Что такое энергия солнца: Энергия солнца — АльтЭнерго

Энергия солнца

30.07.2019 13:39

5395

Добавить в закладки

У вас когда-нибудь был солнечный ожог? Если был, то
вы на себе ощутили, насколько мощным может быть солнечное
тепло. Знаете ли вы, что это тепло может быть превращено в
электрическую энергию? Возможно, вы слышали о солнечных
элементах, но как насчет солнечной башни восходящего
потока? Эта очень простая конструкция, которая использует
солнце для нагрева воздуха, и затем приводит в движение турбину в
большой башне. В этом опыте вы сами построите одну из таких
башен. Как вы думаете, можете ли вы добиться вращения
ветряной турбины только горячим воздухом? Начните, чтобы
узнать!

Для опыта понадобится:

• Плотная бумага черного цвета
• Карандаш
• Ножницы
• Клейкая лента
• Пластилин
• Деревянная палочка
• Швейная игла
• Лампа накаливания или нагревательная лампа (светодиодная
  лампа слишком холодная, чтобы выделять достаточно тепла)
• Солнце и защищенная от ветра зона снаружи (опционально)
• Термометр (по желанию)
• Секундомер (опционально)
• Белая бумага (по желанию)

Подготовка и проведение опыта:

• Сверните черную конструкционную бумагу в конус с небольшим
  отверстием вверху (диаметр 5 см) и большим отверстием внизу
  (диаметр 10 см).
• Используйте клейкую ленту, чтобы склеить конус. Затем
  ножницами выровняйте верхний и нижний края конуса, чтобы сделать
  их прямыми. Конус должен быть примерно от 25 до 70 см в
  высоту и уверенно стоять на поверхности.
• В нижней части конуса вырезаем три равноудаленные арки
  размером 5×2 см. Это будут ваши
  воздухозаборники. Убедитесь, что конус все еще может стоять
  на оставшемся ободе.
• Вырежьте пропеллер диаметром 7 см из белой бумаги. Вы
  можете найти шаблоны пропеллера онлайн либо скачать с нашей
  странички. Согните лопасти винтов под углом 45° вниз.
• С помощью клейкой ленты осторожно прикрепите иглу к верхней
  части деревянной палочки острым концом вверх.
• Сделайте шарик из пластилина.

• Найдите защищенное от ветра место в помещении, чтобы
  установить солнечную восходящую башню. Важно, чтобы во время
  опыта не было внешнего воздушного потока. Почему ваше
  рабочее место должно быть защищено от ветра?
• Расположите черный бумажный конус над пластилином так, чтобы
  он (пластилин) находился в центре конуса.
• Воткните деревянную палочку в пластилин через верхнее
  отверстие башни, чтобы шампур располагался в центре
  конуса. Игла на вершине палочки должна находиться в 3-5
  см от края конуса.
• Возьмите пропеллер и установите его на острие
  иглы. После того, как вы установите пропеллер, он должен
  быть сбалансирован и иметь возможность свободно
  вращаться. Вам может потребоваться некоторое время, чтобы
  убедиться, что пропеллер правильно опирается на
  иглу. Что происходит с пропеллером, опирающимся на
  иглу? Он движется?
• Поместите лампу рядом с башней и направьте ее свет к
  основанию. Не оставляйте включенную лампу без присмотра во
  время эксперимента. Как вы думаете, что будет
  происходить с лампой?
• Включите лампу и понаблюдайте за башней восходящего
  потока. Потребуется немного терпения. Что вы
  видите?
• Выключите лампу и продолжайте наблюдать за вашей башней в
  течение 5-10 минут. Что происходит, когда вы выключаете
  лампу?
• Дополнительно: Как быстро вы сможете
  вращать пропеллер? Пометьте один из лопастей винта
  карандашом, а затем подсчитайте количество оборотов за 15
  секунд с помощью секундомера.  Умножьте число оборотов на
  четыре, и вы получите скорость вращения вашего пропеллера об /
  мин (оборотов в минуту).
• Дополнительно:  вы можете повторить
  эксперимент, но на этот раз используйте белую бумагу для сборки
  вашей солнечной башни восходящего потока. Цвет бумаги
  имеет значение? Почему «да» или почему «нет»?

Наблюдения и результаты:

Ты заставил свой винт вращаться? В начале пропеллер не
должен был двигаться. Если это произошло, винт, скорее
всего, движет внешний поток воздуха от двери или
ветра. Температура воздуха внутри и снаружи башни должна
была быть примерно одинаковой. Это изменилось, когда вы
включили лампу. Лампа накаливания излучает свет и тепло, как
солнце. Вы заметите это, когда будете держать руку рядом с
ней. Когда свет падает на черную бумагу, она поглощает
большую часть света и начинает нагреваться.  Тепло
задерживается внутри конуса, что повышает там температуру
воздуха. Поскольку теплый воздух менее плотный, чем
холодный, он начинает подниматься вверх по бумажному
конусу. Этот восходящий поток заставляет вращаться винт на
вершине конуса, что вы наблюдали через некоторое время.

Поднимающийся воздух снижает давление внутри конуса, поэтому
свежий воздух всасывается в бумажный конус через
воздухозаборники, которые вы вырезаете внизу. Этот новый
воздух нагревается, и создается непрерывный восходящий поток,
который поддерживает вращение пропеллера. Цикл прерывается
только при выключении лампы. Поскольку нет источника тепла,
воздух внутри конуса начинает медленно охлаждаться и через
некоторое время возвращается к той же температуре, что и наружный
воздух. В этот момент пропеллер перестает вращаться, потому
что больше нет восходящего потока. 

Солнце — очень мощный источник энергии. Фактически, менее
чем за 15 секунд оно может дать Земле столько энергии, сколько
люди используют за один день! Большая часть этой энергии
достигает Земли в форме света и тепла.  Неудивительно, что
люди долго думали, как эту энергию можно собрать и использовать с
пользой. В течение последних двух столетий ученые
исследовали и разработали технологии для преобразования энергии
солнца непосредственно в электрическую энергию. Сегодня
существует много различных методов производства солнечной
энергии, таких как солнечные батареи, солнечные тепловые
коллекторы и солнечные концентрационные системы.

Одна из этих систем, называемая солнечной башней восходящего
потока, представляет собой технологию солнечного теплового
коллектора. Башня на солнечной энергии может генерировать
электричество из солнечного тепла. Научные концепции,
лежащие в основе этой идеи, основаны на парниковом эффекте и
эффекте дымовой трубы или дымохода. Такие электростанции состоят
из большой коллекторной конструкции и очень высокой
башни. Конструкция коллектора напоминает гигантскую теплицу
и состоит из массивного прозрачного навеса, который подвешен на
высоте от 2-х до 20 м над землей.  Башня расположена в центре
конструкции навеса и имеет большие воздухозаборники в
основании. Внутри башни большие ветряные турбины для
производства электроэнергии.

Когда солнце светит на структуру коллектора, его тепло попадает в
ловушку внизу, как в теплице, которая нагревает воздух и землю
под конструкцией купола. Поскольку горячий воздух менее
плотный, чем холодный, он начинает подниматься, вызывая воздушный
поток, также называемый тепловой конвекцией. У воздуха нет
другого выхода, кроме пути через башню. Поднимающийся воздух
в башне создает низкое давление в нижней части башни, и больше
горячего воздуха из коллектора всасывается внутрь башни через ее
воздухозаборники у основания. В результате солнечная энергия
вызывает в башне непрерывный восходящий поток. Ветряные
турбины, установленные внутри башни, преобразуют энергию,
содержащуюся в восходящем потоке, в механическую, перемещая его
лопасти. На следующем этапе это движение преобразуется в
электрическую энергию генераторами.

Несмотря на то, что технология кажется довольно простой и может
генерировать много энергии, полномасштабные устройства пока не
работают. Несколько прототипов моделей, однако, были
построены и изучены. 

наука детям
опыт
солнечная башня восходящего потока
энергия солнца

Развернуть

Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

НАУКА ДЕТЯМ

II Конгресс молодых ученых станет ключевым событием 2022 года в рамках Десятилетия науки и технологий

15:30 / Наука и общество

В Пермском Политехе определили «опасную дозу» нефти для почв с помощью микроорганизмов

14:30 / Экология

Ученые Крымского федерального университета назовут новые сорта оливы

13:30 / Биология

Самый большой линейный ускоритель протонов в Евразии. Экскурсия по Институту ядерных исследований РАН

13:30 / Физика

От бактерий до ядерной медицины. «В мире науки», № 9–10

13:00 / Здравоохранение, Медицина, Физика

Добывать алмазы оказалось быстрее, чем синтезировать

12:52 / Инженерия, Новые технологии

Химики МГУ выяснили реальные возможности нанопорового секвенирования

12:30 / Химия

Ученые ТПУ: аэрогель из углерода поможет снизить парниковый эффект

11:30 / Химия

Обратные связи климатической системы. Лекция профессора РАН Дарьи Гущиной

10:30 / География, Климат, Физика

24.11.2022 — Вручение Всероссийской премии «За верность науке» — прямая трансляция

10:00 / Наука и общество

Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. «Очевиднное — невероятное» эфир 10.05.2008

04.03.2019

Памяти великого ученого. Нанотехнологии. «Очевидное — невероятное» эфир 3. 08.2002

04.03.2019

Вспоминая Сергея Петровича Капицу

14.02.2017

Смотреть все

Удивительные факты о солнечной энергии

11.10.2017
Off
Научно-популярно,

Как источник энергии будущего, солнечная энергия — это исключительно чистый, простой и естественный способ получения энергии, который не связан ни с какой биологической опасностью.

В современном мире потребление невозобновляемых источников энергии, таких как нефть, газ, торф и уголь, растет с угрожающей скоростью. Мировые запасы природных энергоносителей расходуются гораздо быстрее, чем образовываются новые залежи в недрах Земли, а сама добыча природных ископаемых наносит огромный вред экологии планеты. Сегодня пришло время других источников энергии – возобновляемых, таких как солнечная, ветровая и геотермальная энергия!

Несмотря на то, что многие страны уже давно начали широко использовать солнечную энергию, нашей цивилизации предстоит пройти долгий путь, чтобы научиться использовать эту энергию для удовлетворения своего ежедневного спроса.

Вот несколько фактов о солнечной энергии, которые могут помочь вам оценить потенциал солнечной энергии для удовлетворения глобальных потребностей и в итоге спасти нашу планету от разрушения.

Что такое солнечная энергия?

Солнечная энергия важнейший сырьевой ресурс и самый мощный поставщик возобновляемой энергии на планете.

Солнце производит энергию в течение миллиардов лет. Это самый важный источник энергии для большинства форм жизни на Земле. Солнечная энергия — это возобновляемый источник энергии, в отличие от невозобновляемых источников, таких как ископаемое топливо. Солнечные энергетические технологии используют энергию Солнца для освещения и обогрева домов, офисных помещений, производства горячей воды и т.д.

Основное преимущество солнечной энергии заключается в том, что она не производит никаких загрязняющих веществ и является одним из самых чистых источников энергии.

Это возобновляемый источник энергии, оборудование для которого требует несложного обслуживания и просто в установке. Единственное ограничение, которым обладает солнечная энергия, заключается в том, что её нельзя использовать ночью, а количество солнечного света, которое получается на Земле, зависит от географического местоположения, времени суток, времени года и погодных условий. Да, но есть же аккумуляторы Энергомет! И будете совершенно правы!

20 фактов о солнечной энергии

1. Солнечная энергия является полностью свободным источником энергии, и она встречается в изобилии. Несмотря на то, что Солнце находится на расстоянии 150 миллионов километров от Земли, требуется меньше 10 минут, чтобы свет мог преодолеть такую большую дистанцию.
2. Солнечная энергия, которая состоит из лучистого тепла и света от Солнца, может быть использована многими современными технологиями, такими как фотоэлектрические энергетические системы, солнечное отопление, искусственный фотосинтез, солнечная архитектура и солнечное тепловое электричество.
3. Солнечные технологии можно классифицировать на активные и пассивные. Примерами активных солнечных технологий являются фотоэлектрические панели и солнечные тепловые коллекторы, которые используют солнечную энергию. Пассивные технологии включают в себя строительство помещений таким образом, чтобы улучшалась циркуляция воздуха, ориентирование пространства для эффективного использования солнечного света и т.д.
4. Земля получает 174 Петаватта (а это десять в пятнадцатой степени Вт) входящего солнечного излучения в верхних слоях атмосферы. Около 30% отражается обратно в космос, а остальное поглощаются океанами, облаками и сухопутными массивами.
5. Циркуляция воды является важным результатом солнечной активности. Земля, океаны и атмосфера поглощают солнечное излучение, и оно повышает их температуру. Теплый воздух поднимается от океанов, вызывая конвекцию. Когда этот воздух поднимается на большие высоты, то создаются облака путем конденсации водяного пара. Эти облака вызывают дожди, которые возвращают воду на поверхность Земли, завершая водный цикл.
6. Солнечная энергия имеет и другое применение. С помощью фотосинтеза солнечная энергия преобразуется зелеными растениями в химическую энергию, которая создает биомассу, составляющую ископаемое топливо.
7. Садоводство и сельское хозяйство стремятся максимально использовать солнечную энергию. К ним относятся такие методы, как распределение циклов посадки и скрещивание сортов растений. Солнечные технологии также используются для преобразования света в тепло для получения возможности выращивания специальных культур круглый год.
8. Системы горячего водоснабжения на солнечной энергии используют солнечную энергию для нагрева воды. В некоторых районах от солнечного нагрева можно обеспечить от 60 до 70% воды, используемой внутри страны при температурах до 60 градусов Цельсия.
9. Солнечные дымоходы и пассивные системы вентиляции с использованием конвекции воздуха нагретого солнечной энергией широко применялось еще в древности. Нагретая труба и воздух под воздействием солнца создают эффект всасывания и могут использоваться как для проветривания, так и для охлаждения помещений.
10. Солнечная энергия успешно применяется в опреснении морской воды. Солнце выступает в качестве испарителя-опреснителя соленой воды. Полученную пресную воду можно использовать для нужд сельского хозяйства, в промышленности и в быту.
11. Одежду прекрасно можно сушить на солнце. Благодаря солнечным лучам постельное белье и одежда пахнут свежестью, к тому же, солнечный свет — это природный отбеливатель и дезинфектор.
12. Пища может быть приготовлена, высушена или пастеризована с использованием солнечной энергии.
13. Солнечная энергия может быть преобразована в электрическую. В настоящее время существует два метода преобразования энергии солнца в электричество с помощью фотовольтаики (или чаще его называют прямым методом преобразования) или концентрированной солнечной энергии (непрямой метод). Прямой метод (безмашинный) — это когда энергия солнца непосредственно преобразуется в электрическую без промежуточной стадии. В непрямом (машинном методе) имеет место промежуточная стадия преобразования энергии.
14. Преобразованная энергии солнечного света в органических веществах при помощи фотосинтеза давно используется в качестве сырья для технических нужд человечества. Такие виды топлива, как биогаз, биодизель и другие углеводороды, полученные из биомассы водородным или метановым способом, динамично развиваются в качестве источника энергии во многих отраслях народного хозяйства.
15. Солнечные тепловые системы хранения способны накапливать энергию и отдавать ее для последующего использования за счет материалов с высокой удельной теплоемкостью. К таким тепловым накопителям энергии относятся камень, крупнозернистый гравий, галька, земля, вода, соль, а также другие вещества. Вещества способны накапливать тепло при смене агрегатного состояния (плавлении-твердении, испарении-конденсации) таким образом энергии накапливается много, а температура практически не меняется.  Солнечная энергия не наносит никакого вреда окружающей среде, является экологически чистым источником, не расходуют ресурсы полезных ископаемых и не нарушает тепловой баланс планеты.
16. Использование солнечного излучения особенно важно в космосе. Энергия солнца является одним из немногих источников энергии для обеспечения работоспособности спутников, автоматических межпланетных станций и космических кораблей.
17. Современные разработки и научные исследования в области солнечной энергии с применением нанотехнологий в будущем уменьшат затраты, и увеличат эффективность преобразования излучения Солнца в электричество.
18. Земля получает около 1 366 Вт прямого солнечного излучения на квадратный метр.
19. Солнечная энергия способна полностью решить энергетические проблемы, когда потребность в ее использовании носит временный характер. Наиболее интересные из них это защитный чехол для мобильного телефона, рюкзак с солнечной панелью, солнечные Bluetooth-наушники. Такие зарядные устройства позволяют зарядить любую электронику, в которой есть выход USB.
20. Панели солнечных батарей практически не требуют технического обслуживания, так как батареи не требуют воды или другого регулярного обслуживания и будут работать в течение многих лет. Как только солнечные панели установлены, постоянных затрат не возникает.

По сути, такая энергия солнечного излучения бесплатная, единственные затраты — это изначальная стоимость оборудования. Кроме того, во многих странах существует множество государственных программ и налоговых льгот, предназначенные для стимулирования использования энергии солнца. Подобная политика государства позволяет существенно сэкономить средства владельцев на установку таких устройств.

Солнечная энергия — это технология, используемая для преобразования солнечной энергии в другие формы, такие как электрическая и тепловая энергия, и может служить для удовлетворения глобальных потребностей человечества.

На данный момент только одна десятая глобальных потребностей в энергии обеспечивается солнечной энергией, но потенциал для будущего – ошеломляющий! Солнечная энергия в будущем может стать основным источником непрерывно возобновляемой энергии в биосфере Земли.

резюме солнечной энергии | Британика

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Обзор недели
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.

• Студенческий портал
  Britannica — лучший ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
• Britannica Beyond
  Мы создали новое место, где вопросы находятся в центре обучения. Вперед, продолжать. Спросить. Мы не будем возражать.
• Спасение Земли
  Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
• SpaceNext50
  Britannica представляет SpaceNext50. От полёта на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые подпитывают наше любопытство к космосу!

• Введение и основные вопросы

• Тепловая энергия

• Производство электроэнергии

• Другие приложения

Краткие факты

• резюме солнечной энергии

• Популярные вопросы

• Факты и сопутствующий контент

• викторины

Британника

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Обзор недели
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.

• Студенческий портал
  Britannica — лучший ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
  
  Что такое энергия солнца: Энергия солнца — АльтЭнерго