài nguyên bên ngoài. Ví dụ, các kiến ​​trúc sư có thể định hướng nhà và quyết định nơi đặt cửa sổ, xem xét nơi sẽ nhận được bức xạ mặt trời. Kỹ thuật này được gọi là kiến ​​trúc sinh học.
Năng lượng mặt trời được sản xuất như thế nào?
Từ quan điểm vật lý, năng lượng mặt trời được sản xuất dưới ánh mặt trời thông qua một loạt các phản ứng hạt nhân. Khi năng lượng này đến với chúng ta trên trái đất, chúng ta có thể tận dụng nó theo nhiều cách:

Các tấm pin mặt trời với các tế bào quang điện. Các tấm quang điện được làm bằng một vật liệu, khi nhận được ánh sáng, trực tiếp ion hóa và giải phóng một electron. Theo cách này, bức xạ mặt trời được chuyển thành năng lượng điện.
Sử dụng các bộ thu năng lượng mặt trời được thiết kế để chuyển đổi bức xạ mặt trời thành năng lượng nhiệt. Mục đích của nó là làm nóng một chất lỏng lưu thông bên trong. Trong trường hợp này, chúng tôi không có điện, nhưng chúng tôi có chất lỏng ở nhiệt độ cao có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng.
Năng lượng mặt trời tập trung là một hệ thống phản ánh tất cả ánh sáng mặt trời đến một tiêu điểm để đạt đến nhiệt độ cao. Công nghệ này được sử dụng trong các nhà máy thermosolar để tạo ra năng lượng.
Các hệ thống năng lượng mặt trời thụ động sử dụng năng lượng mặt trời mà không có bất kỳ đầu vào năng lượng bên ngoài nào. Ví dụ, thiết kế kiến ​​trúc cho phép bức xạ mặt trời tối đa vào mùa đông và tránh nhiệt dư vào mùa hè.
Các loại tấm pin mặt trời
Thuật ngữ các tấm pin mặt trời được sử dụng cho cả hai phương pháp (quang điện và nhiệt). Trong mọi trường hợp, thiết kế khác nhau đáng kể tùy thuộc vào loại công nghệ năng lượng mặt trời mà nó sẽ được sử dụng cho:

Bảng điều khiển nhiệt mặt trời sử dụng các tia mặt trời để làm nóng chất lỏng chuyển nhiệt sang chất lỏng và sau đó làm nóng nước. Máy nước nóng mặt trời được sử dụng trong nhà để lấy nước nóng.
Bảng điều khiển quang điện khai thác các tính chất của các yếu tố bán dẫn cụ thể được đặt trong pin mặt trời. Tế bào mặt trời tạo ra năng lượng điện khi chịu bức xạ mặt trời. Nhờ cái gọi là hiệu ứng quang điện, việc tiếp xúc với mặt trời gây ra sự di chuyển của các electron trong một thành phần (thường là silicon), tạo ra một dòng điện liên tục.
Bảng điều khiển năng lượng mặt trời tập trung cũng sử dụng một loạt các gương parabol với cấu trúc tuyến tính. Mục tiêu của các gương này là tập trung bức xạ mặt trời vào một tiêu điểm để đạt đến nhiệt độ đủ cao để tạo ra hơi nước.
Sử dụng năng lượng mặt trời

Khai thác sức mạnh của mặt trời: Hướng dẫn về quang điện
Năng lượng mặt trời có nhiều ứng dụng và ứng dụng có thể được tóm tắt theo ba điểm:

Nước nóng trong nước DHW
Hệ thống sưởi nước mặt trời được sử dụng để cung cấp nước nóng trong nước (DHW) và sưởi ấm cho các ngôi nhà và các khu phức hợp tòa nhà nhỏ. Các nhà máy năng lượng mặt trời đã được xây dựng, sử dụng tuabin hơi nước, chuyển đổi nhiệt được lưu trữ thành điện.

Tuy nhiên, các nguyên mẫu này đã không được sử dụng rộng rãi do hiệu suất thấp của các nhà máy điện này so với chi phí cao và nguồn cung cấp điện không đều.

Phát điện
Các tấm quang điện được sử dụng trong các hệ mặt trời bị cô lập để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện từ các mạng điện (đầu dò không gian, bộ lặp điện thoại cao, v.v.). Chúng cũng được sử dụng trong các ứng dụng có nhu cầu năng lượng thấp đến mức kết nối với lưới điện sẽ không kinh tế (tín hiệu ánh sáng, đồng hồ đỗ xe, v.v.).

Các thiết bị này phải được trang bị các bộ tích lũy có khả năng tích lũy điện dư thừa được sản xuất vào ban ngày để cung cấp năng lượng cho thiết bị vào ban đêm và trong thời gian nhiều mây, thường là pin mặt trời.

Chúng cũng được sử dụng trong các hệ thống kết nối lưới lớn, mặc dù nguồn điện rất khác nhau trong điều kiện hàng ngày và theo mùa. Do đó, rất khó để dự đoán và không lập trình.

Sự gián đoạn này khiến cho việc đáp ứng nhu cầu điện bất cứ lúc nào khó khăn, ngoại trừ sản xuất với mức độ an toàn rộng trên các đỉnh nhu cầu hàng năm. Tuy nhiên, là đỉnh cao của việc sản xuất các nhà máy năng lượng mặt trời vào mùa hè, nó quản lý để bù đắp nhu cầu nội bộ lớn hơn do điều hòa không khí.

Những ưu và nhược điểm của năng lượng mặt trời là gì?
Việc sử dụng năng lượng mặt trời liên quan đến ưu và nhược điểm cụ thể.

Những lời chỉ trích chính hoặc nhược điểm là:

Chi phí đầu tư cao cho mỗi kilowatt thu được.
Nó cung cấp hiệu quả rất cao.
Hiệu suất thu được phụ thuộc vào lịch trình mặt trời, thời tiết và lịch. Vì lý do này, rất khó để biết những gì chúng ta sẽ có thể có được tại một thời điểm nhất định. Hạn chế này biến mất với các nguồn năng lượng khác, chẳng hạn như năng lượng hạt nhân hoặc hóa thạch.
Lượng năng lượng cần thiết để tạo ra một bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Sản xuất các tấm quang điện đòi hỏi rất nhiều năng lượng, thường sử dụng các nguồn năng lượng không thể tái tạo như than.
Mặt khác, bạn phải xem xét lợi ích của năng lượng mặt trời:

Những người ủng hộ hỗ trợ giảm chi phí và tăng hiệu quả do tính kinh tế của quy mô và cải thiện công nghệ trong các hệ mặt trời trong tương lai.
Về sự vắng mặt của nguồn năng lượng này vào ban đêm, họ cũng chỉ ra rằng mức cực đại tiêu thụ điện tối đa đạt được vào ban ngày, nghĩa là trong quá trình sản xuất năng lượng mặt trời tối đa.
Nó là một nguồn năng lượng tái tạo. Nói cách khác, nó là vô tận.
Đó là năng lượng không gây ô nhiễm: nó không tạo ra khí nhà kính và do đó, không góp phần làm nặng thêm vấn đề biến đổi khí hậu.
Tác giả: Oriol Planas - Kỹ sư kỹ thuật công nghiệp