Güneş enerjisini dönüştürme yöntemleri ve verimlilikleri

Güneş'in radyasyonu her zaman Dünya'ya enerji taşır. Bu aslında elektromanyetik enerjidir. Güneşten gelen elektromanyetik radyasyon spektrumu geniş bir yelpazede uzanır: radyo dalgalarından röntgenlere. Yoğunluğunun maksimum değeri görünür ışığa, yani spektrumun sarı-yeşil kısmına düşer. Genel olarak, güneş radyasyonu enerjisinin Dünya üzerindeki yaşamı, gezegenimizdeki iklim ve hava durumunu kontrol ettiği söylenebilir - Dünyadaki tüm canlı doğa varlığını Güneş'e borçludur.

Gerçek şu ki, Güneş'ten - Dünya atmosferinin üst katmanlarına, radyasyon şeklindeki güç sürekli olarak 174 petawatt (peta - 10 ila 15. derece) radyasyonu şeklinde gelir. Aynı zamanda, gelen enerjinin% 16'sı atmosferin üst katmanları tarafından emilir ve% 6'sı ondan yansıtılır. Hava koşullarına bağlı olarak, atmosferin orta katmanlarına% 20'ye kadar yansıtılır ve Güneş'ten gelen enerjinin yaklaşık% 3'ü emilir.

Böylece, atmosferimiz spektrumun önemli bir bölümünü dağıtır ve filtreler, ancak yüzeyine kızılötesi ve biraz ultraviyole şeklinde önemli bir kısım geçirir. Sonuç olarak, doğadaki su döngüsünü, bitkilerin fotosentezini gözlemleyebiliriz ve dünya yüzeyinin ortalama sıcaklığı yaklaşık 14 ° C'dir.

İnsanlığın bu enerjiyi neredeyse ve bilinçli olarak kullanmasına izin veren teknolojiye güneş enerjisi denir. Ve bu durum sağlam temeller olmadan değil, çünkü bilim adamlarına göre, Güneş'in dünya yüzeyinde kabul edilebilecek ve insanlar için yararlı bir forma dönüştürülebilen potansiyeli, bugün maksimum yılda yaklaşık 49,9 exajoule'dur (exa - 10 18'de) insanlığın mevcut ihtiyaçlarını 10.000'i aşan).

İklimin çok güneşli olmadığı Almanya'da bile, Güneş'ten ideal olarak elde edilebilecek enerji tüm ülkenin gereksinimlerinden 100 kat daha fazla olacaktır. Ve Avusturya'da, dünya yüzeyinin 1 metrekaresi başına yılda 1480 kWh'ye kadar. Ve bu enerjinin sadece% 50'si ülkede güneş yoğunlaştırıcılar tarafından alınmakta ve soğutucu odağını ısıtmaktadır.

Daha sonra, güneş enerjisini bugüne dönüştürmek için en kabul edilebilir yöntemlere bakalım ve bunları değerlendirelim performans katsayısı (COP).

Güneş kolektörü

Güneş kollektörleri, düşük sıcaklık tesisatlarıyla ilgili olmalarına rağmen, yine de yılda metrekare başına yaklaşık 1250 kWh enerji üretebilirler. Burada enerji, endüstriyel ısıtma ve sıcak su sağlama için uygun ısı şeklinde elde edilir.

Uygulamada, kurulum, görünür ışık ve kızılötesi radyasyona yakın olan enerjiyi ısıya dönüştürür, çünkü burada soğutucu, su ısıtılır. Isı alımı olmadığında (durgunluk), bu planın toplayıcıları suyu 200 ° C'ye kadar ısıtabilir.

Tesis, güneş radyasyonunu iyi emen ve ısıyı ısı ileten sisteme aktaran özel bir emici kaplamasına sahiptir. Seçici kaplama genellikle siyah nikel veya titanyum oksit püskürtmedir. Bu tür kurulumların ortalama verimliliği% 50'dir.

Parabolik silindir aynası

Parabolik silindirik aynalara dayanan tesisler, orta sıcaklıktaki tesislere aittir. Onlar metrekare başına 375 kWh elektrik ve termal enerji elde etmenizi sağlar. Böyle bir kurulumun odağı bir tüp (içinde soğutucu yağ olan yağ) veya bir fotoelektrik dönüştürücüdür. Tüpteki yağ burada 350 ° C'ye ve daha fazlasına ısıtılır.

Büyük bir elektrik santralinin işe alındığı bir parabolik silindir 50 metreye kadar bir uzunluğa sahiptir.Parabolik yoğunlaştırıcıların termal verimliliği 350 ° C'lik bir ısıtma ortam sıcaklığında% 73'e ulaşır. Bu tür kurulumların ortalama verimliliği% 20'ye ulaşır.

Heliostatik sistemler

Güneş sistemleri yüksek sıcaklık tesisatlarına aittir. Yılda metrekare başına 500 kWh elektrik enerjisi alırlar, ayrıca heliostatik üniteler termal enerji almayı mümkün kılar. Burada, sodyum ve gaz bazlı ısı taşıyıcı (termal tuzlu çift devreli sistem) ısıtılır. Birçok ayna güneş radyasyonunu yansıtır ve kulenin tepesinde bir soğutucu bulunan bir tanka yönlendirir. Bu tür sistemlerin verimliliği% 20'ye ulaşır.

Güneş pili

Güneş pilleri elektrik enerjisi kurulumlarıyla ilgilidir ve fotoelektrik dönüştürücüler yardımıyla yılda 250 kWh elektrik almayı sağlarlar. Verimliliği güneş bölgesindeki küçük bir eve elektrik sağlamak için yeterlidir, ayrıca küçük güneş panelleri yol işaretlerine, aydınlatma cihazlarına, sulama sistemlerine vb.

Bugün, güneş panellerinin verimliliği arzulanan çok şey bırakıyor, ortalama verimlilikleri nispeten düşük, yaklaşık% 10, ancak teknoloji sürekli olarak geliştiriliyor.

Ayrıca bakınız:Gemasolar 24 Saat Güneş Enerjisi Santrali ve Verimli Güneş Panelleri