Nó được chuyển đến trái đất qua không gian bằng những lượng tử năng lượng gọi là các photon, tương tác với bầu khí quyển và bề mặt của trái đất. Cường lực của[r]
Trang 1SOLAR ENERGY
Solar Energy, radiant energy produced in the sun as a result of nuclear fusion
reaction It is transmitted to the earth through space in quanta of energy called photons, which
interact with the earth’s atmosphere and surface The strength of solar radiation at the outer
edge of the earth’s atmosphere when the earth is taken to be at its average distance from the
sun is called the solar constant, the mean value of which is 1.37x106
ergs per sec per cm2
, or
about 2 calories per min per cm2
The intensity is not constant, however; it appears to vary by
about 0.2 percent in 30 years The intensity of energy actually available at the earth’s surface
is less than the solar constant because of absorption and scattering of radiant energy as photons interact with the atmosphere
The strength of the solar energy available at any point on the earth depends, in a
complicated but predictable way, on the day of the year, the time of day, and the latitude of
the collection point Furthermore, the amount of solar energy that can be collected depends
on the orientation of the collecting object
Natural transformation of solar energy Natural collection of solar energy occurs in the earth’s atmosphere, oceans, and plant life Interactions between the sun’s energy, the oceans, and the atmosphere, for example, produce the winds, which have been used for centuries to turn windmills Modern applications of wind energy use strong, light,
weatherresistant aerodynamically designed wind machines that, when attached to
generators,
produce electricity for local, specialized use or as part of a community or regional network of
electric power distribution
Approximately 30 percent of the solar energy reaching the outer edge of the
atmosphere is consumed in the hydrologic cycle, which produces rainfall and the
potential
energy of water in mountain streams and rivers The power produced by these flowing waters
as they pass through modern turbines is called hydroelectric power
Through the process of photosynthesis, solar energy contributes to the growth of plant life (biomass) that can be used as fuel, including wood and the fossil fuels that are derived
from geologically ancient plant life Fuels such as alcohol or methane can also be
extracted
from biomass
The oceans also represent a form of natural collection of solar energy As a result of
Trang 2the absorption of solar energy in the ocean and ocean currents, temperature gradients occur in
the ocean In some locations, these vertical variations approach 20°C (36°F) over a distance
of a few hundred meters When large masses exist at different temperatures,
thermodynamic
principles predict that a power-generating cycle can be created to remove energy from the high-temperature mass and transfer a lesser amount of energy to a low-temperature mass The
difference in these two heat energies manifests itself as mechanical energy (for example, output from a turbine), which can be linked with a generator to produce electricity Such systems, called ocean thermal energy conversion (OTEC) systems, require enormous heat exchangers and other hardware in the ocean to produce electricity in the megawatt range Direct collection of solar energy The direct collection of solar energy involves
artificial devices, called solar collectors that are designed to collect the energy,
sometimes
through prior focusing of the sun’s rays The energy, once collected, is used in a thermal process or a photoelectric, or photovoltaic process In thermal processes, solar energy is used
to heat a gas or liquid, which is then stored or distributed In the photovoltaic process, solar
energy is converted directly to electrical energy without intermediate mechanical devices Solar collectors are of two fundamental types: flat plate collectors and concentrating collectors
(From http://encarta.com)NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Năng lượng mặt trời, năng lượng bức xạ phát sinh trong mặt trời là kết quả của phản ứng nhiệt hạch Nó được chuyển đến trái đất qua không gian bằng những lượng tử năng lượng gọi là các photon, tương tác với bầu khí quyển và bề mặt của trái đất Cường lực của
bức xạ mặt trời ở rìa ngoài của bầu khí quyển trái đất khi trái đất được lấy ở khoảng cách trung bình của nó từ mặt trời được gọi là hằng số mặt trời, giá trị trung bình của nó là 1,.37 x
106
ergs mỗi giây trên mỗi cm2
, hay khoảng 2 calo cho mỗi phút trên mỗi cm2
Tuy nhiên,
cường độ không phải là hằng số, nó xuất hiện để thay đổi khoảng 0,2% trong 30 năm Cường
độ năng lượng thực sự có sẵn tại bề mặt trái đất sẽ thấp hơn hằng số mặt trời vì sự hấp thụ và
tán xạ năng lượng bức xạ do photon tương tác với bầu khí quyển
Cường lực năng lượng mặt trời có sẵn tại bất kỳ điểm nào trên trái đất, theo một cách phức tạp chỉ dự đoán, phụ thuộc vào ngày của năm, thời gian trong ngày, và vĩ độ của các điểm thu gom Hơn nữa, lượng năng lượng mặt trời có thể được thu gom phụ thuộc vào sự
định hướng của vật thu
Trang 3Sự chuyển đổi tự nhiên năng lượng mặt trời Sự thu gom tự nhiên của năng lượng
mặt trời xảy ra trong khí quyển trái đất, các đại dương và đời sống thực vật Ví dụ như, những
sự tương tác giữa năng lượng mặt trời, các đại dương và bầu khí quyển, sinh ra gió, mà đã
được sử dụng trong nhiều thế kỷ để quay cối xay gió Các ứng dụng hiện đại của năng lượng
gió sử dụng bền vững, nhẹ nhàng, chống thời tiết thiết kế khí động lực học các máy quạt, khi
gắn vào máy phát điện, phát sinh điện cho việc dùng chuyên môn, cục bộ, một phần của cộng
đồng hoặc mạng khu vực phân phối điện
Khoảng 30% năng lượng mặt trời đạt đến mép ngoài của bầu khí quyển được tiêu thụ trong vòng tuần hoàn nước, sản sinh lượng mưa và thế năng của nước trong các dòng suối và
sông ngòi Năng lượng sinh ra bởi nước chảy này khi chúng đi qua các tua bin hiện đại được
gọi là thuỷ điện
Qua quá trình quang hợp, năng lượng mặt trời góp phần vào sự phát triển của đời
sống thực vật (sinh khối) có thể được sử dụng như nhiên liệu, bao gồm gỗ và các nhiên liệu
hóa thạch được bắt nguồn từ đời sống thực vật địa chất cổ xưa Nhiên liệu như rượu hoặc methane cũng có thể được chiết xuất từ sinh khối
Các đại dương cũng tiêu biểu một hình thái tập hợp tự nhiên của năng lượng mặt trời Kết quả của sự hấp thu năng lượng mặt trời ở đại dương và các dòng hải lưu, làm cho gradient nhiệt độ xảy ra trong đại dương Trong một số địa điểm, các sự thay đổi cự điểm này
gần 20°C (36°F) trong khoảng cách vài trăm mét Khi khối lượng lớn tồn tại ở những nhiệt độ
khác nhau, các nguyên tắc nhiệt động lực học dự đoán rằng một chu kỳ tạo ra điện có thể được tạo nên để loại bỏ năng lượng từ khối lượng nhiệt độ cao và chuyển lượng năng lượng ít
hơn đến một khối lượng nhiệt độ thấp Sự khác biệt trong hai nguồn năng lượng nhiệt này tự
biểu hiện như cơ năng (ví dụ, sản lượng từ tuabin), có thể được liên kết với một máy phát điện để sản xuất điện Các hệ thống như vậy, được gọi là các hệ chuyển đổi năng lượng nhiệt
đại dương (OTEC), đòi hỏi những sự trao đổi nhiệt rất lớn và phần cứng khác trong đại dương để sản xuất điện trong phạm vi megawatt
Thu gom trực tiếp năng lượng mặt trời Việc thu trực tiếp năng lượng mặt trời liên
quan đến các thiết bị nhân tạo, được gọi là các bộ thu năng lượng mặt trời được thiết kế nhằm
thu năng lượng, đôi khi thông qua ưu tiên tập trung các tia mặt trời Năng lượng, một lần thu
gom, được sử dụng trong quá trình nhiệt hoặc quang điện, hay quá trình quang điện có lớp
Trang 4chặn Trong các quá trình nhiệt, năng lượng mặt trời được sử dụng để làm nóng khí hoặc chất
lỏng, sau đó được lưu trữ hoặc phân phối Trong quá trình quang điện có lớp chặn, năng lượng mặt trời được chuyển trực tiếp đến năng lượng điện mà không có các thiết bị cơ khí
trung gian Bộ thu năng lượng mặt trời có hai loại cơ bản: bộ thu tấm phẳng và bộ thu tập trung
MẠNH HIẾU lược dịch