Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Страница полузащищенная
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для академического журнала см. Солнечная энергия (журнал) . Информацию о производстве электроэнергии с использованием солнечной энергии см. В разделе Солнечная энергия .

Источник солнечной энергии Земли: Солнце.
Часть серии по
Возобновляемая энергия
Логотип «Возобновляемая энергия» Мелани Меккер-Турсун V1 bgGreen.svg
Часть серии о
Устойчивая энергия
Ветряные турбины возле Вендсисселя, Дания (2004 г.)
Обзор
Энергосбережение
Возобновляемая энергия
Экологичный транспорт
  •  Портал возобновляемой энергии
  •  Портал окружающей среды
  • v
  • т
  • е

Солнечная энергия - это излучаемый свет и тепло Солнца, которые используются с использованием ряда постоянно развивающихся технологий, таких как солнечное отопление , фотоэлектрическая энергия , солнечная тепловая энергия , солнечная архитектура , электростанции на расплавленной соли и искусственный фотосинтез . [1] [2]

Это важный источник возобновляемой энергии , и его технологии в целом характеризуются как пассивная солнечная или активная солнечная энергия, в зависимости от того, как они улавливают и распределяют солнечную энергию или преобразуют ее в солнечную энергию . Активные солнечные технологии включают использование фотоэлектрических систем , концентрированной солнечной энергии и солнечного нагрева воды для использования энергии. Пассивные солнечные технологии включают ориентацию здания на Солнце, выбор материалов с благоприятной тепловой массой или светорассеивающими свойствами, а также проектирование пространств с естественной циркуляцией воздуха .

Большой объем доступной солнечной энергии делает его очень привлекательным источником электричества. Программа развития Организации Объединенных Наций в мировой энергетической оценке 2000 года установлено , что годовой потенциал солнечной энергии был 1,575-49,837 эксаджоулей (EJ). Это в несколько раз больше, чем общее мировое потребление энергии , которое в 2012 году составило 559,8 ЭДж. [3] [4]

В 2011 году Международное энергетическое агентство заявило, что «развитие доступных, неисчерпаемых и чистых технологий солнечной энергии принесет огромные долгосрочные выгоды. Оно повысит энергетическую безопасность стран за счет опоры на местные, неисчерпаемые и в основном независимые от импорта ресурсы. , повысить устойчивость , уменьшить загрязнение, снизить затраты на смягчение последствий глобального потепления и удерживать цены на ископаемое топливо ниже, чем в противном случае. Эти преимущества являются глобальными. Следовательно, дополнительные затраты на стимулы для раннего развертывания следует рассматривать как инвестиции в обучение; они должны быть разумно потрачены и должны быть широко распространены ". [1]

Потенциал

Дополнительная информация: Солнечное излучение
Средняя инсоляция . Теоретической площади маленьких черных точек достаточно для обеспечения общих мировых энергетических потребностей в 18 ТВт за счет солнечной энергии.

Земля получает 174  петаватт (ПВт) входящей солнечной радиации ( инсоляции ) в верхних слоях атмосферы . [5] Примерно 30% отражается обратно в космос, а остальная часть поглощается облаками, океанами и сушей. Спектр солнечного света на поверхности Земли в основном распределены по видимой и ближней инфракрасной диапазонах с небольшой частью в ближней ультрафиолетовой области . [6] Большая часть населения мира проживает в районах с уровнем инсоляции 150–300 Вт / м 2 , или 3,5–7,0 кВтч / м 2 в день. [7]

Солнечная радиация поглощается поверхностью суши Земли, океанами, которые покрывают около 71% земного шара, и атмосферой. Теплый воздух, содержащий испарившуюся воду из океанов, поднимается вверх, вызывая атмосферную циркуляцию или конвекцию . Когда воздух достигает большой высоты при низкой температуре, водяной пар конденсируется в облака, которые проливаются дождем на поверхность Земли, завершая круговорот воды . Скрытая теплота воды конденсация усиливает конвекцию, производя атмосферные явления , таких как ветер, циклоны и антициклоны . [8] Солнечный свет, поглощаемый океанами и сушей, поддерживает среднюю температуру поверхности 14 ° C. [9] Авторфотосинтез , зеленые растения преобразуют солнечную энергию в химически накопленную энергию, которая производит пищу, древесину и биомассу, из которой получают ископаемое топливо. [10]

Общая солнечная энергия, поглощаемая атмосферой, океанами и сушей Земли, составляет примерно 3  850 000 экджоулей (ЭДж) в год. [11] В 2002 году это было больше энергии за один час, чем мир израсходовал за один год. [12] [13] Фотосинтез захватывает около 3000 ЭДж в год в биомассе. [14] Количество солнечной энергии, достигающей поверхности планеты, настолько велико, что за один год оно примерно вдвое больше, чем когда-либо будет получено из всех невозобновляемых ресурсов Земли, таких как уголь, нефть, природный газ и добытый уран вместе, [15]

Годовые солнечные потоки и потребление человеком 1
Солнечная3 850 000[11]
Ветер2250[16]
Потенциал биомассы~ 200[17]
Использование первичной энергии 2539[18]
Электричество 2~ 67[19]
1 Энергия в экзаджоулях (ЭДж) = 10 18 Дж = 278 ТВтч  
2 Потребление по состоянию на 2010 г.

Потенциальная солнечная энергия, которую могут использовать люди, отличается от количества солнечной энергии, присутствующей у поверхности планеты, потому что такие факторы, как география, изменение времени, облачный покров и доступная для людей земля, ограничивают количество солнечной энергии, которую мы можно приобрести.

География влияет на потенциал солнечной энергии, потому что области, расположенные ближе к экватору, имеют большее количество солнечной радиации. Однако использование фотоэлектрических элементов, которые могут отслеживать положение Солнца, может значительно увеличить потенциал солнечной энергии в областях, удаленных от экватора. [4] Изменение во времени влияет на потенциал солнечной энергии, потому что в ночное время на поверхности Земли мало солнечной радиации, которую солнечные панели могут поглотить. Это ограничивает количество энергии, которое солнечные панели могут поглотить за один день. Облачный покров может повлиять на потенциал солнечных панелей, поскольку облака блокируют поступающий от Солнца свет и уменьшают свет, доступный для солнечных батарей.

Кроме того, наличие земли имеет большое влияние на доступную солнечную энергию, поскольку солнечные панели можно устанавливать только на земле, которая в противном случае не используется и подходит для солнечных батарей. Крыши - подходящее место для солнечных батарей, так как многие люди обнаружили, что таким образом они могут собирать энергию прямо из дома. Другие области, которые подходят для солнечных батарей, - это земли, которые не используются для предприятий, где можно установить солнечные электростанции. [4]

Солнечные технологии характеризуются как пассивные или активные в зависимости от того, как они улавливают, преобразовывают и распределяют солнечный свет и позволяют использовать солнечную энергию на разных уровнях по всему миру, в основном в зависимости от расстояния от экватора. Хотя под солнечной энергией в первую очередь подразумевается использование солнечной радиации для практических целей, все возобновляемые источники энергии, кроме геотермальной энергии и энергии приливов , получают свою энергию прямо или косвенно от Солнца.

Активные солнечные технологии используют фотоэлектрические элементы, концентрированную солнечную энергию , солнечные тепловые коллекторы , насосы и вентиляторы для преобразования солнечного света в полезную продукцию. Пассивные солнечные технологии включают выбор материалов с благоприятными тепловыми свойствами, проектирование пространств с естественной циркуляцией воздуха и привязку положения здания к Солнцу. Активные солнечные технологии увеличивают предложение энергии и считаются технологиями на стороне предложения , в то время как пассивные солнечные технологии сокращают потребность в альтернативных ресурсах и обычно считаются технологиями на стороне спроса. [20]

В 2000 году Программа развития Организации Объединенных Наций , Департамент по экономическим и социальным вопросам ООН и Всемирный энергетический совет опубликовали оценку потенциальной солнечной энергии, которая может использоваться людьми каждый год, с учетом таких факторов, как инсоляция, облачный покров и земля, пригодная для использования людьми. Оценка показала, что глобальный потенциал солнечной энергии составляет от 1600 до 49 800 экджоулей (от 4,4 × 10 14 до 1,4 × 10 16  кВтч) в год (см. Таблицу ниже) . [4]

Годовой потенциал солнечной энергии по регионам (экзаджоули) [4]
Область, крайСеверная АмерикаЛатинская Америка и Карибский бассейнзападная ЕвропаЦентральная и Восточная ЕвропаБывший Советский СоюзБлижний Восток и Северная АфрикаК югу от СахарыТихоокеанская АзияЮжная АзияЦентрализованно планируемая АзияТихоокеанский ОЭСР
Минимум181,1112,625,14.5199,3412,4371,941,038,8115,572,6
Максимум7 4103 3859141548 65511 0609 5289941,3394 1352,263
Примечание:
  • Общий годовой потенциал солнечной энергии в мире составляет от 1,575 ЭДж (минимум) до 49,837 ЭДж (максимум).
  • Данные отражают предположения о годовой освещенности при ясном небе, среднегодовой высоте неба и доступной площади суши. Все цифры даны в экзаджоулях.

Количественное соотношение глобального солнечного потенциала и мирового потребления первичной энергии :

  • Отношение потенциала к текущему потреблению (402 ЭДж) по состоянию на год: от 3,9 (минимум) до 124 (максимум)
  • Соотношение потенциального и прогнозируемого потребления к 2050 году (590–1050 ЭДж): от 1,5–2,7 (минимум) до 47–84 (максимум)
  • Соотношение потенциального и прогнозируемого потребления к 2100 году (880–1900 ЭДж): 0,8–1,8 (минимум) до 26–57 (максимум)

Источник: Программа развития Организации Объединенных Наций - Оценка мировой энергетики (2000 г.) [4].

Тепловая энергия

Основная статья: Солнечная тепловая энергия

Солнечные тепловые технологии могут использоваться для нагрева воды, отопления помещений, охлаждения помещений и выработки технологического тепла. [21]

Ранняя коммерческая адаптация

В 1878 году на Всемирной выставке в Париже Огюстен Мушо успешно продемонстрировал солнечный паровой двигатель, но не смог продолжить разработку из-за дешевого угля и других факторов.

1917 г. - Патентный чертеж солнечного коллектора Шумана.

В 1897 году Фрэнк Шуман , изобретатель, инженер и пионер солнечной энергии из США, построил небольшой демонстрационный солнечный двигатель, который работал, отражая солнечную энергию на квадратные коробки, заполненные эфиром, который имеет более низкую температуру кипения, чем вода, и был снабжен внутренними черными трубами, которые в свою очередь приводил в действие паровой двигатель. В 1908 году Шуман основал компанию Sun Power Company с намерением построить более крупные солнечные электростанции. Он, вместе со своим техническим советником ASE Ackermann и британским физиком сэром Чарльзом Верноном Бойзом , [ цитата необходима ]разработали улучшенную систему с использованием зеркал для отражения солнечной энергии от коллекторных ящиков, увеличивая теплопроизводительность до такой степени, что теперь можно было использовать воду вместо эфира. Затем Шуман построил полномасштабный паровой двигатель, работающий на воде под низким давлением, что позволило ему запатентовать всю систему солнечного двигателя к 1912 году.

Шуман построил первую в мире солнечную тепловую электростанцию в Маади , Египет , между 1912 и 1913 годами. Его установка использовала параболические желоба для приведения в действие двигателя мощностью 45–52 киловатт (60–70  л.с. ), который перекачивал более 22 000 литров (4800 имп галлонов; 5 800 имп. Галлон США) воды в минуту из реки Нил до прилегающих хлопковых полей. Хотя начало Первой мировой войны и открытие дешевой нефти в 1930-х годах препятствовали развитию солнечной энергии, видение Шумана и базовая конструкция были возрождены в 1970-х годах с новой волной интереса к солнечной тепловой энергии. [22] В 1916 году средства массовой информации цитировали Шумана, выступающего за использование солнечной энергии:

Мы доказали коммерческую выгоду солнечной энергии в тропиках и, в частности, доказали, что после того, как наши запасы нефти и угля исчерпаны, человечество может получить неограниченную энергию от солнечных лучей.

-  Фрэнк Шуман, New York Times, 2 июля 1916 г. [23]

Водяное отопление

Основные статьи: Солнечная горячая вода и солнечная комбинированная система
Солнечные водонагреватели обращены к Солнцу для максимального увеличения прибыли

Солнечные системы горячего водоснабжения используют солнечный свет для нагрева воды. В средних географических широтах (между 40 градусами северной широты и 40 градусами южной широты) от 60 до 70% потребления горячей воды для бытовых нужд с температурой воды до 60 ° C (140 ° F) может обеспечиваться системами солнечного отопления. [24] Наиболее распространенными типами солнечных водонагревателей являются вакуумные трубчатые коллекторы (44%) и застекленные плоские коллекторы (34%), обычно используемые для горячего водоснабжения; и неглазурованные пластиковые коллекторы (21%), используемые в основном для обогрева бассейнов. [25]

По состоянию на 2007 год общая установленная мощность солнечных систем горячего водоснабжения составляла приблизительно 154 тепловых гигаватта (ГВт тепл ). [26] Китай является мировым лидером в области их развертывания с 70 ГВт - й установлен в 2006 г. и долгосрочная цель 210 ГВт - го по 2020 г. [27] Израиль и Кипр являются на душу лидеров в использовании солнечной горячей воды системы, в которых их используют более 90% домов. [28] В США, Канаде и Австралии обогрев плавательных бассейнов является преобладающим применением солнечной энергии для горячего водоснабжения с установленной мощностью 18 ГВт т по состоянию на 2005 г. [20]

Отопление, охлаждение и вентиляция

Основные статьи: Солнечное отопление , Тепловая масса , Солнечный дымоход и Солнечное кондиционирование воздуха.

В Соединенных Штатах на системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) приходится 30% (4,65 ЭДж / год) энергии, используемой в коммерческих зданиях, и почти 50% (10,1 ЭДж / год) энергии, используемой в жилых зданиях. [29] [30] Солнечные технологии отопления, охлаждения и вентиляции могут использоваться для компенсации части этой энергии.

Солнечный дом №1 Массачусетского технологического института , построенный в 1939 году в США, использовал сезонные накопители тепловой энергии для круглогодичного отопления.

Термическая масса - это любой материал, который можно использовать для хранения тепла - тепла от Солнца в случае солнечной энергии. Обычные термальные массы включают камень, цемент и воду. Исторически они использовались в засушливом климате или в регионах с умеренно теплым климатом для охлаждения зданий за счет поглощения солнечной энергии днем ​​и излучения накопленного тепла в более прохладную атмосферу ночью. Тем не менее, их можно использовать в регионах с умеренно холодным климатом, чтобы поддерживать тепло. Размер и расположение тепловой массы зависят от нескольких факторов, таких как климат, дневное освещение и условия затенения. При правильном включении тепловая масса поддерживает температуру в помещении в комфортном диапазоне и снижает потребность во вспомогательном оборудовании для обогрева и охлаждения. [31]

Солнечный дымоход (или тепловой дымоход, в данном контексте) - это пассивная солнечная система вентиляции, состоящая из вертикальной шахты, соединяющей внутреннюю и внешнюю часть здания. По мере того как дымоход нагревается, воздух внутри нагревается, вызывая восходящий поток, который втягивает воздух через здание. Производительность может быть улучшена за счет использования остекления и материалов с термальной массой [32] , имитирующих теплицы.

Лиственные деревья и растения рекламируются как средство управления солнечным отоплением и охлаждением. Если их посадить на южной стороне здания в северном полушарии или на северной стороне в южном полушарии, их листья обеспечивают тень летом, в то время как голые конечности пропускают свет зимой. [33] Поскольку голые деревья без листьев затеняют от 1/3 до 1/2 падающей солнечной радиации, существует баланс между преимуществами летнего затенения и соответствующей потерей тепла зимой. [34]В климате со значительными тепловыми нагрузками не следует сажать лиственные деревья на обращенной к экватору стороне здания, потому что они будут мешать доступу солнечной энергии зимой. Однако их можно использовать на восточной и западной сторонах, чтобы обеспечить некоторое летнее затенение, не оказывая заметного влияния на зимнее солнечное излучение . [35]

Готовка

Основная статья: Солнечная плита
Параболическая тарелка производит пар для приготовления пищи в Ауровиле , Индия.

Солнечные плиты используют солнечный свет для приготовления, сушки и пастеризации . Их можно сгруппировать в три большие категории: кухонные плиты, панельные плиты и отражатели. [36] Самая простая солнечная плита - это коробчатая плита, впервые построенная Горацием де Соссюр в 1767 году. [37] Базовая коробчатая плита состоит из изолированного контейнера с прозрачной крышкой. Его можно эффективно использовать при частично пасмурном небе, и обычно температура достигает 90–150 ° C (194–302 ° F). [38]Панельные плиты используют отражающую панель, чтобы направлять солнечный свет на изолированный контейнер и достигать температуры, сравнимой с боксерскими плитами. В рефлекторных плитах используется различная концентрирующая геометрия (блюдо, корыто, зеркала Френеля) для фокусирования света на посуде для приготовления пищи. Эти кухонные плиты достигают температуры 315 ° C (599 ° F) и выше, но для правильной работы требуется прямой свет, и их необходимо перемещать для отслеживания Солнца. [39]

Технологическое тепло

Основные статьи: Солнечный пруд , Солевой пруд-испаритель и Солнечная печь

Технологии концентрации солнечной энергии, такие как параболическая тарелка, желоб и отражатели Шеффлера, могут обеспечивать технологическое тепло для коммерческих и промышленных применений. Первой коммерческой системой был проект Solar Total Energy Project (STEP) в Шенандоа, штат Джорджия, США, где 114 параболических тарелок обеспечивали 50% технологического обогрева, кондиционирования воздуха и электрических потребностей швейной фабрики. Эта подключенная к сети когенерационная система вырабатывала 400 кВт электроэнергии плюс тепловую энергию в виде пара 401 кВт и охлажденной воды 468 кВт и имела одночасовое накопление тепла при пиковой нагрузке. [40] Пруды-испарители - это неглубокие бассейны, в которых растворенные твердые частицы концентрируются за счет испарения.. Использование прудов-испарителей для получения соли из морской воды - одно из старейших применений солнечной энергии. Современные применения включают концентрирование солевых растворов, используемых при добыче выщелачивания, и удаление растворенных твердых частиц из потоков отходов. [41] Одежда линии , clotheshorses и вешалки сухую одежду через испарения под воздействием ветра и солнечного света , без потребления электроэнергии или газа. В некоторых штатах США законодательство защищает «право сушить» одежду. [42] Неглазурованные прозрачные коллекторы (UTC) представляют собой перфорированные обращенные к солнцу стены, используемые для предварительного нагрева вентиляционного воздуха. UTC могут повышать температуру входящего воздуха до 22 ° C (40 ° F) и обеспечивать температуру на выходе 45–60 ° C (113–140 ° F). [43]Короткий срок окупаемости установленных коллекторов (от 3 до 12 лет) делает их более рентабельной альтернативой, чем застекленные коллекторы. [43] По состоянию на 2003 год во всем мире было установлено более 80 систем с общей площадью коллектора 35 000 квадратных метров (380 000 квадратных футов), в том числе коллектор площадью 860 м 2 (9300 квадратных футов) в Коста-Рике, используемый для сушки кофейных зерен и Коллектор площадью 1300 м 2 (14 000 кв. Футов) в Коимбаторе , Индия, используемый для сушки бархатцев. [44]

Очистка воды

Основные статьи: Солнечный дистиллятор , Солнечная дезинфекция воды , Солнечное опреснение и Опреснительная установка на солнечной энергии
Солнечная дезинфекция воды в Индонезии

Солнечная дистилляция может быть использована для получения питьевой соленой или солоноватой воды . Первый зарегистрированный случай этого был сделан арабскими алхимиками 16 века. [45] Крупномасштабный проект солнечной дистилляции был впервые построен в 1872 году в чилийском шахтерском городке Лас Салинас. [46] Завод, который имел площадь сбора солнечной энергии 4 700 м 2 (51 000 кв. Футов), мог производить до 22 700 л (5 000 имп гал; 6 000 галлонов США) в день и работать в течение 40 лет. [46] Отдельный кадрконструкции бывают односкатные, двухскатные (или тепличного типа), вертикальные, конические, перевернутые поглотители, многожильные фитили и многоэффекты. Эти кадры могут работать в пассивном, активном или гибридном режимах. Перегонные кубы с двойным уклоном являются наиболее экономичными для децентрализованных домашних целей, в то время как активные мультиэффектные устройства больше подходят для крупномасштабных приложений. [45]

Солнечная дезинфекция воды (SODIS) включает в себя воздействие солнечных лучей на пластиковые бутылки из полиэтилентерефталата (ПЭТ), наполненные водой, в течение нескольких часов. [47] Время воздействия варьируется в зависимости от погоды и климата от минимум шести часов до двух дней в условиях полной облачности. [48] Он рекомендован Всемирной организацией здравоохранения как жизнеспособный метод очистки воды в домашних условиях и безопасного хранения. [49] Более двух миллионов человек в развивающихся странах используют этот метод для ежедневного питья воды. [48]

Солнечная энергия может использоваться в водоеме стабилизации воды для очистки сточных вод без использования химикатов или электричества. Еще одним преимуществом для окружающей среды является то, что водоросли растут в таких прудах и потребляют углекислый газ в процессе фотосинтеза, хотя водоросли могут выделять токсичные химические вещества, которые делают воду непригодной для использования. [50] [51]

Технология расплавленной соли

Расплавленный соль может быть использован в качестве аккумулировани тепловой энергии метода , чтобы сохранить тепловую энергию , собранную с помощью солнечной башни или солнечного желоба из более концентрированной солнечной электростанции , так что он может быть использован для выработки электроэнергии в плохой погоде или в ночное время . Это было продемонстрировано в проекте Solar Two с 1995 по 1999 годы. Согласно прогнозам, годовая эффективность системы составит 99%, что соответствует энергии, сохраняемой за счет накопления тепла перед превращением его в электричество, по сравнению с прямым преобразованием тепла в электричество. [52] [53] [54] Смеси расплавов солей различаются. Наиболее распространена смесь содержит нитрат натрия , нитрат калияи нитрат кальция . Он негорючий и нетоксичный, и уже использовался в химической и металлургической промышленности в качестве теплоносителя. Следовательно, опыт использования таких систем существует в приложениях, не связанных с солнечными батареями.

Соль плавится при 131 ° C (268 ° F). Он хранится в жидком состоянии при температуре 288 ° C (550 ° F) в изолированном «холодном» резервуаре. Жидкая соль прокачивается через панели солнечного коллектора, где сфокусированное излучение нагревает ее до 566 ° C (1051 ° F). Затем его отправляют в резервуар для горячего хранения. Он настолько хорошо изолирован, что тепловая энергия может сохраняться до недели. [55]

Когда требуется электричество, горячая соль перекачивается в обычный парогенератор для производства перегретого пара для турбины / генератора, который используется на любой традиционной угольной, нефтяной или атомной электростанции. Для турбины мощностью 100 мегаватт потребуется бак около 9,1 метра (30 футов) в высоту и 24 метра (79 футов) в диаметре, чтобы она могла работать в течение четырех часов по этой конструкции.

Несколько параболические желоба электростанций в Испании [56] и солнечной башни питания проявителя SolarReserve использовать эту концепцию аккумулировани тепловой энергии. Генерирующая станция Solana в США шесть часов хранения от расплавленной соли. Электростанция Мария Елена [57] представляет собой термо-солнечный комплекс мощностью 400 МВт в северном чилийском регионе Антофагаста, использующий технологию расплавленной соли.

Производство электроэнергии

Основная статья: Солнечная энергия
Некоторые из крупнейших в мире солнечных электростанций: Иванпа (CSP) и Topaz (PV)

Солнечная энергия - это преобразование солнечного света в электричество либо напрямую с использованием фотоэлектрических элементов (PV), либо косвенно с использованием концентрированной солнечной энергии (CSP). Системы CSP используют линзы или зеркала и системы слежения для фокусировки большой площади солнечного света в небольшой луч. ФЭ преобразовывает свет в электрический ток с помощью фотоэлектрического эффекта .

Ожидается, что к 2050 году солнечная энергия станет крупнейшим источником электроэнергии в мире, при этом солнечная фотоэлектрическая энергия и концентрированная солнечная энергия будут составлять 16 и 11 процентов от общего мирового потребления, соответственно. [58] В 2016 году, после еще одного года быстрого роста, солнечная энергия вырабатывала 1,3% мировой энергии. [59]

Коммерческие концентрированные солнечные электростанции были впервые разработаны в 1980-х годах. Солнечная электростанция Ivanpah мощностью 392 МВт в пустыне Мохаве в Калифорнии является крупнейшей солнечной электростанцией в мире. К другим крупным концентрированным солнечным электростанциям относятся солнечная электростанция Solnova мощностью 150 МВт и солнечная электростанция Andasol мощностью 100 МВт, расположенные в Испании. Проект солнечной энергии Agua Caliente мощностью 250 МВт в США и солнечный парк Чаранка мощностью 221 МВт в Индии являются крупнейшими в мире фотоэлектрическими установками.. В настоящее время разрабатываются солнечные проекты мощностью более 1 ГВт, но большая часть развернутых фотоэлектрических систем находится в небольших батареях на крышах мощностью менее 5 кВт, которые подключены к сети с использованием нетто-измерений или зеленого тарифа. [60]

Фотогальваника

Основная статья: Фотогальваника
50 000
100 000
150 000
200 000
2006 г.
2010 г.
2014 г.
     Европа
     Азиатско-Тихоокеанский регион
     Америка
     Китай
     Ближний Восток и Африка

Мировой рост фотоэлектрической мощности, сгруппированной по регионам в МВт (2006–2014 гг.)

За последние два десятилетия фотогальваника , также известная как солнечная энергия, превратилась из чисто нишевого рынка малых приложений в основной источник электроэнергии. Солнечные батареи являются устройством , которое преобразует свет в электричество с помощью фотоэлектрического эффекта. Первый солнечный элемент был построен Чарльзом Фриттсом в 1880-х годах. [61] В 1931 году немецкий инженер доктор Бруно Ланге разработал фотоэлемент, в котором вместо оксида меди был использован селенид серебра . [62] Хотя прототип селеновых элементов преобразовал менее 1% падающего света в электричество, Эрнст Вернер фон Сименс иДжеймс Клерк Максвелл признал важность этого открытия. [63] Следуя работе Рассела Ола в 1940-х годах, исследователи Джеральд Пирсон, Кэлвин Фуллер и Дэрил Чапин создали в 1954 году кристаллический кремниевый солнечный элемент. [64] Эти первые солнечные элементы стоили 286 долларов США за ватт и достигли эффективности 4,5–6 %. [65] К 2012 году доступная эффективность превышала 20%, а максимальная эффективность исследовательских фотоэлектрических систем превышала 40%. [66]

Концентрированная солнечная энергия

Смотрите также: Концентрированная солнечная энергия

Системы концентрирования солнечной энергии (CSP) используют линзы или зеркала и системы слежения для фокусировки большой площади солнечного света в небольшой луч. Концентрированное тепло затем используется в качестве источника тепла для обычной электростанции. Существует широкий спектр технологий обогащения; Наиболее развитыми являются параболический желоб, концентрирующий линейный отражатель Френеля, тарелка Стирлинга и солнечная энергетическая башня. Для отслеживания Солнца и фокусировки света используются различные методы. Во всех этих системах рабочая жидкость нагревается концентрированным солнечным светом, а затем используется для выработки или хранения энергии. [67] При проектировании необходимо учитывать риск пыльной бури , града., или другое экстремальное погодное явление, которое может повредить тонкие стеклянные поверхности солнечных электростанций. Металлические решетки позволят большому проценту солнечного света попадать на зеркала и солнечные панели, а также предотвратят большинство повреждений.

Архитектура и градостроительство

Основные статьи: Проектирование пассивных солнечных батарей и Городской тепловой остров
Дармштадский технологический университет , Германия, выиграл в 2007 году Solar Decathlon в Вашингтоне, округ Колумбия, с этим пассивным домом, предназначенным для влажного и жаркого субтропического климата. [68]

Солнечный свет влиял на дизайн зданий с самого начала истории архитектуры. [69] Передовая солнечная архитектура и методы городского планирования были впервые применены греками и китайцами , которые ориентировали свои здания на юг, чтобы обеспечить свет и тепло. [70]

Общими чертами пассивной солнечной архитектуры являются ориентация относительно Солнца, компактность (низкое отношение площади поверхности к объему), выборочное затенение (выступы) и тепловая масса . [69] Когда эти функции адаптированы к местному климату и окружающей среде, они могут создавать хорошо освещенные помещения с комфортным температурным диапазоном. Дом Сократа Мегарон - классический пример пассивного солнечного дизайна. [69] Самые последние подходы к солнечному дизайну используют компьютерное моделирование, объединяющее солнечные системы освещения , отопления и вентиляции в интегрированный пакет солнечного дизайна . [71] Активное солнечное оборудование, такое как насосы, вентиляторы и переключаемые окна, может дополнить пассивный дизайн и повысить производительность системы.

Городские тепловые острова (UHI) - это мегаполисы с более высокими температурами, чем в окружающей среде. Более высокие температуры являются результатом увеличения поглощения солнечной энергии городскими материалами, такими как асфальт и бетон, которые имеют более низкое альбедо и более высокую теплоемкость, чем в естественной среде. Простой метод противодействия эффекту UHI - выкрасить здания и дороги в белый цвет и посадить деревья в этом районе. Используя эти методы, гипотетическая программа «прохладных сообществ» в Лос-Анджелесе прогнозирует, что городские температуры могут быть снижены примерно на 3 ° C при ориентировочных затратах в 1 миллиард долларов США, что дает предполагаемую общую годовую выгоду в 530 миллионов долларов США от сокращения кондиционирования воздуха. затраты и экономия на здравоохранении. [72]

Сельское хозяйство и садоводство

В подобных теплицах муниципалитета Вестленд в Нидерландах выращивают овощи, фрукты и цветы.

Сельское хозяйство и садоводство стремятся оптимизировать использование солнечной энергии для оптимизации продуктивности растений. Такие методы, как синхронизированные посевные циклы, индивидуальная ориентация рядков, ступенчатая высота между рядами и смешивание сортов растений, могут улучшить урожайность. [73] [74] Хотя солнечный свет обычно считается богатым ресурсом, исключения подчеркивают важность солнечной энергии для сельского хозяйства. В короткие вегетационные периоды Малого ледникового периода французский и английский языкиФермеры использовали фруктовые стены, чтобы максимизировать сбор солнечной энергии. Эти стены действовали как тепловые массы и ускоряли созревание, сохраняя растения в тепле. Ранние фруктовые стены были построены перпендикулярно земле и обращены на юг, но со временем были построены наклонные стены, чтобы лучше использовать солнечный свет. В 1699 году Николя Фатио де Дуйе даже предложил использовать механизм слежения, который мог поворачиваться, чтобы следовать за Солнцем. [75] Применение солнечной энергии в сельском хозяйстве, помимо выращивания сельскохозяйственных культур, включает перекачивание воды, сушку культур, выращивание цыплят и сушку куриного помета. [44] [76] Совсем недавно эту технологию начали использовать виноделы., которые используют энергию, вырабатываемую солнечными панелями, для привода виноградных прессов. [77]

Теплицы преобразуют солнечный свет в тепло, обеспечивая круглогодичное производство и рост (в закрытых помещениях) специальных культур и других растений, которые не подходят для местного климата. Примитивные теплицы впервые использовались во времена Римской империи для круглогодичного выращивания огурцов для римского императора Тиберия . [78] Первые современные теплицы были построены в Европе в 16 веке для хранения экзотических растений, привезенных из заграничных исследований. [79] Теплицы остаются важной частью садоводства сегодня. Пластиковые прозрачные материалы также использовались с аналогичным эффектом в политуннелях и крышках рядов .

Транспорт

Основные статьи: Солнечная машина , Солнечная машина , Электрическая лодка и Солнечный шар.
Победитель World Solar Challenge 2013 в Австралии
Самолет на солнечных батареях совершит кругосветное путешествие в 2015 году

Разработка автомобиля на солнечной энергии была инженерной целью с 1980-х годов. World Solar Challenge представляет собой два раза в год на солнечной энергии гоночный автомобиль, где команды из университетов и предприятий конкурировать более 3021 километров (+1877 миль) по всей центральной Австралии от Дарвина до Аделаиды . В 1987 году, когда он был основан, средняя скорость победителя составляла 67 километров в час (42 мили в час), а к 2007 году средняя скорость победителя увеличилась до 90,87 километров в час (56,46 миль в час). [80] Североамериканский Solar Challenge и планируемый Южноафриканский Solar Challenge сравнимые соревнований , которые отражают международный интерес к проектированию и разработке солнечных батарей автомобилей.[81] [82]

Некоторые автомобили используют солнечные батареи в качестве вспомогательного источника энергии, например, для кондиционирования воздуха, чтобы поддерживать прохладу в салоне, что снижает расход топлива. [83] [84]

В 1975 году в Англии была построена первая практическая солнечная лодка. [85] К 1995 году начали появляться пассажирские катера с фотоэлектрическими панелями, которые сейчас широко используются. [86] В 1996 году Кеничи Хори совершил первое пересечение Тихого океана на солнечной энергии, а катамаран Sun21 совершил первое пересечение Атлантического океана на солнечной энергии зимой 2006–2007 годов. [87] Были планы совершить кругосветное путешествие в 2010 году. [88]

В 1974 году беспилотный самолет AstroFlight Sunrise совершил первый полет на Солнце. 29 апреля 1979 года Solar Riser совершил первый полет на солнечной батарее, полностью управляемом летательном аппарате с человеком на борту, достигнув высоты 40 футов (12 м). В 1980 году « Пингвин-паутинка» совершил первые пилотируемые полеты, основанные исключительно на фотоэлектрических батареях. Вскоре за ним последовал Solar Challenger, который пересек Ла-Манш в июле 1981 года. В 1990 году Эрик Скотт Раймонд на 21 прыжке перелетел из Калифорнии в Северную Каролину, используя солнечную энергию. [89] Затем разработка вернулась к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) с Pathfinder.(1997) и последующие проекты, кульминацией которых в Helios , которые устанавливают рекорд высоты для неспециалиста реактивных самолетов на 29,524 метров (96864 футов) в 2001 году [90] Zephyr , разработанная компанией BAE Systems , является последним в Линия рекордных самолетов на солнечных батареях, совершивших 54-часовой полет в 2007 году, и месячные полеты были предусмотрены к 2010 году. [91] По состоянию на 2016 год, Solar Impulse , электрический самолет , в настоящее время совершает кругосветное плавание. Это одноместный самолет, работающий от солнечных батарей и способный взлетать своим ходом. Конструкция позволяет самолету оставаться в воздухе несколько дней. [92]

Солнечный воздушный шар черный воздушный шар , который заполняется обычным воздухом. Когда солнечный свет освещает воздушный шар, воздух внутри нагревается и расширяется, вызывая восходящую силу плавучести , как в искусственно нагретом воздушном шаре . Некоторые солнечные шары достаточно велики для полета человека, но их использование, как правило, ограничено рынком игрушек, поскольку отношение площади поверхности к весу полезной нагрузки относительно велико. [93]

Производство топлива

Концентрированные солнечные панели получают все больше энергии. Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория (PNNL) будет испытывать новую концентрированную солнечную энергетическую систему, которая может помочь электростанциям, работающим на природном газе, сократить потребление топлива до 20 процентов.
Основные статьи: солнечная химия , солнечное топливо и искусственный фотосинтез

Солнечные химические процессы используют солнечную энергию для запуска химических реакций. Эти процессы компенсируют энергию, которая в противном случае поступала бы из источника ископаемого топлива, а также могут преобразовывать солнечную энергию в пригодное для хранения и транспортировки топливо. Химические реакции, индуцированные солнечным светом, можно разделить на термохимические и фотохимические . [94] С помощью искусственного фотосинтеза можно производить самые разные виды топлива . [95] Многоэлектронная каталитическая химия, связанная с производством топлива на основе углерода (такого как метанол ) из восстановления диоксида углерода, является сложной задачей; Возможная альтернатива - водородпроизводство из протонов, хотя использование воды в качестве источника электронов (как это делают растения) требует овладения многоэлектронным окислением двух молекул воды до молекулярного кислорода. [96] Некоторые предполагали, что к 2050 году в прибрежных мегаполисах будут работать солнечные топливные электростанции - расщепление морской воды, обеспечивающее пропускание водорода через соседние электростанции на топливных элементах, а также побочный продукт чистой воды, поступающий непосредственно в городскую систему водоснабжения. [97] Другое видение предполагает, что все человеческие структуры, покрывающие поверхность Земли (например, дороги, транспортные средства и здания), осуществляют фотосинтез более эффективно, чем растения. [98]

Технологии производства водорода были важной областью химических исследований солнечной энергии с 1970-х годов. Помимо электролиза, управляемого фотоэлектрическими или фотохимическими элементами, также были исследованы несколько термохимических процессов. В одном из таких маршрутов используются концентраторы для разделения воды на кислород и водород при высоких температурах (2 300–2 600 ° C или 4 200–4 700 ° F). [99] Другой подход использует тепло от солнечных концентраторов для паровой конверсии природного газа, тем самым увеличивая общий выход водорода по сравнению с традиционными методами риформинга. [100] Термохимические циклы, характеризующиеся разложением и регенерацией реагентов, представляют собой еще одно направление для производства водорода. Процесс Solzinc разрабатывается наИнститут науки Вейцмана использует солнечную печь мощностью 1 МВт для разложения оксида цинка (ZnO) при температурах выше 1200 ° C (2200 ° F). Эта начальная реакция дает чистый цинк, который впоследствии может реагировать с водой с образованием водорода. [101]

Способы хранения энергии

Основные статьи: накопление энергии , сезонное накопление тепловой энергии , материал с фазовым переходом , сетевое накопление энергии и V2G.
Накопитель тепловой энергии . Завод Andasol CSP использует резервуары с расплавленной солью для хранения солнечной энергии.

Системы тепловых масс могут накапливать солнечную энергию в виде тепла при температурах, используемых в быту, в течение дня или в межсезонье . В системах аккумулирования тепла обычно используются легкодоступные материалы с высокой удельной теплоемкостью, такие как вода, земля и камень. Хорошо спроектированные системы могут снизить пиковую нагрузку , сдвинуть время использования на часы непиковой нагрузки и снизить общие потребности в обогреве и охлаждении. [102] [103]

Материалы с фазовым переходом, такие как парафиновый воск и глауберова соль, являются еще одним носителем для хранения тепла. Эти материалы недороги, легкодоступны и могут обеспечивать полезные для внутреннего использования температуры (приблизительно 64 ° C или 147 ° F). «Dover House» (в Дувре, штат Массачусетс ) был первым, кто использовал систему обогрева глауберовской соли в 1948 году. [104] Солнечная энергия также может храниться при высоких температурах с использованием расплавленных солей . Соли являются эффективным средством хранения, поскольку они дешевы, обладают высокой удельной теплоемкостью и могут отдавать тепло при температурах, совместимых с обычными энергосистемами. В проекте Solar Two использовался этот метод хранения энергии, позволяющий хранить 1,44тераджоулей (400 000 кВтч) в резервуаре для хранения объемом 68 м³ с годовой эффективностью хранения около 99%. [105]

В автономных фотоэлектрических системах традиционно используются перезаряжаемые батареи для хранения избыточной электроэнергии. В системах, связанных с сетью, избыточная электроэнергия может быть отправлена ​​в сеть передачи , в то время как стандартная электроэнергия сети может использоваться для восполнения дефицита. Программы чистых измерений дают домашним системам кредит за любое электричество, которое они поставляют в сеть. Это достигается путем «отката» счетчика всякий раз, когда дом производит больше электроэнергии, чем потребляет. Если чистое потребление электроэнергии ниже нуля, коммунальное предприятие переносит кредит в киловатт-часах на следующий месяц. [106]Другие подходы включают использование двух счетчиков для измерения потребляемой и производимой электроэнергии. Это встречается реже из-за удорожания установки второго счетчика. Большинство стандартных измерителей точно измеряют в обоих направлениях, поэтому второй метр не нужен.

Гидроэлектроэнергия с гидроаккумулятором накапливает энергию в виде перекачиваемой воды, когда энергия доступна из более низкого резервуара в более высокий. Энергия восстанавливается, когда потребность высока, путем выпуска воды, при этом насос становится гидроэлектрическим генератором энергии. [107]

Разработка, внедрение и экономика

Участники семинара по устойчивому развитию осматривают солнечные батареи в Монтеррейском технологическом институте и высшем образовании в Мехико на крыше здания в университетском городке.
Дополнительная информация: Внедрение солнечной энергии в энергосети.
См. Также: Стоимость электроэнергии по источникам и Возобновляемая энергия по странам

Начиная с резкого увеличения использования угля , сопровождавшего промышленную революцию , в энергопотреблении постепенно переходили с древесины и биомассы на ископаемое топливо . Раннее развитие солнечных технологий, начавшееся в 1860-х годах, было обусловлено ожиданием того, что скоро уголь станет дефицитом. Однако в начале 20-го века развитие солнечных технологий застопорилось из-за растущей доступности, экономии и полезности угля и нефти . [108]

1973 нефтяного эмбарго и 1979 энергетический кризис вызвал перестройку энергетической политики во всем мире. Это привлекло новое внимание к развитию солнечных технологий. [109] [110] Стратегии развертывания были сосредоточены на стимулирующих программах, таких как Федеральная программа использования фотоэлектрических систем в США и Программа Sunshine в Японии. Другие усилия включали создание исследовательских центров в США (SERI, теперь NREL ), Японии ( NEDO ) и Германии ( Институт Фраунгофера для систем солнечной энергии ISE ). [111]

Коммерческие солнечные водонагреватели начали появляться в Соединенных Штатах в 1890-х годах. [112] Эти системы все шире использовались до 1920-х годов, но постепенно были заменены более дешевым и надежным топливом для отопления. [113] Как и в случае с фотовольтаикой, солнечное водонагревание вновь привлекло внимание в результате нефтяного кризиса 1970-х годов, но интерес снизился в 1980-х годах из-за падения цен на нефть. Развитие сектора солнечного нагрева воды неуклонно прогрессировало на протяжении 1990-х годов, и среднегодовые темпы роста с 1999 года составили 20%. [26] Хотя в целом это недооценивается, солнечное нагревание и охлаждение воды на сегодняшний день является наиболее широко применяемой солнечной технологией с расчетной мощностью 154 ГВт по состоянию на 2007 год. [26]

Международное энергетическое агентство заявляет , что солнечная энергия может внести значительный вклад в решении некоторых из наиболее актуальных проблем в мире сейчас стоит: [1]

Развитие доступных, неисчерпаемых и чистых технологий солнечной энергии принесет огромные долгосрочные выгоды. Это повысит энергетическую безопасность стран за счет опоры на местные, неисчерпаемые и в основном независимые от импорта ресурсы, повысит устойчивость, уменьшит загрязнение, снизит затраты на смягчение последствий изменения климата и сохранит цены на ископаемое топливо ниже, чем в противном случае. Эти преимущества глобальны. Следовательно, дополнительные затраты на стимулы для раннего развертывания следует рассматривать как инвестиции в обучение; они должны быть потрачены с умом и должны быть широко распространены. [1]

В 2011 году в отчете Международного энергетического агентства было обнаружено, что технологии солнечной энергии, такие как фотоэлектрическая энергия, солнечная горячая вода и концентрированная солнечная энергия, могут обеспечить треть мировой энергии к 2060 году, если политики возьмут на себя обязательство ограничить изменение климата и перейти на возобновляемые источники энергии . Энергия Солнца может сыграть ключевую роль в снижении выбросов углекислого газа в мировой экономике, наряду с повышением энергоэффективности и увеличением затрат на источники выбросов парниковых газов . «Сила солнечной энергии заключается в невероятном разнообразии и гибкости приложений, от малых до крупных». [114]

Мы доказали ... что после того, как наши запасы нефти и угля исчерпаны, человечество может получить неограниченную энергию от лучей Солнца.

-  Фрэнк Шуман , New York Times, 2 июля 1916 г. [23]

Стандарты ISO

Международная организация по стандартизации установила несколько стандартов , касающихся энергетического оборудования гелиоустановки. Например, ISO 9050 относится к стеклу в здании, а ISO 10217 относится к материалам, используемым в солнечных водонагревателях.

Смотрите также

  • Медь в возобновляемых источниках энергии
  • Desertec
  • Глобальное затемнение
  • Смазка
  • Зеленое электричество
  • Гелиостат
  • Список тем сохранения
  • Список организаций возобновляемой энергетики
  • Список тем солнечной энергетики
  • Возобновляемое тепло
  • Возобновляемая энергия по странам
  • Соляризация почвы
  • Солнечное десятиборье
  • Солнечный сервитут
  • Использование солнечной энергии в сельских районах Африки
  • Солнечная восходящая башня
  • Спутник солнечной энергии
  • Солнечный трекер
  • SolarEdge
  • Хронология солнечных батарей

Рекомендации

  1. ^ a b c d "Перспективы солнечной энергии: Краткое содержание" (PDF) . Международное энергетическое агентство. 2011. Архивировано из оригинального (PDF) 13 января 2012 года.
  2. ^ «Энергия» . rsc.org . 2014-04-02.
  3. ^ «Ключевая статистика мировой энергетики за 2014 год» (PDF) . iea.org . МЭА. 2014. pp. 6, 24, 28. Архивировано (PDF) из оригинала 5 апреля 2015 года.
  4. ^ a b c d e f "Энергия и проблема устойчивости" (PDF) . Программа развития ООН и Мировой энергетический совет . Сентябрь 2000 . Проверено 17 января 2017 года .
  5. ^ Smil (1991), стр. 240
  6. ^ "Естественное воздействие климатической системы" . Межправительственная комиссия по изменению климата. Архивировано из оригинального 29 сентября 2007 года . Проверено 29 сентября 2007 года .
  7. ^ Karuppu, Картик; Ситараман, Венк; NVICO (2019). Руководство по оценке солнечной энергии: руководство для экзаменов по солнечной энергии для стажеров, инструкторов и экспертов по оценке . Notion Press. ISBN 978-1646505227.
  8. ^ «Радиационный бюджет» . Исследовательский центр НАСА в Лэнгли. 17 октября 2006 . Проверено 29 сентября 2007 года .
  9. ^ Сомервилл, Ричард. «Исторический обзор науки об изменении климата» (PDF) . Межправительственная группа экспертов по изменению климата . Проверено 29 сентября 2007 года .
  10. ^ Vermass, Wim. «Введение в фотосинтез и его приложения» . Государственный университет Аризоны. Архивировано из оригинала 3 декабря 1998 года . Проверено 29 сентября 2007 года .
  11. ^ a b Smil (2006), стр. 12
  12. ↑ Мортон, Оливер (6 сентября 2006 г.). «Солнечная энергия: рассвет нового дня ?: восход Кремниевой долины». Природа . 443 (7107): 19–22. Bibcode : 2006Natur.443 ... 19M . DOI : 10.1038 / 443019a . PMID 16957705 . S2CID 13266273 .  
  13. ^ Льюис, NS; Ночера, Д.Г. (2006). «Энергия планеты: химические проблемы в использовании солнечной энергии» (PDF) . Труды Национальной академии наук . 103 (43): 15729–35. Bibcode : 2006PNAS..10315729L . DOI : 10.1073 / pnas.0603395103 . PMC 1635072 . PMID 17043226 . Проверено 7 августа 2008 года .   
  14. ^ «Преобразование энергии фотосинтезирующими организмами» . Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций . Проверено 25 мая 2008 года .
  15. ^ "Блок-схемы Exergy - GCEP" . stanford.edu .
  16. ↑ Арчер, Кристина; Якобсон, Марк. «Оценка глобальной ветроэнергетики» . Стэнфорд . Проверено 3 июня 2008 года .
  17. ^ «Возобновляемые источники энергии» (PDF) . Лаборатория возобновляемой и соответствующей энергии. п. 12. Архивировано из оригинального (PDF) 19 ноября 2012 года . Проверено 6 декабря 2012 года .
  18. ^ «Общее потребление первичной энергии» . Управление энергетической информации . Проверено 30 июня 2013 года .
  19. ^ «Общее чистое потребление электроэнергии» . Управление энергетической информации . Проверено 30 июня 2013 года .
  20. ^ a b Филибер, Седрик (2005). «Настоящее и будущее использование солнечной тепловой энергии в качестве основного источника энергии» (PDF) . МЭА. Архивировано 26 апреля 2012 года (PDF) из оригинала.
  21. ^ "Солнечные энергетические технологии и приложения" . Канадская сеть возобновляемых источников энергии. Архивировано из оригинала 25 июня 2002 года . Проверено 22 октября 2007 года .
  22. ^ Смит, Захари Олден; Тейлор, Катрина Д. (2008). Возобновляемые и альтернативные источники энергии: Справочник . ABC-CLIO . п. 174 . ISBN 978-1-59884-089-6.
  23. ^ a b «Американский изобретатель использует солнце Египта в качестве источника энергии - устройство концентрирует тепловые лучи и производит пар, который может использоваться для привода ирригационных насосов в жарком климате» (PDF) . nytimes.com . 2 июля 1916 г.
  24. ^ «Возобновляемые источники энергии для отопления и охлаждения» (PDF) . Международное энергетическое агентство . Дата обращения 13 августа 2015 .
  25. ^ Вайс, Вернер; Бергманн, Ирен; Faninger, Герхард. «Солнечное тепло во всем мире (рынки и вклад в энергоснабжение, 2005 г.)» (PDF) . Международное энергетическое агентство . Проверено 30 мая 2008 года .
  26. ^ a b c Вайс, Вернер; Бергманн, Ирен; Faninger, Герхард. «Солнечное тепло во всем мире - рынки и вклад в энергоснабжение 2006» (PDF) . Международное энергетическое агентство . Проверено 9 июня 2008 года .
  27. ^ «Отчет о глобальном состоянии возобновляемых источников энергии за 2007 год» (PDF) . Институт всемирного наблюдения. Архивировано из оригинального (PDF) 29 мая 2008 года . Проверено 30 апреля 2008 года .
  28. ^ Дель Кьяро, Бернадетт; Теллин-Лоутон, Тимоти. «Солнечное водонагревание (как Калифорния может уменьшить свою зависимость от природного газа)» (PDF) . Центр исследований и политики Калифорнии в области окружающей среды. Архивировано из оригинального (PDF) 27 сентября 2007 года . Проверено 29 сентября 2007 года .
  29. ^ Apte, J .; и другие. «Современные окна будущего для домов с нулевым потреблением энергии» (PDF) . Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. Архивировано из оригинального (PDF) 10 апреля 2008 года . Проверено 9 апреля 2008 года .
  30. ^ "Характеристики энергопотребления систем отопления, вентиляции и кондиционирования коммерческих зданий Том III: потенциал экономии энергии" (PDF) . Министерство энергетики США . Проверено 24 июня 2008 года .
  31. ^ Mazria (1979), стр. 29-35
  32. ↑ Брайт, Дэвид (18 февраля 1977 г.). «Пассивное солнечное отопление проще для среднего хозяина» . Bangor Daily News . Проверено 3 июля 2011 года .
  33. ^ Mazria (1979), стр. 255
  34. ^ Balcomb (1992), стр. 56
  35. ^ Balcomb (1992), стр. 57
  36. ↑ Андерсон и Палкович (1994), стр. xi
  37. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 54-59
  38. ^ , Андерсон и Палкович (1994), стр. xii
  39. ↑ Андерсон и Палкович (1994), стр. xiii
  40. ^ Стайн, WB & Harrigan, RW (1982). "Проект солнечной энергии в Шенандоа" . NASA Sti / Recon Технический отчет N . Джон Вили. 83 : 25168. Bibcode : 1982STIN ... 8325168L . Проверено 20 июля 2008 года .
  41. ^ Bartlett (1998), стр. 393-94
  42. ↑ Томсон-Филбрук, Джулия. «Право на сухое законодательство в Новой Англии и других штатах» . Генеральная ассамблея Коннектикута . Проверено 27 мая 2008 года .
  43. ^ a b "Солнечные здания (вентилируемые коллекторы - предварительный подогрев вентиляции)" (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . Проверено 29 сентября 2007 года .
  44. ^ а б Леон (2006), стр. 62
  45. ^ a b Tiwari (2003), стр. 368–71
  46. ^ a b Дэниэлс (1964), стр. 6
  47. ^ "Солнечная дезинфекция воды SODIS" . EAWAG (Швейцарский федеральный институт экологических наук и технологий) . Проверено 2 мая 2008 года .
  48. ^ a b «Варианты очистки воды в домашних условиях в развивающихся странах: солнечная дезинфекция (SODIS)» (PDF) . Центры по контролю и профилактике заболеваний. Архивировано из оригинального (PDF) 29 мая 2008 года . Проверено 13 мая 2008 года .
  49. ^ «Бытовая очистка воды и безопасное хранение» . Всемирная организация здравоохранения . Проверено 2 мая 2008 года .
  50. ^ Шилтон А.Н.; Powell N .; Mara DD; Крэгс Р. (2008). «Солнечные батареи аэрации и дезинфекции, анаэробное сбраживание совместно, биологическая СО (2) очистки и производства биотоплива: энергетические и управления углерода возможности стабилизации отходов прудов» . Water Sci. Technol . 58 (1): 253–58. DOI : 10,2166 / wst.2008.666 . PMID 18653962 . 
  51. ^ Tadesse I .; Исоахо С.А.; Зеленый FB; Пухакка Я.А. (2003). «Удаление органических и питательных веществ из сточных вод кожевенного завода с помощью передовой интегрированной технологии систем очистки сточных вод». Water Sci. Technol . 48 (2): 307–14. DOI : 10,2166 / wst.2003.0135 . PMID 14510225 . 
  52. ↑ Манчини, Том (10 января 2006 г.). «Преимущества использования расплавленной соли» . Сандийские национальные лаборатории. Архивировано из оригинала на 5 июня 2011 года . Проверено 14 июля 2011 .
  53. ^ Система хранения энергии расплавленной соли - технико-экономическое обоснование Jones, BG; Рой, РП; Бол, Р.В. (1977) - Смитсоновский институт / NASA ADS Physics Abstract Service. Резюме по состоянию на декабрь 2007 г.
  54. ^ Biello, Дэвид. «Как использовать солнечную энергию ночью» . Scientific American . Scientific American, подразделение природы Америки, Inc . Проверено 19 июня 2011 года .
  55. ^ Эрлих, Роберт, 2013, «Возобновляемая энергия: первый курс», CRC Press, гл. 13.1.22 Тепловой накопитель стр. 375 ISBN 978-1-4398-6115-8 
  56. ^ Технология хранения тепловой энергии с параболическим желобом. Архивировано 1 сентября 2013 г. в сети солнечной энергии с параболическим желобом Wayback Machine . 4 апреля 2007 г. По состоянию на декабрь 2007 г.
  57. ^ А вот и солнце. Чили дает зеленый свет огромному проекту солнечной энергии мощностью 400 мегаватт www.thisischile.cl Пятница, 23 августа 2013 г. извлечено 30 августа 2013 г.
  58. ^ Международное энергетическое агентство (2014). «Технологическая дорожная карта: солнечная фотоэлектрическая энергия» (PDF) . iea.org . МЭА. Архивировано 1 октября 2014 года (PDF) . Проверено 7 октября 2014 года .
  59. ^ http://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/statistical-review-of-world-energy/renewable-energy/solar-energy.html
  60. ^ «Сетевые возобновляемые источники энергии: солнечные электрические технологии» (PDF) . energytoolbox.org.
  61. ^ Перлин (1999), стр. 147
  62. ^ «Волшебные тарелки, коснитесь солнца для силы», июнь 1931 г., Popular Science . Bonnier Corporation. Июнь 1931 . Проверено 19 апреля 2011 года .
  63. ↑ Perlin (1999), стр. 18–20
  64. ^ Перлин (1999), стр. 29
  65. ↑ Perlin (1999), стр. 29–30, 38
  66. ^ Антонио Луке. «Сможем ли мы превысить 50% -ный КПД фотоэлектрических систем?» . aip.org . Архивировано из оригинала на 2016-05-15.
  67. ^ Мартин и Госвами (2005), стр. 45
  68. ^ "Дизайн дома солнечного десятиборья Технологического университета Дармштадта" . Дармштадтский технологический университет. Архивировано из оригинального 18 октября 2007 года . Проверено 25 апреля 2008 года .
  69. ^ a b c Schittich (2003), стр. 14
  70. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 4, 159
  71. ^ Балкомб (1992)
  72. ^ Розенфельд, Артур; и другие. «Раскрашивание города в бело-зеленое» . Группа островов тепла. Архивировано из оригинала 14 июля 2007 года . Проверено 29 сентября 2007 года .
  73. ^ Джеффри С. Сильвертут. «Расстояние между рядами, популяция растений и взаимосвязь урожайности» . Университет Аризоны . Проверено 24 июня 2008 года .
  74. ^ Кауль (2005), стр. 169-74
  75. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 42-46
  76. ^ Бенара (1981), стр. 347
  77. ^ "Винодельня Powerhouse" . Обновление новостей . Novus Vinum. 27 октября 2008 . Проверено 5 ноября 2008 года .
  78. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 19
  79. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 41 год
  80. ^ «Мировая солнечная проблема - Предпосылки» (PDF) . Австралийское и новозеландское общество солнечной энергии. Архивировано из оригинального (PDF) 19 июля 2008 года . Проверено 5 августа 2008 года .
  81. ^ "Североамериканский солнечный вызов" . Группа «Новые ресурсы» . Проверено 3 июля 2008 года .
  82. ^ "Южноафриканский солнечный вызов" . Фонд Advanced Energy Foundation. Архивировано из оригинала 12 июня 2008 года . Проверено 3 июля 2008 года .
  83. ^ Автомобильные вспомогательные источники энергии для солнечных батарей . 1991. ISBN. 0-85296-525-7. Проверено 11 октября 2008 года .
  84. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2009-05-05 . Проверено 29 марта 2011 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  85. ^ Электрический обзор Vol. 201, No. 7, 12 августа 1977 г.
  86. ^ Шмидт, Теодор. «Солнечные корабли для нового тысячелетия» . ТО Инжиниринг. Архивировано из оригинала 9 октября 2007 года . Проверено 30 сентября 2007 года .
  87. ^ «Sun21 завершает первый трансатлантический переход с лодкой на солнечной энергии» . Трансатлантический 21 . Проверено 30 сентября 2007 года .
  88. ^ "PlanetSolar, первое кругосветное путешествие на солнечной энергии" . PlanetSolar. 14 августа 2015 . Проверено 20 ноября +2016 .
  89. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2008-02-08 . Проверено 8 февраля 2008 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  90. ^ "Исследования солнечной энергии и Драйден" . НАСА . Проверено 30 апреля 2008 года .
  91. ^ "Программа БПЛА НАСА ERAST HALE" . Грег Гебель. Архивировано из оригинального 10 февраля 2008 года . Проверено 30 апреля 2008 года .
  92. ^ Проект Solar Impulse. «Миссия HB-SIA» . Архивировано из оригинального 26 июля 2011 года . Проверено 5 декабря 2009 года .
  93. ^ "Явления, которые влияют на солнечный шар" . pagesperso-orange.fr . Проверено 19 августа 2008 года .
  94. ↑ Болтон (1977), стр. 1
  95. ^ Василевский М.Р. Фотоиндуцированный перенос электронов в супрамолекулярных системах для искусственного фотосинтеза. Chem. Rev.1992; 92: 435–61.
  96. ^ Хаммарстром Л. и Хаммес-Шиффер С. Искусственный фотосинтез и солнечное топливо. Отчет о химических исследованиях 2009 г .; 42 (12): 1859–60.
  97. ^ Серый HB Энергия планеты солнечным топливом. Химия природы 2009; 1: 7.
  98. ^ Амаль, Роза; Ван, Ляньчжоу ; Хиллер, Уорик; Дау, Хольгер; Тиде, Дэвид М .; Nocera, Daniel G .; Ханкамер, Бен; MacFarlane, Doug R .; Фонтекаве, Марк; Дегроот, Хуб; Hill, Craig L .; Ли, Адам Ф .; Мессинджер, Йоханнес; Резерфорд, А. Уильям; Brudvig, Gary W .; Василевски, Майкл Р .; Стайринг, Стенбьерн; Фонс, Томас (20 марта 2013 г.). «Искусственный фотосинтез как передовая технология для обеспечения энергетической устойчивости - Энергетика и наука об окружающей среде (RS C Publishing)» . rsc.org . 6 (4): 1074–1076. DOI : 10.1039 / C3EE40534F .
  99. ^ Аграфиотис (2005), стр. 409
  100. ^ Zedtwitz (2006), стр. 1333
  101. ^ "Проект солнечной энергии в Институте Вейцмана обещает продвинуть использование водородного топлива" . Институт науки Вейцмана. Архивировано из оригинала 6 апреля 2008 года . Проверено 25 июня 2008 года .
  102. ^ Balcomb (1992), стр. 6
  103. ^ "Запрос на участие Лето 2005 г. Изменение спроса с помощью тепловой массы" (PDF) . Центр исследования реакции на спрос. Архивировано из оригинального (PDF) 7 сентября 2008 года . Проверено 26 ноября 2007 года .
  104. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 212-14
  105. ^ «Преимущества использования расплавленной соли» . Сандийская национальная лаборатория . Проверено 29 сентября 2007 года .
  106. ^ "Фотоэлектрические системы и чистые измерения" . Министерство энергетики. Архивировано из оригинала 4 июля 2008 года . Проверено 31 июля 2008 года .
  107. ^ "Накачка гидроаккумулятора" . Ассоциация хранения электроэнергии. Архивировано из оригинального 21 июня 2008 года . Проверено 31 июля 2008 года .
  108. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 63, 77, 101
  109. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 249
  110. ^ Ергин (1991), стр. 634, 653-73
  111. ^ "Хроники Fraunhofer-Gesellschaft" . Fraunhofer-Gesellschaft . Проверено 4 ноября 2007 года .
  112. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 117
  113. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 139
  114. ^ «МЭА говорит, что солнечная энергия может обеспечить треть мировой энергии к 2060 году» . Bloomberg Businessweek . 1 декабря 2011 г.

дальнейшее чтение

  • Agrafiotis, C .; и другие. (2005). «Солнечное вододеление для производства водорода с монолитными реакторами». Солнечная энергия . 79 (4): 409–21. Bibcode : 2005SoEn ... 79..409A . DOI : 10.1016 / j.solener.2005.02.026 .
  • Андерсон, Лоррейн; Палкович, Рик (1994). Cooking with Sunshine (Полное руководство по солнечной кухне со 150 легкими рецептами, приготовленными на солнце) . Марлоу и компания. ISBN 978-1-56924-300-8.
  • Балкомб, Дж. Дуглас (1992). Пассивные солнечные здания . Массачусетский Институт Технологий. ISBN 978-0-262-02341-2.
  • Bénard, C .; Гобин, Д .; Гутьеррес, М. (1981). «Экспериментальные результаты скрытой тепловой солнечной крыши, используемой для разведения кур». Солнечная энергия . 26 (4): 347–59. Bibcode : 1981SoEn ... 26..347B . DOI : 10.1016 / 0038-092X (81) 90181-X .
  • Болтон, Джеймс (1977). Солнечная энергия и топливо . Academic Press, Inc. ISBN 978-0-12-112350-5.
  • Брэдфорд, Трэвис (2006). Солнечная революция: экономическая трансформация мировой энергетики . MIT Press. ISBN 978-0-262-02604-8.
  • Бутти, Кен; Перлин, Джон (1981). Золотая нить (2500 лет солнечной архитектуры и технологий) . Ван Ностранд Рейнхольд. ISBN 978-0-442-24005-9.
  • Карр, Дональд Э. (1976). Энергия и земная машина . ISBN WW Norton & Co. 978-0-393-06407-0.
  • Дэниэлс, Фаррингтон (1964). Прямое использование энергии Солнца . Баллантайн Книги. ISBN 978-0-345-25938-7.
  • Дензер, Энтони (2013). Солнечный дом: новаторский экологичный дизайн . Риццоли. ISBN 978-0-8478-4005-2. Архивировано из оригинала на 2013-07-26.
  • Халаси, Дэниел (1973). Наступающий век солнечной энергии . Харпер и Роу. ISBN 978-0-380-00233-7.
  • Хант, В. Дэниел (1979). Энергетический словарь . ISBN компании Van Nostrand Reinhold Co. 978-0-442-27395-8.
  • Каран, Каул; и другие. (2001). «Ориентация рядков влияет на урожайность бамии, выращиваемой в полевых условиях». Журнал устойчивого сельского хозяйства . 17 (2/3): 169–74. DOI : 10.1300 / J064v17n02_14 . S2CID  83523914 .
  • Леон, М .; Кумар, С. (2007). «Математическое моделирование и анализ тепловых характеристик неостекленных прозрачных солнечных коллекторов». Солнечная энергия . 81 (1): 62–75. Bibcode : 2007SoEn ... 81 ... 62L . DOI : 10.1016 / j.solener.2006.06.017 .
  • Lieth, Helmut; Уиттакер, Роберт (1975). Первичная продуктивность биосферы . Springer-Verlag1. ISBN 978-0-387-07083-4.
  • Мартин, Кристофер Л .; Госвами, Д. Йоги (2005). Карманный справочник по солнечной энергии . Международное общество солнечной энергии. ISBN 978-0-9771282-0-4.
  • Мазрия, Эдвард (1979). Книга о пассивной солнечной энергии . Рондейл Пресс. ISBN 978-0-87857-238-0.
  • Мейер, Антон; и другие. (2005). «Технология солнечных химических реакторов для промышленного производства извести». Солнечная энергия . 80 (10): 1355–62. Bibcode : 2006SoEn ... 80.1355M . DOI : 10.1016 / j.solener.2005.05.017 .
  • Миллс, Дэвид (2004). «Достижения в технологии солнечной тепловой энергии». Солнечная энергия . 76 (1–3): 19–31. Bibcode : 2004SoEn ... 76 ... 19M . DOI : 10.1016 / S0038-092X (03) 00102-6 .
  • Мюллер, Рето; Стейнфельд, А. (2007). «Приближенный к полосе радиационный анализ теплопередачи солнечного химического реактора для термической диссоциации оксида цинка». Солнечная энергия . 81 (10): 1285–94. Bibcode : 2007SoEn ... 81.1285M . DOI : 10.1016 / j.solener.2006.12.006 .
  • Перлин, Джон (1999). Из космоса на Землю (История солнечного электричества) . Издательство Гарвардского университета. ISBN 978-0-674-01013-0.
  • Бартлетт, Роберт (1998). Разработка решений: выщелачивание и извлечение материалов из жидкостей . Рутледж. ISBN 978-90-5699-633-8.
  • Шеер, Герман (2002). Солнечная экономика (возобновляемые источники энергии для устойчивого глобального будущего) . ISBN Earthscan Publications Ltd. 978-1-84407-075-6.
  • Шиттих, Кристиан (2003). Солнечная архитектура (концепции стратегии и видения) . Architektur-Dokumentation GmbH & Co. KG. ISBN 978-3-7643-0747-9.
  • Смил, Вацлав (1991). Общая энергетика: энергия биосферы и цивилизации . Вайли . п. 369. ISBN 978-0-471-62905-4.
  • Смил, Вацлав (2003). Энергия на перепутье: глобальные перспективы и неопределенности . MIT Press . п. 443 . ISBN 978-0-262-19492-1.
  • Смил, Вацлав (2006). Энергия на распутье . Организация экономического сотрудничества и развития. ISBN 978-0-262-19492-1. Проверено 29 сентября 2007 года .
  • Табор, ХЗ; Дорон, Б. (1990). "Солнечная прудовая электростанция (СЭС) мощностью 5 МВт (эл.) В Бейт-Ха-Арава - Отчет о ходе работы". Солнечная энергия . 45 (4): 247–53. Bibcode : 1990SoEn ... 45..247T . DOI : 10.1016 / 0038-092X (90) 90093-R .
  • Тивари, штат Джорджия; Singh, HN; Трипати, Р. (2003). «Современное состояние солнечной дистилляции» (PDF) . Солнечная энергия . 75 (5): 367–73. Bibcode : 2003SoEn ... 75..367T . DOI : 10.1016 / j.solener.2003.07.005 .
  • Tritt, T .; Böttner, H .; Чен, Л. (2008). «Термоэлектрика: прямое преобразование солнечной тепловой энергии» . Бюллетень МИССИС . 33 (4): 355–72. DOI : 10.1557 / mrs2008.73 .
  • Цемпеликос, Афанасий; Athienitis, Андреас К. (2007). «Влияние дизайна и контроля затенения на потребность в охлаждении и освещении зданий». Солнечная энергия . 81 (3): 369–82. Bibcode : 2007SoEn ... 81..369T . DOI : 10.1016 / j.solener.2006.06.015 .
  • Vecchia, A .; и другие. (1981). «Возможности применения солнечной энергии в сельском хозяйстве Европейского сообщества». Солнечная энергия . 26 (6): 479–89. Bibcode : 1981SoEn ... 26..479D . DOI : 10.1016 / 0038-092X (81) 90158-4 .
  • Ергин, Даниэль (1991). Приз: эпические поиски нефти, денег и власти . Саймон и Шустер. п. 885 . ISBN 978-0-671-79932-8.
  • Zedtwitz, PV; и другие. (2006). «Производство водорода посредством солнечной термической декарбонизации ископаемого топлива». Солнечная энергия . 80 (10): 1333–37. Bibcode : 2006SoEn ... 80.1333Z . DOI : 10.1016 / j.solener.2005.06.007 .

внешняя ссылка

Ресурсы библиотеки о
солнечной энергии
  • Ресурсы в вашей библиотеке
  • Ресурсы в других библиотеках
  • "Как работают фотоэлектрические элементы?" . НАСА.
  • Возобновляемая энергия: солнечная энергия в Curlie
  • Солнечная энергия в те времена - слайд-шоу от журнала Life
  • Карта солнечной фермы США (1 МВт и выше)
  • База данных онлайн-ресурсов по солнечной энергии в развивающихся странах
  • Интернет-ресурсы и новости некоммерческой организации American Solar Energy Society
  • «В статье журнала прослеживается значительный прогресс в области солнечной эффективности» . Отдел новостей SPIE . Дата обращения 4 ноября 2015 .