Wykorzystanie energii

Wszechświat jest kolosalny. 28 miliardów lat świetlnych = 260 trylionów kilometrów stanowią widzialne części wszechświata. Droga mleczna – na niej znajduje się nasza galaktyka, która ma 100 tysięcy lat świetlnych. Galaktyka nasza krąży wokół czarnej dziury. W ramieniu drogi mlecznej są Słońce, gwiazdy, Orion oraz planety Układu Słonecznego.

Energia słońca zaliczana jest do niekonwencjonalnych źródeł energii. Energia promieniowania słonecznego to energia pochodząca z wnętrza Słońca, gdzie zachodzą reakcje jądrowe. Energia przekształca się w ciepło, które dociera do powierzchni Ziemi jako promieniowanie:
a) konwekcji,
b) elektromagnetyczne,
c) widzialne,
d) UV.

Energia słoneczna jest praktycznie niewyczerpywalna. Słońce produkuje 2,8*1023 kW/s, co stanowi zapotrzebowanie naszej planety na 2000 lat. Jest to energia nieszkodliwa dla Ziemi pod każdym względem. Energia pochodząca ze Słońca jest jednakże rozproszona. To, co dociera do Ziemi stanowi i tak więcej niż obecne zapotrzebowanie na energię. Słońce daje co rok więcej energii, niż zawierają jej wszystkie zasoby konwencjonalne na naszej planecie. Światło słoneczne jest nieograniczonym źródłem energii, jeśli tylko będziemy potrafili je racjonalnie pozyskać i wykorzystać. Promieniowanie słoneczne charakteryzowane jest przez:
a) promieniowanie słoneczne całkowite – jest to suma promieniowania bezpośredniego, rozproszonego, odbitego od podłoża/otoczenia,
b) napromieniowanie (nasłonecznienie) wyraża jednostkę promieniowania na jednostkę powierzchni w jednostkach czasu,
c) usłonecznienie – liczba godzin z wyraźną operacją słoneczną.
Uwarunkowania powodujące zmienne ilości docierania energii słonecznej do podłoża:
a) Naturalne – promieniowanie docierające do powierzchni ziemi zależy od:
- szerokości geograficznej i związanej z tym pory roku,
- pory dnia,
- pory roku,
- zapylenia atmosfery,
- optycznych właściwości powierzchni ziemi,
Dodatkowo wszechobecność promieniowania słonecznego rozwiązuje problem transportu energii – nie trzeba budować linii przesyłowych. Nie traci się dzięki temu energii przez infrastrukturę. Przeszkodą są natomiast i zmienne natężenia nawet przy bezchmurnym niebie. Konkluzją tego stanu rzeczy jest wniosek, iż najbardziej ekonomiczne jest wykorzystanie energii słonecznej przez lokalnych odbiorców.

b) Ekonomiczne:
a) wykorzystanie energii słonecznej w przyszłym stuleciu może wypełnić 20% ogólnych potrzeb ekonomicznych,
b) przeszkodą są koszty budowy heliostatów (przechwytują one energię słoneczną i przetwarzają ją w energię użytkową).

Koszty uzyskiwania energii wiążą się z instalacją, ich sprawnością, zajmowaniem coraz to nowych terenów. Heliostaty lepiej budować na terenach płaskich. Naukowcy wyliczyli, że energia pozyskiwana ze Słońca zajmuje 10% więcej powierzchni niż konwencjonalna. Całkowite zapotrzebowanie biorąc pod uwagę brak kopalń, hałd etc., bardzo się opłaca.

Sposoby wykorzystania energii pochodzącej od Słońca w starożytności:
a) przykłady z 4-go tysiąclecia przed naszą erą - do ogrzewania budynków (według Sokratesa były to tak zwane „słoneczne domy”),
b) w starożytności wykorzystywano energię słoneczną do koncentracji i odbicia słońca przez tarcze w czasie bitew.
Systemy pozyskiwania energii słonecznej:
a) metoda pasywna – wykorzystywana w gospodarce komunalno-bytowej w skali lokalnej, w ogrodnictwie, basenach. Kolektorami są elementy budynku;
b) aktywna – pozyskiwanie energii słonecznej jako promieniowania cieplnego i świetlnego poprzez metody średnio- i wysokotemperaturową, fotoenergetykę, kolektory słoneczne.

Kolektory słoneczne służą do przekształcania energii słonecznej w cieplną. Istnieją kolektory skupiające – jedna strona powierzchni jest wystawiona na działanie Słońca: przechwytuje ciepło, druga natomiast pochłania je i przerabia w inny rodzaj energii. W urządzeniach o bardzo wysokiej temperaturze czynnika roboczego promieniowanie pada prostopadle. Innym rodzajem kolektorów są kolektory płaskie – dzielimy je na powietrzne oraz cieczowe. Magazynowanie energii słonecznej jest problemem do dziś. Urządzenia do przetrzymywania energii to akumulatory. Istnieją akumulatory termiczne, które zmieniają temperaturę w zależności od promieniowania. Jako nośniki energii słonecznej mogą służyć: woda, warstwy ziemi, bloki skalne, cegły.

Kolektory słoneczne stosowane są przede wszystkim w:
a) USA,
b) Francji,
c) Niemczech,
d) Japonii,
e) Australii.
f) W mniejszej skali funkcjonowania - Bułgaria, Węgry, Rumunia.