Prognostizieren Sie die Nutzung von Solarenergie. Der Bedarf an Solarenergie

Solarenergie – gewinnen Solarenergie durch Anhäufung durch spezielle Anlagen. Heute ist im Gange aktive Entwicklung Solarenergie in Russland. Wissenschaftler des Landes untersuchen seit vielen Jahren die Möglichkeiten der Gewinnung von Energieressourcen. Aber besonders vorsichtig dieses Problem widmet sich der Arbeit seit 2000.

An dieser Moment erfunden und erfolgreich eingesetzt verschiedene Systeme und Anlagen, die es ermöglichen, Sonnenenergie zu speichern und in Energieträger umzuwandeln. Photovoltaikanlagen arbeiten mit diffusem Sonnenlicht. Darüber hinaus kann die Leistung der Anlage je nach Bedarf des Benutzers angepasst werden. Durch einfaches Hinzufügen eines Fotokonverterabschnitts kann die effektive Effizienz erheblich gesteigert und somit gewährleistet werden benötigte Menge Energie.

Die heutigen Aussichten für Solarenergie

Probleme bei der Verbesserung des Nutzungsmechanismus natürliche Energie es wird viel Aufmerksamkeit geschenkt moderner Mann. Deshalb sind die Zukunftsaussichten der Solarenergie sehr hoch. Experten zufolge wird die Welt in den kommenden Jahren die natürlichen Ressourcen optimal nutzen und für eine unerschöpfliche Versorgung mit Energieressourcen sorgen.

Für die Weltgemeinschaft hat die Entwicklung dieses Industriesektors Priorität. Dafür gibt es mehrere Gründe. Nämlich:

• die Möglichkeit, die Natur zur Energiegewinnung zu nutzen;
• Umweltreinheit des resultierenden Produkts;
• relative Billigkeit;
• absolute Sicherheit für Umfeld;
• minimale Kosten für die Ausrüstung (im Vergleich zum erzielten Ergebnis).

Mit anderen Worten: Die aus den Sonnenstrahlen gewonnene Energie hat nur positive Seiten. Die moderne Entwicklung der technischen Möglichkeiten bietet hervorragende Perspektiven – die zu entwickelnden Geräte sind in der Lage, Sonnenenergie umzuwandeln minimale Kosten Arbeit.

Das ist auch wichtig Solaranlagen sehr einfach zu bedienen. Sie sind einfach zu installieren, leicht zu reparieren und zu modifizieren und können so an Ihre eigenen Bedürfnisse angepasst werden. Fotokonverter nehmen wenig Platz ein und werden auf Gebäudedächern montiert. Darüber hinaus können sie auch bei schlechtem Wetter Energie speichern.

Wissenschaftler sind zu dem Schluss gekommen, dass die Menge an Sonnenlicht, die in nur einer Woche auf die Erdoberfläche fällt, um ein Hundertfaches größer ist als die Energie, die aus allen bekannten irdischen Energieträgern (Gas, Kohle, Holz) gewonnen werden kann. Das bedeutet, dass ein Mensch in nur 7 Tagen so viel Energie erhalten kann, wie beispielsweise mehrere Tonnen Kohle liefern können.

Die Zukunft gehört der Solarenergie

Diese Aussage wird von internationalen Experten getroffen. Angesichts der Möglichkeiten, die diffuses Sonnenlicht bietet, besteht kein Zweifel an der Richtigkeit dieser Meinung. Dies lässt sich leicht anhand eines einfachen Beispiels überprüfen.

Die Gewinnung einer Tonne Kohle erfordert enorme Kosten, bestehend aus Zeit, menschlicher Arbeit und dem Einsatz spezieller Ausrüstung. Es lässt sich leicht berechnen, wie viel jede Tonne fester Brennstoffe das Land kostet.

Was passiert bei Solarenergie? Es ist nur einmal notwendig, einen Speicher (Batterie, Komplex, System) zu installieren, und die Energie wird ständig und ohne direkte menschliche Beteiligung empfangen. Das heißt, um einen Wohnraum zu heizen oder eine unterbrechungsfreie Stromversorgung zu erhalten, muss der Nutzer nicht ständig Zeit, Mühe und finanzielle Ressourcen verschwenden.

Überall auf der Welt wird die Zukunft der Solarenergie als recht vielversprechend eingeschätzt. Und dafür gibt es Gründe. Hinter letzten Jahren Den Spezialisten ist es gelungen, die Qualität der Solarenergie-„Empfänger“ deutlich zu verbessern und deren Umwandlung zu steigern. Dadurch hat eine Person Zugang zu Superkräften Sonnenkollektoren, gekennzeichnet durch hohe Zuverlässigkeit und kleine Abmessungen.

Eine alternative Energiequelle wird es der Menschheit ermöglichen, Probleme beim Schutz der Umwelt zu lösen. Wir sollten die erschöpfenden Vorkommen anderer Materialien nicht vergessen: Kohle, Gas, Holz. Sonnenstrahlen - echter Freund Person.

Was wird allgemein als Solarenergie bezeichnet? Dabei handelt es sich um die von der Sonne erzeugte Energie in Form von Licht und Wärme. Darüber hinaus gibt es sekundäre Formen der Sonnenenergie wie Wind- und Wellenenergie. Alle diese Energiearten machen den Großteil der erneuerbaren Energien der Erde aus.

Die Erde empfängt 174 Petawatt (PW) Sonnenstrahlung V obere Schichten Atmosphäre. 30 % werden zurück in den Weltraum reflektiert, der Rest wird von Wolken, Ozeanen und Land absorbiert. Die Erdoberfläche, die Ozeane und die Atmosphäre absorbieren Sonnenstrahlung, was ihre Temperatur erhöht. Warme Luft, die Wasser aus den Ozeanen enthält, steigt auf und verursacht Konvektion. Wenn die Luft reicht Hohe Höhe Bei niedrigen Temperaturen kondensiert Wasserdampf zu Wolken und verursacht Regen. Die latente Wärme der Wasserkondensation erhöht die Konvektion und erzeugt Wind. Energie wird von den Ozeanen und dem Land absorbiert, wodurch die Oberfläche erhalten bleibt Durchschnittstemperatur etwa 14 °C.

Grüne Pflanzen wandeln Sonnenenergie um V chemische Energie durch Photosynthese. Unsere Nahrungsmittelproduktion ist vollständig auf Solarenergie angewiesen. Nach ihrem Leben sterben Pflanzen ab und verrotten in der Erde. Auf diese Weise liefert Sonnenenergie die Biomasse, aus der die uns bekannten fossilen Brennstoffe entstanden sind.

Möglichkeiten, Solarenergie zu nutzen

Die Menschen nutzen am meisten Sonnenenergie verschiedene Formen: zum Heizen und Kühlen von Räumlichkeiten, Produktion Wasser trinken Destillation, Desinfektion, Beleuchtung, Produktion heißes Wasser und Kochen. Die Möglichkeiten, Sonnenenergie zu nutzen, sind nur durch den menschlichen Einfallsreichtum begrenzt.

Solartechnologien sind entweder passiv oder aktiv, abhängig von der Art der Energiegewinnung, die anschließend umgewandelt und verteilt wird.

Aktive Solartechnologien

Aktive Solartechnologien umfassen Photovoltaik-Module und Solarthermie-Kollektoren.

Passive Solartechnologien

Passive Methoden umfassen Ausrichtung des Gebäudes zur Sonne, um zu empfangen Höchstbetrag Tageslicht und Wärme sowie die Auswahl von Materialien mit den gewünschten thermischen Eigenschaften.

Unsere derzeitige Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen wird langsam durch alternative Energiequellen ersetzt. Einige Brennstoffe mögen irgendwann unbrauchbar werden, aber die Solarenergie wird niemals veraltet sein, von ausländischen Mächten kontrolliert werden oder zur Neige gehen. Die Sonne nutzt ihre eigenen Wasserstoffreserven, sie wird nützliche Energie produzieren, bis sie explodiert. Die Aufgabe der Menschen besteht bisher darin, diese Energie einzufangen auf einfache Weise Um dies zu erreichen, bleibt der Einsatz fossiler Brennstoffe.

Solarenergie ist eine sich aktiv entwickelnde Richtung in der Energieversorgung privater und öffentlicher Gebäude. Was sind die Vor- und Nachteile davon? natürliche Quelle Energie wie Sonnenstrahlung?

Vorteile der Solarenergie

1. Erneuerbarkeit

Wenn man über Solarenergie spricht, muss man zunächst erwähnen, dass es sich um eine erneuerbare Energiequelle handelt, im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen – Kohle, Öl, Gas, die nicht erneuerbar sind. Laut NASAEtwa 6,5 ​​Milliarden Jahre lang müssen sich die Bewohner der Erde keine Sorgen machen – ungefähr wie lange wird die Sonne unseren Planeten mit ihren Strahlen erwärmen, bis er explodiert.

2. Fülle

Das Potenzial der Sonnenenergie ist enorm – die Erdoberfläche wird mit 120.000 Terawatt Sonnenlicht bestrahlt, und das ist 20.000 Mal mehr als der weltweite Bedarf daran.

3. Konsistenz

Darüber hinaus ist Sonnenenergie unerschöpflich und konstant – sie kann zur Deckung des Energiebedarfs der Menschheit nicht übermäßig aufgewendet werden, sodass für künftige Generationen genügend davon in Hülle und Fülle vorhanden sein wird.

4. Verfügbarkeit

Neben anderen Vorteilen der Sonnenenergie ist sie in allen Teilen der Welt verfügbar – nicht nur in der Äquatorzone der Erde, sondern auch in nördlichen Breiten. Nehmen wir an, Deutschland steht derzeit weltweit an erster Stelle bei der Nutzung von Solarenergie und verfügt über sein maximales Potenzial.

5. Umweltsauberkeit

Im Licht neueste Trends Im Kampf um die Umweltreinheit der Erde ist die Solarenergie die vielversprechendste Industrie, die die aus nicht erneuerbaren Brennstoffressourcen gewonnene Energie teilweise ersetzt und damit einen grundlegenden Schritt zum Schutz des Klimas vor der globalen Erwärmung darstellt. Die Produktion, der Transport, die Installation und die Nutzung von Solarkraftwerken gehen praktisch nicht mit schädlichen Emissionen in die Atmosphäre einher. Auch wenn sie im Vergleich zu herkömmlichen Energiequellen nur in geringem Umfang vorhanden sind, haben sie nahezu keine Auswirkungen auf die Umwelt.

Suchen alternative Quellen Energie bereitet der fortschrittlichen wissenschaftlichen Gemeinschaft seit mehreren Jahren Sorgen. Solarenergie gilt als die beliebteste und harmloseste Methode zur Stromerzeugung. Die Sonne ist die Hauptquelle für die Gewinnung ökologischer, regelmäßiger Energie. In diesem Artikel erfahren wir mehr über die Umwandlung von UV-Strahlen in Elektrizität und in welchen Regionen unseres Landes sie aktiv genutzt wird diese Technik und was sind die Merkmale seiner zukünftigen Entwicklung?

Alternative Energiequelle

Aus der umgewandelten Wärme unserer Leuchte lassen sich die wichtigsten Energiearten gewinnen, die Menschen auf der ganzen Welt täglich nutzen. Betrachten wir die Hauptkategorien der Stromerzeugung:

1. Photoelektrische Elemente. Sie dienen bei der Herstellung als Empfänger natürlicher Strahlen in Systemen. Die Panels unterscheiden sich voneinander in Aufbau, Leistung und Abmessungen. Sie können monokristallin, siliziumbeschichtet oder polykristallin sein.
2. Thermoelektrischer Generator. Durch dieses technische Gerät wird aus der Energie der Strahlen Strom erzeugt. Der Aktionsalgorithmus besteht darin, unterschiedliche Temperaturen verstreut umzurechnen verschiedene Orte Einheit.

Wärmeenergie empfangen

Solarenergie wird durch den Einsatz mehrerer Konfigurationen in Wärme umgewandelt:

• Vakuumverteiler. Sie funktionieren folgendermaßen: Eine spezielle Flüssigkeit, die durch Strahlen erhitzt wird, verdampft, wenn bestimmte Parameter erreicht werden. Die Energie des entstehenden Dampfes wird auf den Wärmeträger übertragen. Nach der Energiefreisetzung kondensiert der Dampf, der Prozess läuft im Kreis weiter.
• Die Kollektoren sind flach und basieren auf einem Absorber mit Stapelbeschichtung und einem wärmeisolierenden Rahmen, der den Ein- und Auslass des Kühlmittels gewährleistet. Die Arbeit wird durch die Absorption der Strahlen durch eine spezielle Oberfläche gewährleistet. Sie werden fokussiert, unter dem Einfluss der Linse konzentriert und zu einem Gerät weitergeleitet, das die Sonnenenergie über das Kühlmittel an den Verbraucher überträgt.

Anwendung der Solarenergieerzeugung im Alltag

Photovoltaik ist eine der wichtigsten Möglichkeiten, natürliche Wärme in den für die Menschheit benötigten Strom umzuwandeln. Dieser Effekt Dies geschieht auf diese Weise: Elektronen, die die Energie von Lichtteilchen absorbieren, werden in Bewegung versetzt und erzeugen elektrische Spannung.

Solarplatten(Batterien) funktionieren nach dem oben beschriebenen Verfahren. Diese Strukturen basieren auf Elementen, die Strahlung in Elektrizität umwandeln. Sie sind praktisch und haben hohe Leistungseigenschaften. Die Paneele sind unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen und Niederschlägen.

Die Entwicklung der Solarenergie hat es möglich gemacht, Paneele als Energiequellen für Privathaushalte, im medizinischen Bereich und zur Verbesserung der Stadt zu nutzen. Moderne Batterien verfügen über eine große Auswahl an Texturen und Farbtönen. Sie ähneln immer weniger normalen blauen Batterien; sie können zur Dekoration des Daches eines Hauses verwendet werden, ohne zu stören allgemeiner Stil die Gebäude.

Die Nachrichten wären ohne neue Artikel von nicht vollständig bekannte Marke„Tesla“. Der Hersteller beschränkte sich nicht auf Paneele, sondern entwickelte ein Dachmaterial, das die Sonnenstrahlung vollständig verarbeiten kann. Zum Beispiel Solardachziegel mit integrierten Solarmodulen. Es wird in verschiedenen Variationen hergestellt und zeichnet sich durch eine lebenslange Garantie und einen Sicherheitsspielraum aus.

Entwicklungsperspektiven in Russland

Öko-Quellen sind in vielen Ländern der Welt weit verbreitet. Unser Land bleibt dem gegebenen Trend nicht hinterher; im Gegenteil, es breitet sich rasant aus. Dies hat 4 Gründe:

• Entwicklung von Technologien, die die Ausrüstungskosten erheblich senken können.
• Der Wunsch der Bevölkerung, unabhängige Energiequellen zu nutzen.
• Saubere und sichere Produktion.
• Ständige Erneuerung der Energiequelle.

Die südlichen Regionen der Russischen Föderation – Stawropol, Krasnodar, fernöstliche Gebiete, der Kaukasus und Südsibirien – gelten als vorrangig für „grüne“ Energie.

Jede Region unterscheidet sich in der Sonneneinstrahlung, die von der Jahreszeit und der Tageslänge abhängt. Nachdem wir die Nachrichten über die Entwicklung der Solarenergie im vergangenen Jahr studiert haben, können wir die Kapazität russischer Ökokraftwerke erkennen, die sich auf mehr als 75 Megawatt belief.

In welchen Regionen werden ECO-Kraftwerke eingesetzt?

Liste der in sechs Regionen aktiven Stationen:

• Region Orenburg: 2 Stationen mit einer Leistung von 25 MW und 5 MW;
• Baschkortostan: Bugulchanskaya-Stationen (15 MW und 20 MW);
• Altai: Ust-Kanskaya und Kosh-Agachskaya (5. und 10. VMT);
• Krim: dreizehn Kraftwerke mit einer Leistung von über 289 Megawatt;
• Chakassien: Abakansakaya;
• Region Belgorod: Bahnhof Altenergo.

Ab 2018 befinden sich Stationen in den folgenden Regionen in der Projektphase und im Baustadium: Astrachan, Lipezk, Omsk, Samara, Tscheljabinsk, Saratow, Irkutsk, Wolgograd. Zusätzlich: Dagestan, Kalmückien, Baschkortostan und Transbaikalien.

Wo wird es verwendet?

Generell wird die beim Kraftwerksbau anfallende Leistung mehr als tausend Megawatt betragen. Im Alltag kommen regelmäßig Solarkollektoren, solarthermische und thermoelektrische Generatoren zum Einsatz, die in Fabriken und Betrieben installiert sind.

Die Nachrichten zur Solarenergie sind mehr als positiv. Die Gesamtleistung der geplanten Anlagen und ihre weite Verbreitung vom Süden bis nach Sibirien gelten als Hauptindikator für die mobile Entwicklung alternativer Energien.

Nutzung von Ökoenergie im Alltag

Solarenergie ist eine verbreitete und fortschrittliche Art, die für den häuslichen Gebrauch in Form einer elektrischen Heizquelle für Wohngebäude geeignet ist und dort Folgendes verwendet:

1. Solarkraftwerke von in- und ausländischen Industrieunternehmen. Die Geräte werden mit unterschiedlichen Leistungsreserven und in verschiedenen Konfigurationen angeboten.
2. Wärmepumpen. Konzipiert für die Beheizung von Schwimmbädern heißes Wasser, den Raum heizen.
3. Solarkollektoren werden zur Warmwasserbereitung und Beheizung von Haussystemen eingesetzt; Vakuumröhrenkollektoren sind in diesem Bereich am effektivsten.

Vorteile und Nachteile

Zu den Vorteilen zählen: Produktionsverfügbarkeit, niedrige Produktionskosten, unerschöpfliche Energiequellen, sichere Installation der Struktur. Darüber hinaus hat die Branche gute Perspektiven, da parallel dazu Technologien und Materialien mit verbesserten Eigenschaften entwickelt werden.

ZU negative Aspekte Dazu gehören: unzureichende Effizienz, teure Ausrüstung, Abhängigkeit von Saisonalität, Geolokalisierung, Tag, Wetter.

Bereitstellen bequemes Leben Bevölkerung und die Entwicklung der Industriesektoren in Russland erfordern eine beeindruckende Energiereserve. Daher erobern unabhängige Energiequellen zunehmend den Raum des Landes und versorgen abgelegene Regionen mit Wärme und Strom.

Bildungsministerium der Republik Belarus

Bildungseinrichtung

„Belarussischer Staat Pädagogische Universität benannt nach Maxim Tank“

Abteilung für Allgemeine und Theoretische Physik

Kursarbeit in allgemeiner Physik

Solarenergie und Perspektiven für ihre Nutzung

Studierende der Gruppe 321

Fakultät für Physik

Leshkevich Svetlana Valerievna

Wissenschaftlicher Leiter:

Fjodorkow Tscheslaw Michailowitsch

Minsk, 2009

Einführung

1. allgemeine Informationen oh Sonne

2. Die Sonne ist eine Energiequelle

2.1 Solarenergieforschung

2.2 Solarenergiepotenzial

3. Nutzung von Solarenergie

3.1 Passive Nutzung Solarenergie

3.2 Aktive Nutzung der Sonnenenergie

3.2.1 Solarkollektoren und ihre Typen

3.2.2 Solarsysteme

3.2.3 Solarthermische Kraftwerke

3.3 Photovoltaikanlagen

4. Solararchitektur

Abschluss

Liste der verwendeten Quellen

Einführung

Die Sonne spielt eine außergewöhnliche Rolle im Leben der Erde. Die gesamte organische Welt unseres Planeten verdankt ihre Existenz der Sonne. Die Sonne ist nicht nur Licht- und Wärmequelle, sondern auch Urquelle vieler anderer Energiearten (Öl, Kohle, Wasser, Wind).

Von dem Moment an, als der Mensch auf der Erde erschien, begann er, die Energie der Sonne zu nutzen. Aus archäologischen Daten ist bekannt, dass bei der Behausung ruhige Orte bevorzugt wurden, die vor kalten Winden geschützt und offen für Sonnenlicht waren.

Das vielleicht erste bekannte Heliosystem ist die Statue von Amenophis III. aus dem 15. Jahrhundert v. Chr. Im Inneren der Statue befand sich ein System aus Luft- und Wasserkammern, das Sonnenstrahlen das Verborgene in Bewegung setzen Musikinstrument. IN Antikes Griechenland verehrte Helios. Der Name dieses Gottes bildet heute die Grundlage vieler Begriffe im Zusammenhang mit Solarenergie.

Das Problem der Versorgung vieler Sektoren der Weltwirtschaft mit elektrischer Energie und des stetig wachsenden Bedarfs der Erdbevölkerung wird immer dringlicher.

1. Allgemeine Informationen zur Sonne

Die Sonne ist der Zentralkörper Sonnensystem, eine heiße Plasmakugel, ein typischer Zwergstern der Spektralklasse G2.

Eigenschaften der Sonne

1. Gewicht MS ~2*10 23 kg

2. R S ~629.000 km

3. V= 1,41*10 27 m 3, was fast dem 1300.000-fachen Volumen der Erde entspricht,

4. durchschnittliche Dichte 1,41 * 10 3 kg/m 3,

5. Leuchtkraft L S =3,86*10 23 kW,

6. effektive Temperatur Oberfläche (Photosphäre) 5780 K,

7. Die Rotationsperiode (synodisch) variiert zwischen 27 Tagen am Äquator und 32 Tagen. an den Polen,

8. Beschleunigung freier Fall 274 m/s 2 (bei einer so großen Erdbeschleunigung würde ein 60 kg schwerer Mensch mehr als 1,5 Tonnen wiegen).

Struktur der Sonne

Im zentralen Teil der Sonne befindet sich eine Energiequelle oder, im übertragenen Sinne, der „Ofen“, der sie erhitzt und nicht abkühlen lässt. Dieser Bereich wird als Kern bezeichnet (siehe Abb. 1). Im Kern, wo die Temperatur 15 MK erreicht, wird Energie freigesetzt. Der Kernradius beträgt nicht mehr als ein Viertel des Gesamtradius der Sonne. Allerdings ist die Hälfte der Sonnenmasse in ihrem Volumen konzentriert und fast die gesamte Energie, die das Leuchten der Sonne unterstützt, wird freigesetzt.

Unmittelbar um den Kern herum beginnt eine Zone der Strahlungsenergieübertragung, in der sie sich durch Absorption und Emission von Lichtanteilen – Quanten – durch die Substanz ausbreitet. Es dauert sehr lange, bis ein Quant durch die dichte Sonnenmaterie nach außen dringt. Wenn also der „Herd“ im Inneren der Sonne plötzlich ausging, würden wir davon erst Millionen von Jahren später erfahren.

Reis. 1 Struktur der Sonne

Auf seinem Weg durch die inneren Sonnenschichten trifft der Energiefluss auf einen Bereich, in dem die Opazität des Gases stark zunimmt. Dies ist die Konvektionszone der Sonne. Hier erfolgt die Energieübertragung nicht durch Strahlung, sondern durch Konvektion. Die Konvektionszone beginnt bei etwa 0,7 Radien vom Zentrum und erstreckt sich fast bis zur sichtbarsten Oberfläche der Sonne (Photosphäre), wo die Übertragung des Hauptenergieflusses wieder strahlend wird.

Die Photosphäre ist die strahlende Oberfläche der Sonne, die eine körnige Struktur aufweist, die Granulation genannt wird. Jedes dieser „Körner“ hat fast die Größe Deutschlands und stellt einen Strom heißer Substanz dar, der an die Oberfläche gestiegen ist. In der Photosphäre sind oft relativ kleine dunkle Bereiche zu sehen - Sonnenflecken. Sie sind 1500 °C kälter als die umgebende Photosphäre, deren Temperatur 5800 °C erreicht. Aufgrund des Temperaturunterschieds zur Photosphäre erscheinen diese Flecken bei Beobachtung durch ein Teleskop völlig schwarz. Über der Photosphäre befindet sich die nächste, verdünntere Schicht, die Chromosphäre, also die „farbige Sphäre“. Diesen Namen erhielt die Chromosphäre aufgrund ihrer roten Farbe. Und schließlich befindet sich darüber ein sehr heißer, aber auch äußerst verdünnter Teil der Sonnenatmosphäre – die Korona.

2. Die Sonne ist eine Energiequelle

Unsere Sonne ist eine riesige leuchtende Gaskugel, in der komplexe Prozesse ablaufen und dadurch kontinuierlich Energie freigesetzt wird. Die Energie der Sonne ist die Quelle des Lebens auf unserem Planeten. Die Sonne erwärmt die Atmosphäre und die Erdoberfläche. Dank der Sonnenenergie wehen Winde, der Wasserkreislauf findet in der Natur statt, Meere und Ozeane erwärmen sich, Pflanzen entwickeln sich und Tiere haben Nahrung. Dank an Sonnenstrahlung Auf der Erde gibt es fossile Brennstoffe. Sonnenenergie kann in Wärme oder Kälte, Antriebskraft und Strom umgewandelt werden.

Die Sonne verdunstet Wasser aus den Ozeanen, Meeren, Erdoberfläche. Es wandelt diese Feuchtigkeit in Wassertröpfchen um, die Wolken und Nebel bilden, und lässt sie dann in Form von Regen, Schnee, Tau oder Frost auf die Erde zurückfallen, wodurch ein riesiger Feuchtigkeitskreislauf in der Atmosphäre entsteht.

Sonnenenergie ist die Quelle der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre und der Wasserzirkulation in den Ozeanen. Es scheint ein gigantisches System zur Wasser- und Lufterwärmung unseres Planeten zu schaffen, das die Wärme über die Erdoberfläche umverteilt.

Sonnenlicht, das auf Pflanzen fällt, löst den Prozess der Photosynthese aus und bestimmt das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen. Wenn es auf den Boden gelangt, wandelt es sich in Wärme um, erwärmt ihn, bildet das Bodenklima und gibt dadurch nach Vitalität Pflanzensamen, Mikroorganismen und im Boden lebende Lebewesen, die sich ohne diese Wärme in einem Zustand der Anabiose (Winterschlaf) befinden würden.

Die Sonne strahlt große Menge Energie - ungefähr 1,1x10 20 kWh pro Sekunde. Eine Kilowattstunde ist die Energiemenge, die benötigt wird, um eine 100-Watt-Glühbirne 10 Stunden lang zu betreiben. Die äußere Atmosphäre der Erde fängt etwa ein Millionstel der von der Sonne emittierten Energie auf, also etwa 1.500 Billiarden (1,5 x 10 18) kWh pro Jahr. Allerdings erreichen nur 47 % der gesamten Energie, also etwa 700 Billiarden (7 x 10 17) kWh, die Erdoberfläche. Die restlichen 30 % der Sonnenenergie werden zurück in den Weltraum reflektiert, etwa 23 % verdunsten Wasser, 1 % Energie stammt aus Wellen und Strömungen und 0,01 % aus dem Prozess der Photosynthese in der Natur.

2.1 Solarenergieforschung

Warum scheint die Sonne und kühlt Milliarden von Jahren lang nicht ab? Welcher „Brennstoff“ gibt ihm Energie? Wissenschaftler suchen seit Jahrhunderten nach Antworten auf diese Frage, und erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde sie gefunden richtige Lösung. Mittlerweile ist bekannt, dass er wie andere Sterne aufgrund thermonuklearer Reaktionen in seinen Tiefen leuchtet.

Wenn die Atomkerne leichter Elemente mit dem Kern eines Atoms eines schwereren Elements verschmelzen, ist die Masse des neuen Elements geringer als die Gesamtmasse derjenigen, aus denen es gebildet wurde. Der Rest der Masse wird in Energie umgewandelt, die von den bei der Reaktion freigesetzten Partikeln abtransportiert wird. Diese Energie wird nahezu vollständig in Wärme umgewandelt. Eine solche Fusionsreaktion von Atomkernen kann nur unter sehr geringen Bedingungen stattfinden Bluthochdruck und Temperaturen über 10 Millionen Grad. Deshalb wird es thermonuklear genannt.

Der Hauptbestandteil der Sonne ist Wasserstoff, der etwa 71 % der Gesamtmasse des Sterns ausmacht. Fast 27 % gehören zu Helium, die restlichen 2 % stammen aus schwereren Elementen wie Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Metallen. Der wichtigste „Brennstoff“ der Sonne ist Wasserstoff. Aus vier Wasserstoffatomen entsteht durch eine Kette von Umwandlungen ein Heliumatom. Und aus jedem an der Reaktion beteiligten Gramm Wasserstoff werden 6x10 11 J Energie freigesetzt! Auf der Erde würde diese Energiemenge ausreichen, um 1000 m 3 Wasser von einer Temperatur von 0 °C bis zum Siedepunkt zu erhitzen.

2.2 Solarenergiepotenzial

Die Sonne versorgt uns 10.000 Mal Große anzahl freie Energie, als tatsächlich weltweit verbraucht wird. Allein auf dem globalen kommerziellen Markt werden pro Jahr knapp 85 Billionen (8,5 x 10 13) kWh Energie gekauft und verkauft. Da es nicht möglich ist, den gesamten Prozess zu überwachen, ist es nicht möglich, mit Sicherheit zu sagen, wie viel nicht-kommerzielle Energie die Menschen verbrauchen (z. B. wie viel Holz und Dünger gesammelt und verbrannt werden, wie viel Wasser für mechanische oder mechanische Zwecke verwendet wird). elektrische Energie). Einige Experten schätzen, dass diese nichtkommerzielle Energie ein Fünftel der gesamten verbrauchten Energie ausmacht. Aber selbst wenn das so ist, dann Gesamtenergie, die die Menschheit im Laufe des Jahres verbraucht, beträgt nur etwa ein Siebentausendstel der Sonnenenergie, die im gleichen Zeitraum auf die Erdoberfläche fällt.

In entwickelten Ländern wie den USA beträgt der Energieverbrauch etwa 25 Billionen (2,5 x 10 13) kWh pro Jahr, was mehr als 260 kWh pro Person und Tag entspricht. Dieser Wert entspricht dem täglichen Betrieb von mehr als einhundert 100-W-Glühlampen einen ganzen Tag lang. Der durchschnittliche US-Bürger verbraucht 33 Mal mehr Energie als ein Inder, 13 Mal mehr als ein Chinese, zweieinhalb Mal mehr als ein Japaner und doppelt so viel wie ein Schwede.