Bài này viết về toàn bộ những hình thức sử dụng năng lượng Mặt Trời. Đối với tạp chí, xem Tạp chí Năng lượng Mặt Trời
Năng lượng Mặt Trời, bức xạ ánh sáng và nhiệt từ Mặt Trời, đã được khai thác bởi con người từ thời cổ đại bằng cách sử dụng một loạt các công nghệ phát triển hơn bao giờ hết. Bức xạ Mặt Trời, cùng với tài nguyên thứ cấp của năng lượng mặt trời như sức gió và sức sóng, sức nước và sinh khối, làm thành hầu hết năng lượng tái tạo có sẵn trên Trái Đất. Chỉ có một phần rất nhỏ của năng lượng mặt trời có sẵn được sử dụng.
Điện mặt trời nghĩa là phát điện dựa trên động cơ nhiệt và pin quang điện. Sử dụng năng lượng mặt trời chỉ bị giới hạn bởi sự khéo léo của con người. Một phần danh sách các ứng dụng năng lượng mặt trời sưởi ấm không gian và làm mát thông qua kiến trúc năng lượng mặt trời, qua chưng cất nước uống và khử trùng, chiếu sáng bằng ánh sáng ban ngày, nước nóng năng lượng mặt trời, nấu ăn năng lượng mặt trời, và quá trình nhiệt độ cao nhiệt cho công nghiệp purposes. Để thu năng lượng mặt trời, cách phổ biến nhất là sử dụng tấm năng lượng mặt trời.
Công nghệ năng lượng Mặt Trời được mô tả rộng rãi như là hoặc năng lượng mặt trời thụ động hoặc năng lượng mặt trời chủ động tùy thuộc vào cách chúng nắm bắt, chuyển đổi và phân phối năng lượng mặt trời. Kỹ thuật năng lượng mặt trời hoạt động bao gồm việc sử dụng các tấm quang điện và năng lượng mặt trời nhiệt thu để khai thác năng lượng. Kỹ thuật năng lượng mặt trời thụ động bao gồm các định hướng một tòa nhà về phía Mặt trời, lựa chọn vật liệu có khối lượng nhiệt thuận lợi hoặc tài sản ánh sáng phân tán, và thiết kế không gian lưu thông không khí tự nhiên..
Năng lượng từ mặt trời[sửa|sửa mã nguồn]
Khoảng 50% số năng lượng mặt trời đến đạt đến mặt phẳng của Trái Đất .Trái Đất nhận được 174 petawatts ( PW ) của bức xạ mặt trời đến ( sự phơi nắng ) ở phía trên không khí. [ 1 ] Khoảng 30 % được phản xạ trở lại khoảng trống trong khi phần còn lại được hấp thụ bởi những đám mây, đại dương và vùng đất. phổ của ánh sáng năng lượng mặt trời ở mặt phẳng của Trái Đất là hầu hết lây lan qua nhìn thấy được và cận hồng ngoại khoanh vùng phạm vi với một vai nhỏ trong những cận tử ngoại [ 2 ]Bề mặt Trái Đất, biển và bầu không khí hấp thụ bức xạ mặt trời, và điều này làm tăng nhiệt độ của chúng. Không khí ấm có chứa nước bốc hơi từ những đại dương tăng lên, gây ra lưu thông khí quyển hoặc đối lưu. Khi không khí đạt đến một độ cao, nơi nhiệt độ thấp, hơi nước ngưng tụ thành mây, mưa lên trên mặt phẳng của Trái Đất, hoàn thành xong chu kỳ luân hồi nước. [ [ Tiềm ẩn nhiệt ngưng tụ nước khuếch đại đối lưu, sản xuất những hiện tượng kỳ lạ khí quyển như gió, cơn bão và chống cơn bão s. [ 3 ] Ánh sáng mặt trời bị hấp thụ bởi những đại dương và những vùng đất giữ mặt phẳng ở nhiệt độ trung bình là 14 °C. [ 4 ] Bằng cách quang hợp cây xanh quy đổi năng lượng mặt trời vào năng lượng hóa học, trong đó sản xuất thực phẩm, gỗ và sinh khối từ nguyên vật liệu có nguồn gốc hóa thạch [ 5 ]
Yearly Solar fluxes & Human Energy Consumption
Solar
3,850,000 EJ[6]
Wind
2,250 EJ[7]
Biomass
3,000 EJ[8]
Primary energy use (2005)
487 EJ[9]
Electricity (2005)
56.7 EJ[10]
Tổng số năng lượng mặt trời được hấp thụ bởi bầu khí quyển, đại dương của Trái Đất và vùng đất là khoảng chừng 3.850.000 exajoules ( EJ ) mỗi năm [ 6 ] Trong năm 2002, đây là năng lượng trong một giờ so với quốc tế được sử dụng trong một năm. | ngày tàng trữ = ngày 26 tháng 9 năm 2007 } }
Đèn năng lượng mặt trời có tính phí trong ngày và ánh sáng vào lúc hoàng hôn là một cảnh tượng phổ cập dọc theo lối đi [ 11 ]Mặc dù ánh sáng ban ngày tiết kiệm ngân sách và chi phí thời hạn quảng cáo là một cách để sử dụng ánh sáng mặt trời để tiết kiệm chi phí năng lượng, nghiên cứu và điều tra gần đây đã được hạn chế và báo cáo giải trình tác dụng trái ngược nhau : một số ít điều tra và nghiên cứu báo cáo giải trình tiết kiệm chi phí, nhưng cũng giống như nhiều cho thấy không có hiệu lực thực thi hiện hành hoặc thậm chí còn bị lỗ, đặc biệt quan trọng là khi xăng tiêu thụ được đưa vào thông tin tài khoản. Sử dụng điện bị tác động ảnh hưởng rất nhiều bởi khí hậu, địa lý và kinh tế tài chính, làm cho nó khó hoàn toàn có thể khái quát từ những điều tra và nghiên cứu đơn lẻ [ 12 ]
Nhiệt mặt trời[sửa|sửa mã nguồn]
Công nghệ nhiệt mặt trời hoàn toàn có thể được sử dụng cho đun nước nóng, sưởi ấm khoảng trống, làm mát khoảng trống và quy trình sinh nhiệt. [ 13 ]
Năng lượng mặt trời đun nước nóng phải đương đầu với Mặt Trời để tối đa hóa được .
Hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời để làm nóng nước. Trong vĩ độ địa lý thấp (dưới 40 độ) 60-70% sử dụng nước nóng với nhiệt độ lên đến 60 °C có thể được cung cấp bởi hệ thống sưởi ấm mặt trời.[14] Các loại phổ biến nhất của máy nước nóng năng lượng mặt trời được sơ tán thu ống (44%) và thu gom tấm kính phẳng (34%) thường được sử dụng nước nóng trong nước; và các tấm thu không tráng nhựa (21%) sử dụng chủ yếu để làm nóng bể bơi.[15]
Đến năm 2007, tổng hiệu suất lắp ráp của những mạng lưới hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời là khoảng chừng 154 GW [ 16 ] Trung Quốc đi đầu quốc tế trong việc tiến hành của họ với 70 GW đã được setup. năm 2006 và tiềm năng dài hạn của 210 GW vào năm 2020. [ 17 ] Israel và Síp là những nhà chỉ huy trung bình đầu người trong việc sử dụng những mạng lưới hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời với hơn 90 % hộ mái ấm gia đình sử dụng chúng [ 18 ] Tại Hoa Kỳ, Canada và Úc làm nóng hồ bơi là ứng dụng lợi thế của nước nóng năng lượng mặt trời với hiệu suất lắp ráp 18 GW vào năm 2005 [ 19 ]
Hệ thống sưởi ấm, làm mát và thông gió[sửa|sửa mã nguồn]
Tại Hoa Kỳ, mạng lưới hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí ( HVAC ) chiếm 30 % ( 4,65 EJ ) năng lượng được sử dụng trong những tòa nhà ở TM và gần 50 % ( 10,1 EJ ) năng lượng sử dụng trong những tòa nhà dân cư. [ 20 ] Công nghệ sưởi ấm, làm mát và thông gió năng lượng mặt trời hoàn toàn có thể được sử dụng để bù đắp một phần năng lượng này .Nhiệt khối là vật tư bất kể hoàn toàn có thể được sử dụng để tàng trữ nhiệt nóng từ Mặt trời trong trường hợp của năng lượng mặt trời. Các vật tư nhiệt khối thông dụng gồm có đá, xi-măng và nước. Chúng đã được sử dụng trong lịch sử dân tộc ở vùng khí hậu khô hạn và khu vực ôn đới ấm để giữ mát những tòa nhà bằng cách hấp thụ năng lượng mặt trời vào ban ngày và bức xạ nhiệt đã tàng trữ để không khí mát vào đêm hôm. Tuy nhiên, chúng cũng hoàn toàn có thể được sử dụng trong khu vực ôn đới lạnh để duy trì sự ấm cúng. Kích thước và vị trí của nhiệt khối nhờ vào vào nhiều yếu tố như điều kiện kèm theo khí hậu, chiếu sáng bằng ánh sáng ngày và bóng râm. Khi tích hợp đúng cách, nhiệt khối duy trì nhiệt độ khoảng trống trong một khoanh vùng phạm vi tự do và làm giảm sự thiết yếu để sưởi ấm phụ trợ và thiết bị làm mát. [ 21 ]Một ống khói năng lượng mặt trời ( hoặc ống khói nhiệt, trong toàn cảnh này ) là một mạng lưới hệ thống thông gió năng lượng mặt trời thụ động gồm có một trục thẳng đứng liên kết nội thất bên trong và thiết kế bên ngoài của một tòa nhà. Do sự nóng lên của ống khói, không khí bên trong được đun nóng gây ra một updraft kéo không khí trải qua tòa nhà. Hiệu suất hoàn toàn có thể được cải tổ bằng cách sử dụng kính và vật tư nhiệt khối [ 22 ] theo cách bắt chước nhà kính .Rụng lá cây và thực vật đã được phát huy như một phương tiện đi lại để trấn áp năng lượng mặt trời sưởi ấm và làm mát. Khi trồng ở phía nam của một tòa nhà, lá của chúng cung ứng bóng mát trong mùa hè, trong khi những cành trụi lá được cho phép ánh sáng đi trong mùa đông. [ 23 ] Kể từ trần, cây trụi lá tạo bóng râm 1/3 đến 50% của bức xạ mặt trời, có một sự cân đối giữa quyền lợi của bóng mát ngày hè và mất mát tương ứng của sưởi ấm mùa đông. [ 24 ] Trong khí hậu với tải làm nóng đáng kể, cây rụng lá không nên được trồng ở phía nam của một tòa nhà do tại chúng sẽ can thiệp với tính có sẵn năng lượng mặt trời mùa đông. Tuy nhiên, chúng hoàn toàn có thể được sử dụng ở phía đông và phía tây để phân phối một mức độ bóng mát mùa hè mà không làm ảnh hưởng tác động đến tăng năng lượng mặt trời mùa đông. [ 25 ]
Xử lý nước[sửa|sửa mã nguồn]
Khử trùng nước năng lượng mặt trời tại IndonesiaChưng cất năng lượng mặt trời hoàn toàn có thể được sử dụng để làm cho mặn hoặc nước lợ uống được. Ví dụ tiên phong trong số này là bởi nhà giả kim thuật thế kỷ XVI Ả Rập. [ 26 ] dự án Bất Động Sản chưng cất năng lượng mặt trời quy mô lớn lần tiên phong được thiết kế xây dựng vào năm 1872 tại thị xã khai thác mỏ Las Salinas của Chile [ 27 ] Nhà máy, trong đó có khu vực thu năng lượng mặt trời 4.700 mét vuông, hoàn toàn có thể sản xuất lên đến 22.700 L mỗi ngày và hoạt động giải trí 40 năm. Các phong cách thiết kế chưng cất đơn cử gồm có dốc đơn, dốc đôi ( hay kiểu nhà kính ), thẳng đứng, hình nón, hấp thụ ngược, bấc nhiều, và nhiều ảnh hưởng tác động. [ 26 ] Các still này hoàn toàn có thể hoạt động giải trí trong chính sách thụ động, tích cực, hoặc lai. Still dốc đôi là kinh tế tài chính nhất cho những tác dụng mái ấm gia đình phi tập trung chuyên sâu, trong khi những đơn vị chức năng đa ảnh hưởng tác động tích cực tương thích hơn cho những ứng dụng quy mô lớn. [ 26 ]Khử trùng nước năng lượng mặt trời ( SODIS ) tương quan đến việc phơi sáng những chai nhựa polyethylene terephthalate ( PET ) đổ đầy nước dưới ánh sáng mặt trời trong vài giờ. [ 28 ] Thời gian phơi sáng khác nhau tùy thuộc vào thời tiết và khí hậu từ tối thiểu là sáu giờ đến hai ngày trong điều kiện kèm theo trọn vẹn sầm uất [ 29 ] Đó là khuyến nghị của Tổ chức Y tế Thế giới như là một chiêu thức khả thi cho giải quyết và xử lý nước hộ mái ấm gia đình và tàng trữ bảo đảm an toàn. [ 30 ] Hơn hai triệu người ở những nước đang tăng trưởng sử dụng giải pháp này so với nước uống hàng ngày của họ [ 29 ]Năng lượng mặt trời hoàn toàn có thể được sử dụng trong một ao nước không thay đổi để điều trị nước thải mà không có hóa chất hoặc điện. Một lợi thế thiên nhiên và môi trường thêm rằng tảo tăng trưởng trong ao như vậy và tiêu thụ carbon dioxide trong quang hợp, mặc dầu tảo hoàn toàn có thể sản xuất hóa chất ô nhiễm làm cho những nước không sử dụng được [ 31 ] [ 32 ]
Bếp năng lượng mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời để nấu nướng, làm khô và khử trùng. Chúng hoàn toàn có thể được nhóm lại thành ba loại lớn : nhà bếp hộp, nhà bếp tấm và nhà bếp phản xạ. [ 33 ] Bếp năng lượng mặt trời đơn thuần nhất là nhà bếp hộp tiên phong được thiết kế xây dựng bởi Horace de Saussure vào năm 1767. [ 34 ] Bếp hộp cơ bản gồm có một thùng cách nhiệt có nắp đậy trong suốt. Nó hoàn toàn có thể được sử dụng hiệu suất cao với khung trời sầm uất một phần và thường sẽ đạt đến nhiệt độ 90-150 °C. [ 35 ] Bếp tấm sử dụng một tấm phản chiếu ánh sáng mặt trời trực tiếp vào một thùng chứa cách nhiệt và đạt đến nhiệt độ so sánh với nhà bếp hộp. Bếp phản xạ sử dụng những hình học khác nhau tập trung chuyên sâu ( đĩa, máng, gương Fresnel ) để tập trung chuyên sâu ánh sáng vào một bộ chứa nấu ăn. Các nhà bếp này đạt đến nhiệt độ 315 °C và cao hơn nhưng nhu yếu ánh sáng trực tiếp để hoạt động giải trí đúng và phải được đổi khác vị trí để theo dõi Mặt trời [ 36 ]Bát năng lượng mặt trời là một công nghệ tiên tiến tập trung chuyên sâu sử dụng những nhà bếp năng lượng mặt trời tại Auroville, Pondicherry, Ấn Độ, nơi mà một bộ phản xạ tĩnh hình cầu tập trung chuyên sâu ánh sáng dọc theo đường thẳng vuông góc nội thất bên trong những của hình cầu mặt phẳng, và một mạng lưới hệ thống điều khiển và tinh chỉnh máy tính vận động và di chuyển bộ nhận để giao nhau đường này. Hơi nước được sản xuất trong bộ nhận ở nhiệt độ đạt 150 °C và sau đó được sử dụng cho quy trình nhiệt trong căn phòng nhà bếp. [ 37 ]Một bộ phản xạ được tăng trưởng bởi Wolfgang Scheffler vào năm 1986 được sử dụng nhiều trong phòng bếp năng lượng mặt trời. Bộ phản xạ Scheffler là những đĩa parabol linh động phối hợp những góc nhìn của đáy và những bộ tập trung chuyên sâu tháp năng lượng. theo dõi cực được sử dụng để theo dõi quy trình hàng ngày của mặt trời và độ cong của phản xạ được kiểm soát và điều chỉnh cho những biến hóa theo mùa trong góc tới của ánh sáng mặt trời. Những bộ phản xạ này hoàn toàn có thể đạt được nhiệt độ 450 – 650 °C và có một điểm tiêu cự cố định và thắt chặt, đơn giản hoá việc nấu ăn. [ 38 ] Hệ thống bộ phản xạ Scheffler lớn nhất quốc tế tại Abu Road, Rajasthan, Ấn Độ có năng lực nấu tới 35.000 suất ăn mỗi ngày. [ 39 ] Trong năm 2008, hơn 2,000 lò nấu Scheffler lớn đã được thiết kế xây dựng trên toàn quốc tế. [ 40 ]
Nhiệt tiến trình[sửa|sửa mã nguồn]
Công nghệ năng lượng mặt trời tập trung chuyên sâu như đĩa parabol, máng và bộ phản xạ Scheffler hoàn toàn có thể phân phối nhiệt quy trình cho những ứng dụng thương mại và công nghiệp. Hệ thống thương mại tiên phong là Dự án Năng lượng Tổng số Mặt trời ( STEP ) ở Shenandoah, Georgia, Mỹ, một khu vực của 114 đĩa parabol cung ứng 50 % của những quy trình làm nóng, điều hòa không khí và nhu yếu điện cho một nhà máy sản xuất sản xuất quần áo. Hệ thống này đồng phát liên kết lưới điện cung ứng 400 kW điện cộng với năng lượng nhiệt dưới dạng hơi nước 401 kW và 468 kW nước lạnh, và có một tải trọng tàng trữ cao điểm một giờ nhiệt [ 41 ]Ao bay hơi là những ao cạn tập trung chuyên sâu chất rắn hòa tan trải qua bay hơi. Việc sử dụng những ao bốc hơi để có được muối từ nước biển là một trong những ứng dụng truyền kiếp nhất của năng lượng mặt trời. Sử dụng tân tiến gồm có những giải pháp ngâm nước muối tập trung chuyên sâu được sử dụng trong khai thác mỏ ngấm và vô hiệu những chất rắn hòa tan từ những dòng thải. [ 42 ]Các dòng quần áo, những clotheshorse, và giá đỡ quần áo làm khô quần áo trải qua bay hơi gió và ánh sáng mặt trời mà không có điện hoặc khí tiêu thụ. Tại một số ít bang của Hoa Kỳ pháp lý bảo vệ ” quyền khô ” quần áo. [ 43 ]Thu không tráng men lộ ( UTC ) đục tường phải đương đầu với ánh nắng mặt trời được sử dụng để sấy sơ bộ không khí thông gió. UTCs hoàn toàn có thể làm tăng nhiệt độ không khí đến lên đến 22 °C và phân phối nhiệt độ shop của 45-60 °C. [ 44 ] thời hạn hoàn vốn ngắn người thu gom lộ ( 3 đến 12 năm ) làm cho họ một giải pháp thay thế hiệu quả ngân sách hơn so với những mạng lưới hệ thống tích lũy bằng kính Đến năm 2003, hơn 80 mạng lưới hệ thống tích hợp với một khu vực thu đạt 35.000 mét vuông đã được thiết lập trên toàn quốc tế, gồm có 860 mét vuông thu tại Costa Rica được sử dụng để làm khô hạt cafe và 1.300 mét vuông thu tại Coimbatore, Ấn Độ được sử dụng để làm khô cúc vạn thọ
Điện mặt trời[sửa|sửa mã nguồn]
Các PS10 tập trung chuyên sâu ánh sáng mặt trời từ cánh đồng heliostats trên một tháp TT .Điện mặt trời là việc quy đổi ánh sáng mặt trời thành điện, hoặc trực tiếp bằng cách sử dụng quang điện ( PV ), hoặc gián tiếp bằng cách sử dụng điện mặt trời tập trung chuyên sâu ( CSP ). Hệ thống CSP sử dụng ống kính, gương và những mạng lưới hệ thống theo dõi để tập trung chuyên sâu một khu vực to lớn của ánh sáng mặt trời vào một chùm nhỏ. PV quy đổi ánh sáng thành dòng điện bằng cách sử dụng hiệu ứng quang điện .Các xí nghiệp sản xuất CSP thương mại được tăng trưởng tiên phong vào những năm 1980, và lắp ráp CSP SEGS 354 MW là xí nghiệp sản xuất điện mặt trời lớn nhất trên quốc tế và nằm ở sa mạc Mojave của California. Các nhà máy sản xuất CSP lớn khác gồm có Nhà máy điện mặt trời Solnova ( 150 MW ) và Nhà máy điện mặt trời Andasol ( 100 MW ), cả hai ở Tây Ban Nha. Số 97 MW Nhà máy quang điện Sarnia Canada là xí nghiệp sản xuất quang điện lớn nhất quốc tế .
Điện mặt trời tập trung chuyên sâu[sửa|sửa mã nguồn]
Các mạng lưới hệ thống điện mặt trời tập trung chuyên sâu ( CSP ) sử dụng ống kính, gương và những mạng lưới hệ thống theo dõi để tập trung chuyên sâu một khu vực to lớn của ánh sáng mặt trời vào một chùm nhỏ. Nhiệt tập trung chuyên sâu sau đó được sử dụng như một nguồn năng lượng cho một xí nghiệp sản xuất điện thường thì. Một loạt những công nghệ tiên tiến tập trung chuyên sâu sống sót, tăng trưởng nhất là máng parabol tập trung chuyên sâu phản xạ tuyến tính Fresnel, đĩa Stirling và những tháp điện mặt trời. Kỹ thuật khác nhau được sử dụng để theo dõi Mặt trời và tập trung chuyên sâu ánh sáng. Trong toàn bộ những mạng lưới hệ thống này một chất lỏng thao tác được làm nóng bởi ánh sáng mặt trời tập trung chuyên sâu, và sau đó được sử dụng để phát điện hoặc tàng trữ năng lượng. [ 45 ]
Pin quang điện[sửa|sửa mã nguồn]
Pin mặt trời, hay tế bào quang điện ( PV ), tế bào năng lượng mặt trời là một thiết bị quy đổi ánh sáng thành dòng điện bằng cách sử dụng hiệu ứng quang điện. Các tế bào năng lượng mặt trời tiên phong được thiết kế xây dựng bởi Charles Fritts trong những năm 1880. [ 46 ] Năm 1931, một kỹ sư người Đức, tiến sỹ Bruno Lange, tăng trưởng một tế bào hình ảnh bằng cách sử dụng selenide bạc ở vị trí của oxit đồng. [ 47 ] Mặc dù tế bào selenium nguyên mẫu quy đổi ít hơn 1 % ánh sáng tới thành điện năng, cả hai Ernst Werner von Siemens và [ [ James Clerk Maxwell đều nhận ra tầm quan trọng của phát hiện này. [ 48 ] Sau khu công trình của Russell Ohl trong những năm 1940, những nhà nghiên cứu Gerald Pearson, Calvin Fuller và Daryl Chapin tạo ra tế bào năng lượng mặt trời silicon vào năm 1954. [ 49 ] Những tế bào năng lượng mặt trời bắt đầu có giá 286 USD mỗi watt và đạt hiệu suất 4,5 – 6 %. [ 50 ]
Hóa học năng lượng mặt trời[sửa|sửa mã nguồn]
Quá trình hóa học năng lượng mặt trời sử dụng năng lượng mặt trời để dẫn dắt phản ứng hóa học. Các quy trình này đã bù đắp năng lượng mà nếu không sẽ phải đến từ nguồn nguyên vật liệu hóa thạch và cũng hoàn toàn có thể quy đổi năng lượng mặt trời thành nguyên vật liệu thỏa mãn nhu cầu điều kiện kèm theo tàng trữ và luân chuyển. Năng lượng mặt trời gây ra những phản ứng hóa học hoàn toàn có thể được chia thành nhiệt hóa hoặc quang hóa [ 51 ] Một loạt nguyên vật liệu hoàn toàn có thể được sản xuất bởi quang hợp tự tạo [ 52 ] Xúc tác hóa học đa điện tử tương quan trong việc đưa ra những nguyên vật liệu carbon ( như methanol ) từ giảm lượng khí carbon dioxide là một thử thách, một sự thay thế sửa chữa khả thi là hydrogen sản xuất từ proton, mặc dầu sử dụng nước như thể nguồn gốc của những điện tử ( như những nhà máy sản xuất ) yên cầu phải làm chủ quy trình oxy hóa đa điện tử của hai phân tử nước oxy phân tử. [ 53 ] Một số người dự kiến thao tác nhà máy sản xuất nguyên vật liệu năng lượng mặt trời tại những khu vực đô thị ven biển vào năm 2050 – tách nước biển phân phối hydro để được chạy qua những nhà máy sản xuất điện dùng tế bào nguyên vật liệu lân cận và nước tinh khiết được sản ra sẽ đi trực tiếp vào mạng lưới hệ thống nước đô thị. [ 54 ] .Công nghệ sản xuất Hydrogen là một khu vực quan trọng của điều tra và nghiên cứu hóa học năng lượng mặt trời từ những năm 1970. Ngoài điện phân điều khiển và tinh chỉnh bởi những tế bào quang điện hoặc tế bào hóa nhiệt, quá trình nhiệt hóa cũng đã được mày mò. Một cách như vậy sử dụng những bộ tập trung chuyên sâu để phân tách nước thành oxy và hydro ở nhiệt độ cao ( 2300 – 2.600 °C ). [ 55 ] Cách tiếp cận khác sử dụng nhiệt từ những bộ tập trung chuyên sâu năng lượng mặt trời để lái xe tái tạo hơi khí tự nhiên do đó làm tăng tổng sản lượng hydro so với giải pháp tái tạo thường thì. [ 56 ] Chu kỳ nhiệt hóa đặc trưng bởi sự phân hủy và tái sinh của chất phản ứng trình diễn một con đường khác để sản xuất hydro. Quá trình Solzinc được tăng trưởng tại Viện Khoa học Weizmann sử dụng một lò năng lượng mặt trời 1 MW để phân hủy oxide kẽm ( ZnO ) ở nhiệt độ trên 1200 °C. Phản ứng này khởi đầu sản xuất kẽm tinh khiết, sau đó hoàn toàn có thể phản ứng với nước để sản xuất hydro [ 57 ]Công nghệ Sunshine to Petrol ( S2P ) của Sandia sử dụng nhiệt độ cao tạo ra bằng cách tập trung chuyên sâu ánh sáng mặt trời cùng với một chất xúc tác zirconia / ferrite để phá vỡ dioxide carbon trong khí quyển thành oxy và carbon monoxide ( CO ). Khí carbon monoxide sau đó hoàn toàn có thể được sử dụng để tổng hợp những nguyên vật liệu thường thì ví dụ điển hình như methanol, xăng và nguyên vật liệu phản lực [ 58 ]Một thiết bị quang điện hóa là một loại pin, trong đó những dung dịch tế bào ( hoặc tương tự ) tạo ra những mẫu sản phẩm hóa học trung gian giàu năng lượng khi được chiếu sáng. Những mẫu sản phẩm hóa học trung gian giàu năng lượng có năng lực hoàn toàn có thể được tàng trữ và sau đó phản ứng tại điện cực để tạo ra một điện thế. Tế bào hóa học ferric-thionine là một ví dụ của công nghệ tiên tiến này. [ 59 ]Tế bào điện hóa hay những PEC gồm có một chất bán dẫn, thường là titanium dioxide hoặc những titanate có tương quan, đắm mình trong điện phân. Khi chất bán dẫn được chiếu sáng một điện thế được tăng trưởng. Có hai loại tế bào điện hóa : tế bào quang điện quy đổi ánh sáng thành điện và những tế bào quang sử dụng ánh sáng để điều khiển và tinh chỉnh những phản ứng hóa học như phản ứng điện phân [ 59 ]Một tế bào phối hợp nhiệt / quang hóa cũng đã được yêu cầu. Quá trình Stanford PETE sử dụng năng lượng nhiệt mặt trời để tăng nhiệt độ của một sắt kẽm kim loại nhiệt khoảng chừng 800C để tăng vận tốc sản xuất của điện lực để điện giải CO2 trong khí quyển thành carbon hoặc carbon monoxide sau đó chúng hoàn toàn có thể được sử dụng để sản xuất nguyên vật liệu, và nhiệt dư cũng hoàn toàn có thể được sử dụng. [ 60 ]
Xe năng lượng mặt trời[sửa|sửa mã nguồn]
Úc tổ chức triển khai Thách thức Mặt trời Thế giới nơi mà những chiếc xe năng lượng mặt trời như xe đua Nuna3 trải qua một cuộc đua 3.021 km ( 1.877 mi ) từ Darwin tới Adelaide .Phát triển của một chiếc xe sử dụng năng lượng mặt trời đã được một tiềm năng kỹ thuật từ những năm 1980. Thách thức Mặt trời Thế giới là một cuộc đua xe năng lượng mặt trời định kỳ sáu tháng, nơi những đội từ những trường ĐH và doanh nghiệp đua tài trên đoạn đường 3.021 kilômét ( 1.877 mi ) qua TT nước Úc từ Darwin Adelaide. Năm 1987, khi nó được xây dựng, vận tốc trung bình của người thắng lợi là 67 kilômét trên giờ ( 42 mph ) vào năm 2007 vận tốc trung bình của người thắng lợi đã được cải tổ đến 90,87 kilômét trên giờ ( 56,46 mph ) [ 61 ] Thách thức Mặt trời Bắc Mỹ và Thách thức Mặt trời Nam Phi là những cuộc thi so tài phản ánh sự chăm sóc quốc tế về kỹ thuật và tăng trưởng xe năng lượng mặt trời. [ 62 ] [ 63 ]Một số xe sử dụng những tấm pin mặt trời năng lượng phụ trợ, ví dụ điển hình như cho điều hòa không khí, để giữ cho nội thất bên trong thoáng mát, do đó giảm nguyên vật liệu [ 64 ] [ 65 ]Năm 1975, thuyền năng lượng mặt trời trong thực tiễn tiên phong được thiết kế xây dựng ở Anh [ 66 ] Năm 1995, tàu thuyền chở khách phối hợp những tấm PV mở màn Open và được sử dụng thoáng đãng. [ 67 ] Năm 1996, Kenichi Horie thực thi chuyến vượt biển năng lượng mặt trời tiên phong qua Thái Bình Dương, và chiếc bè ” sun21 ” triển khai chuyến vượt biển năng lượng mặt trời tiên phong qua Đại Tây Dương trong mùa đông 2006 – 2007. [ 68 ] Có những kế hoạch đi vòng quanh quốc tế trong năm 2010 [ 69 ]
Helios UAV trong chuyến bay sử dụng năng lượng mặt trời
Năm 1974, các máy bay không người lái AstroFlight Sunrise thực hiện chuyến bay năng lượng mặt trời đầu tiên. Ngày 29 tháng tư 1979, Solar Riser thực hiện chuyến bay đầu tiên bằng năng lượng mặt trời, hoàn toàn được kiểm soát, máy bay mang theo con người, đạt độ cao 40 foot (12 m)[chuyển đổi: tùy chọn không hợp lệ]. Năm 1980, Gossamer Penguin thực hiện các chuyến bay thử nghiệm đầu tiên chỉ sử dụng pin quang điện. Điều này đã được nhanh chóng theo sau bởi Solar Challenger vượt qua eo biển Anh trong tháng 7 năm 1981. Năm 1990 Eric Scott Raymond trong 21 bước nhảy đã bay từ California đến Bắc Carolina bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời.[70] Sự phát triển sau đó quay trở lại với phương tiện bay không người lái (UAV) Pathfinder (1997) và các thiết kế tiếp theo, mà đỉnh cao là Helios đã thiết lập kỷ lục độ cao cho một máy bay không được đẩy bằng tên lửa tại 29.524 mét (96.864 ft) năm 2001 [71] Các Zephyr, phát triển bởi BAE Systems là thứ mới nhất trong dòng máy bay năng lượng mặt trời phá kỷ lục, thực hiện chuyến bay 54 giờ trong năm 2007, chuyến bay kéo dài hàng tháng được hình dung vào năm 2010.[72]
Một bóng bay năng lượng mặt trời là một quả bóng màu đen được làm đầy với không khí thường thì. Khi ánh sáng mặt trời tỏa sáng trên khinh khí cầu, không khí bên trong được làm nóng và co và giãn gây lực nổi lên, giống như bóng không khí nóng được làm nóng tự tạo. Một số bóng bay năng lượng mặt trời là đủ lớn cho chuyến bay của con người, nhưng việc sử dụng thường bị hạn chế vào thị trường đồ chơi do tỉ lệ diện tích quy hoạnh mặt phẳng trên tải trọng tương đối cao [ 73 ]Các buồm năng lượng mặt trời là một hình thức được yêu cầu của động cơ đẩy tàu ngoài hành tinh sử dụng gương màng lớn để khai thác áp suất bức xạ từ mặt trời. Không giống như tên lửa, cánh buồm năng lượng mặt trời không cần nguyên vật liệu. Mặc dù lực đẩy là nhỏ so với tên lửa, nó vẫn liên tục miễn là mặt trời chiếu vào cánh buồm tiến hành và trong chân không vận tốc khoảng trống đáng kể ở đầu cuối hoàn toàn có thể đạt được [ 74 ]Khí cầu độ to lớn ( HAA ) là một phương tiện đi lại vận tải đường bộ nhẹ hơn không khí, không người lái, thời hạn dài, sử dụng khí helium để nâng, và tế bào năng lượng mặt trời lớp mỏng dính làm động lực. Cục phòng chống tên lửa Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã ký hợp đồng với Lockheed Martin kiến thiết xây dựng nó để tăng cường Hệ thống phòng chống tên lửa đạn đạo ( BMDS ) [ 75 ] Các khí cầu có một số ít lợi thế cho chuyến bay năng lượng mặt trời : chúng không nhu yếu động lực để duy trì độ cao, và vỏ của khí cầu trình diện một khu vực to lớn cho mặt trời .
Phương pháp tàng trữ năng lượng[sửa|sửa mã nguồn]
Tập tin:Nang luong mat troi cua gpsolar.jpg Hệ thống năng lượng mặt trời đơn thuầnNăng lượng mặt trời vào đêm hôm, và tàng trữ năng lượng là một yếu tố quan trọng do tại những mạng lưới hệ thống năng lượng văn minh thường giả định sẵn có liên tục của năng lượng. [ 76 ]Hệ thống nhiệt khối hoàn toàn có thể tàng trữ năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt ở nhiệt độ trong nước có ích cho mỗi ngày hoặc mùa thời. Hệ thống tàng trữ nhiệt thường sử dụng vật tư sẵn có với năng lượng nhiệt đặc trưng cao như đất, nước và đá. Hệ thống được phong cách thiết kế tốt hoàn toàn có thể hạ thấp nhu yếu cao điểm, đổi khác thời hạn sử dụng về những giờ ngoài giờ cao điểm và giảm những nhu yếu sưởi ấm và làm mát toàn diện và tổng thể [ 77 ] [ 78 ]Các vật tư đổi khác pha như sáp paraffin và Muối Glauber là một phương tiện đi lại tàng trữ nhiệt khác. Những vật tư này rẻ tiền, sẵn có, và hoàn toàn có thể cung ứng nhiệt độ trong nhà có ích ( khoảng chừng 64 °C ). ” Ngôi nhà Dover ” ( tại Dover, Massachusetts ) là ngôi nhà tiên phong sử dụng một mạng lưới hệ thống sưởi ấm muối Glauber, vào năm 1948. [ 79 ]Năng lượng mặt trời hoàn toàn có thể được tàng trữ ở nhiệt độ cao bằng cách sử dụng muối nóng chảy. Muối là một phương tiện đi lại tàng trữ có hiệu suất cao chính bới chúng có ngân sách thấp, có nhiệt dung riêng cao và hoàn toàn có thể cung ứng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp với những mạng lưới hệ thống điện thông thường. Solar Two sử dụng chiêu thức tàng trữ năng lượng này, được cho phép nó tàng trữ 1,44 TJ trong bể chứa 68 m3 của nó với một hiệu suất cao tàng trữ hàng năm khoảng chừng 99 %. [ 80 ]Các mạng lưới hệ thống PV không nối lưới có truyền thống cuội nguồn sử dụng pin sạc được để tàng trữ điện dư thừa. Với những mạng lưới hệ thống nối lưới, điện dư thừa hoàn toàn có thể được gửi đến lưới truyền tải, trong khi điện lưới tiêu chuẩn hoàn toàn có thể được sử dụng để phân phối thiếu vắng. Các chương trình Đo đếm điện trong mạng phân phối cho hộ mái ấm gia đình một tín dụng thanh toán cho bất kể điện năng nào mà họ phân phối cho lưới điện. Điều này thường được giải quyết và xử lý một cách hợp pháp bằng cách ” lăn trở lại ” đồng hồ đeo tay đếm điện bất kỳ khi nào ngôi nhà sản xuất điện nhiều hơn so với tiêu thụ. Nếu việc sử dụng điện lưới là dưới số không, công ty tiện ích được nhu yếu phải trả tiền cho thêm theo tỷ suất tựa như như họ tính phí người tiêu dùng. [ 81 ] Phương pháp tiếp cận pháp lý khác tương quan đến việc sử dụng hai đồng hồ đeo tay đếm điện, để đếm điện tiêu thụ so với điện được sản xuất. Điều này ít phổ cập hơn do ngân sách lắp ráp tăng lên của đồng hồ đeo tay thứ hai .Thủy điện tích năng tàng trữ năng lượng trong những hình thức của nước bơm khi năng lượng có sẵn từ một hồ chứa độ cao thấp lên độ cao cao hơn. Năng lượng bị tịch thu khi nhu yếu cao bằng cách xả nước để chạy trải qua một máy phát điện thủy điện [ 82 ]
Phát triển, tiến hành và kinh tế tài chính[sửa|sửa mã nguồn]
Bắt đầu với việc tăng sử dụng than đi kèm với Cách mạng công nghiệp, tiêu thụ năng lượng đã từ từ chuyển từ gỗ và sinh khối về nguyên vật liệu hóa thạch. Sự tăng trưởng sớm của những công nghệ tiên tiến năng lượng mặt trời khởi đầu vào những năm 1860 được thôi thúc bởi một kỳ vọng rằng than sẽ sớm trở nên khan hiếm. Tuy nhiên, tăng trưởng những công nghệ tiên tiến năng lượng mặt trời ngưng trệ trong những năm đầu thế kỷ XX khi đương đầu với sự sẵn có ngày càng tăng, tính kinh tế tài chính, và sự tiện lợi của than và dầu mỏ [ 83 ]Lệnh cấm vận dầu 1973 và cuộc khủng hoảng cục bộ năng lượng 1979 gây ra sự tổ chức triển khai lại chủ trương năng lượng trên toàn quốc tế và mang lại sự quan tâm thay đổi để tăng trưởng công nghệ tiên tiến năng lượng mặt trời. [ 84 ] [ 85 ] kế hoạch tiến hành tập trung chuyên sâu vào những chương trình khuyến khích, ví dụ điển hình như Chương trình Sử dụng quang điện liên bang ở Mỹ và Chương trình Sunshine tại Nhật Bản. Những nỗ lực khác gồm có việc hình thành những cơ sở nghiên cứu và điều tra ở Mỹ ( SERI, NREL ), Nhật Bản ( NEDO ), và Đức ( Viện những mạng lưới hệ thống năng lượng mặt trời Fraunhofer ISE ). [ 86 ]Máy nước nóng năng lượng mặt trời thương mại mở màn Open tại Hoa Kỳ trong những năm 1890. [ 87 ] Các mạng lưới hệ thống này được tăng cường sử dụng cho đến khi những năm 1920 nhưng đã từ từ bị sửa chữa thay thế bằng nguyên vật liệu sưởi ấm rẻ hơn và đáng đáng tin cậy hơn. [ 88 ] Như với quang điện, nước nóng năng lượng mặt trời lôi cuốn sự chú ý quan tâm ngày càng tăng như một hiệu quả của những cuộc khủng hoảng cục bộ dầu mỏ vào những năm 1970 nhưng lãi suất vay giảm xuống trong những năm 1980 do giá xăng dầu giảm. Phát triển trong nghành nghề dịch vụ nước nóng năng lượng mặt trời tiến triển đều đặn trong suốt những năm 1990 và tỷ suất tăng trưởng trung bình 20 % mỗi năm kể từ năm 1999. [ 16 ] Mặc dù thường bị nhìn nhận thấp, đun nước nóng và làm mát năng lượng mặt trời đến nay là công nghệ tiên tiến năng lượng mặt trời được tiến hành thoáng đãng nhất với hiệu suất ước tính khoảng chừng 154 GW năm 2007 [ 16 ]ngày này, với tân tiến trong việc sản xuất những module quang điện, những tấm năng lượng mặt trời với chất lượng tốt đã được sản xuất khá nhiều, hiệu suất cao, Giao hàng phong phú cho những nhu yếu hoạt động và sinh hoạt của con người, những tấm năng lượng mặt trời này phong phú về hiệu năng ( 12-24 v ), hiệu suất. Xu hướng sử dụng năng lượng mặt trời đang ngày càng rõ ràng và đo sẽ là xu thế của thời đại mới .
Ứng dụng điện mặt trời tại Nước Ta[sửa|sửa mã nguồn]
Tại Nước Ta theo EVN tính tới ngày 30/5/2019 đã có 47 dự án Bất Động Sản điện mặt trời với tổng hiệu suất lắp máy 2.300 MW được đấu nối vào lưới điện vương quốc [ 89 ] .Năm 2019 hiện có 8 xí nghiệp sản xuất sản xuất pin năng lượng mặt trời đã và đang kiến thiết xây dựng tại Nước Ta .
Tiêu chuẩn ISO[sửa|sửa mã nguồn]
Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế đã xây dựng một số ít những tiêu chuẩn tương quan đến những thiết bị năng lượng mặt trời. Ví dụ, tiêu chuẩn ISO 9050 tương quan đến kính kiến thiết xây dựng trong khi ISO 10217 tương quan đến những vật tư được sử dụng trong những máy nước nóng năng lượng mặt trời .
Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]
Bản mẫu:Năng lượng mặt trời
Bản mẫu:Năng lượng tái tạo theo quốc gia
