Реферат по физике использование энергии солнца на земле по физике

Обновлено: 02.07.2024

Солнце - небесное светило, которое освещает Землю и позволяет нам видеть. Ведь свет идет по большей части именно от Солнца, благодаря чему, люди могут наблюдать за пространством своего обитания. С давних времен люди искали возможности использовать не только тепло и свет от этого светила, но и отыскать другие способы преобразования солнечной энергии.

Наиболее распространенным методом является создание солнечных электростанций, которые могут преобразовать получаемый свет и тепло и электричество. Конечно, тут существуют некоторые ограничения, которые обуславливаются переменной облачностью и другими факторами. На данный период существуют возможности запустить такие электростанции в космос, где проблемы облачности не существует, но современные технологии не могут сделать такие космические станции рентабельными.

Поэтому люди по большей части занимаются земными солнечными электростанциями, которые могут быть и промышленными и бытовыми, то есть частными. Для того чтобы обеспечить электроэнергией жилой дом, вполне достаточно установить на крыше солнечные панели в относительно небольшом количестве. Речь может идти не только о частном доме, но и о городском многоквартирном и такая практика существует в Европе, где на крышах городских домов устанавливают солнечные панели, которые обеспечивают какую-то часть энергоснабжения.

На практике использование солнечной энергии сейчас не приносит огромной выгоды, но этот вектор получения энергии является более чем актуальным. Ведь со временем люди начинают потреблять больше энергии. Больше людей пользуется электроприборами, а сами приборы становятся более затратными в смысле использования электричества.

Поэтому, если каждый будет использовать для себя солнечные панели, такой вариант будет выходом из задачи обеспечить каждого человека нужным количеством энергии. Тем не менее, культура такого самообеспечения до сих пор не является развитой. Для этого требуется дополнительное техническое и культурное развитие человечества, которое может наблюдаться в не самой близкой перспективе, хотя и не выглядит чем-то заоблачным.

Именно солнце определяет существование и развитие всего живого на Земле. Как говорят ученые, возникновение живых организмов обуславливается практически идеальным расположением нашей планеты. Если бы Земля была немного ближе или дальше, то живые организмы тут не могли бы существовать.

Тем не менее, мы, если возможно так сказать, выиграли в космической лотерее и можем существовать на этой планете. Более того, мы можем пользоваться энергией солнца.

Ранее люди использовали солнечное тепло и свет довольно примитивно, в основном для сельского хозяйства или нагревания чего-либо. Сейчас ситуация поменялась и технические достижения позволяют применять более современные методики, в частности механизмы, которые позволяют собирать и преобразовывать солнечную энергию. Помимо этого тенденции к развитию экологических методов получения полезной энергии для человеческих потребностей, делают этот способ довольно популярным.

Единственным недостатком такого способа является зависимость от погодных условий. Как нетрудно понять, если погода является облачной, то солнечные установки перестают работать. Тем не менее и этот недостаток нивелируется современными учеными, которые создают специальные аккумуляторы, позволяющие работать более эффективно вне зависимости от погоды.

В завершение следует отметить возможность прямого использования солнечной энергии. К примеру, для нагрева воды. Для этой цели просто используются разнообразные емкости, которые нагреваются на открытом воздухе и могут поставлять воду в систему водоснабжения.

Как использовать энергию Солнца?

Для получения энергии человечество в основном опустошает запасы угля, нефти и газа, которых с каждым днем становится все меньше. Использование атомной энергии сопряжено с огромными рисками и несет огромную опасность для окружающей среды. Поэтому над увеличением использования энергии солнца на Земле работают ученые всех стран мира.

Рис. 1. Солнце — светящийся.

Солнечное излучение достигает Землю всего за 480 сек.

Сколько энергии от Солнца можно получить

Солнце посылает в сторону Земли 20 миллионов эксаджоулей (ЭДж) в год. 1 ЭДж=10 18 Дж. На Земле поступает примерно 25%. Из этой энергии 70% поглощается атмосферой, отражается и теряется. Непосредственно на поверхность Земли доходит 1,54 миллиона эксаджоулей в год. Эта величина превышает в 5 раз весь запас энергии углеводородного топлива (уголь, нефть, газ), накопленный на Земле за миллионы лет. Большая часть энергии на поверхности нашей планеты превращается в тепло. Тепло греет землю, воду и воздух. На это тратится малая часть поступившей энергии. Например, растения потребляют всего 0,5% от поступившей солнечной энергии. Таким образом, резервы энергии, которые человечество может использовать вместо сжигания углеводородов, поистине безграничны.

Примеры использования энергии Солнца на Земле

Самым простым примером использования солнечной энергии является летний душ на даче, в котором вода нагревается благодаря Солнцу. Солнечная энергия сегодня используется в таких сферах жизнедеятельности, как:

Энергоснабжение частных домов, пансионатов, санаториев;
Энергоснабжение населённых пунктов, находящихся вдали от городской инфраструктуры;
Сельское хозяйство;
Космонавтика;
Экотуризм;
Уличное освещение, декоративная подсветка на дачных участках;
Жилищно-коммунальное хозяйство;
Зарядные устройства (зарядка калькуляторов, часов, мобильных гаджетов).

Еще недавно эти технологии применялись только в военной сфере и космонавтике. С помощью фотоэлементов на солнечных батареях снабжались энергией спутники и наземные специальные объекты.

Рис. 2. Космический аппарат с солнечными батареями.

Сейчас солнечная энергетика стала использоваться в быту и промышленном производстве. Сегодня часто можно встретить гелиосистемы в южных регионах. Чаще всего они используются в частном секторе, а также в мелком туристическом бизнесе (санатории, дома отдыха и т. п.).

Как сегодня используется солнечная энергия

Энергию солнечного излучения преобразовывают на Земле в тепловую и электрическую энергии с помощью пассивных и активных систем. К пассивным системам относятся здания, при строительстве которых применяют стройматериалы, которые эффективно поглощают энергию солнечной радиации. В свою очередь, к активным системам относятся тепловые коллекторы, преобразовывающие солнечную радиацию в энергию, а также фотоэлементы, конвертирующие ее в электричество.

Солнечные батареи

Полупроводниковые элементы (кремниевые пластины, Si) генерируют электрический ток при попадании на них солнечного света, благодаря фотоэффекту который открыл Альберт Энштейн. Набор из большого числа пластин фотоэлементов образует солнечную батарею. Такие фотоэлектрические преобразователи легко использовать, так как они имеют небольшой вес, просты в обслуживании, а также являются достаточно эффективными в качестве преобразователей солнечной мощности. Работы над повышением коэффициента полезного действия (кпд) солнечных батарей ведутся непрерывно. Если в середине прошлого века их кпд составлял 1%, то сейчас он достигает 15%.

Рис. 3. Солнечные батареи на крышах домов или на земле.

К 2020 году Китай планирует разместить в космосе солнечную электростанцию.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, как с помощью пассивных и активных систем энергия солнечного излучения преобразовывается в тепловую и электрическую энергии. Солнечные батареи на базе полупроводниковых элементов позволяют создавать экологически чистые электростанции особенно в регионах с большим количеством солнечных дней. На основе этой информации можно подготовить доклад “Использование энергии Солнца на Земле”. Для презентации доклада в классе можно продемонстрировать работу фотоэлемента, например, с помощью фотоэкспонометра.

В современном мире все большую популярность находит использование энергии солнечного света. Если раньше его использовали дачники для нагрева душа, то сейчас его использую в работе космических кораблей и добывании электричества. Системы, созданные на принципе взаимодействия с солнечным светом, делят на пассивные и активные.

К первым относятся так называемые солнечные здания, которые строятся с учетом всех особенностей климатической зоны. Такие системы позволяют максимально эффективно использовать солнечный свет, что позволяет окупить энергозатраты. Это является очень перспективным случаем, позволяющим отдельным зданиям работать автономно, используя только фотоны.

Активными системами называют аккумуляторы, коллекторы, различные трубопроводы для подачи тепла.

Для преобразования света, исходящего от звезды, в электрический ток используют фотоэлементы - специальные устройства, имеющие на своей поверхности полупроводники. Фотоны света, ударяясь о поверхность фотоэлемента, приводят электроны в движение, которые создают электрический ток. Огромный плюс в том, что во время работы фотоэлементов не протекает химических реакций, что существенно увеличивает время эксплуатации фотоэлемента. Кроме того, они легкие, удобны и просты в обслуживании и по мере развития технологий их КПД постоянно повышается.

Солнечные установки имеют целый ряд преимуществ, таких как:

бесплатность и неисчерпаемость ресурсов;
безопасность;
автономность;
долговечность;
простота обслуживания;
экономичность.

В Европе уже многие предприниматели и частники начинают создавать целые солнечные фермы по выработке большого тока. Такие фермы окупают себя очень быстро, что говорит о том, что будущее человечества - в использовании энергии солнца как главного производительного ресурса.

Использование энергия солнца на земле доклад

Древние язычник в далекие времена воспринимали наше Солнце словно божество. Ему поклонялись и отдавали дань уважения. Конечно, прошло время, цивилизация продвинулась вперед и вот уже в XIX-XX веках ученые начали изучать солнечную энергию, и применять еехозяйственной сфере. Ученые создавали солнечные панели, которые могли принять и использовать энергию Солнца, это стало не только большим прорывом для человечества, это стало толчком, для новых важных открытий. Всем известно, что Солнце издает большое количество энергии. Этой энергии хватит, чтобы обеспечить нашу планету электричеством на долгие годы. С помощью солнечных батарей, мы можем получать эту энергию для своих нужд. С каждым годом такие батареи изменяют и усовершенствуют. На сегодняшний день эта промышленность еще не особо развита, но скорее всего, в будущем, солнечная энергия займет одно из первых мест в энергетике.

Все мы знаем, что Солнце неиссякаемый и первоначальный источник всех энергетических процессов. Его энергия, достигая Земли, превращается в тепло. Именно благодаря Солнцу обогреваются реки, воздух и земля. Но много тепла теряется и в космосе. Энергии Солнца вполне хватит, чтобы покрыть все потребления населения. Самое главное при этом, что использование солнечной энергии достаточно безопасный процесс для природы и всего живого вокруг. Сама по себе, солнечная энергия чистая в экологическом плане, атомные электростанции намного больше приносят вреда Земле, чем энергия солнца. Конечно, при использовании солнечной энергии возникают различные проблемы. Достаточно знать о том, что Солнце светит только днем, то есть энергия будет поступать только в дневное время. Поэтому необходимо придумать процесс накопления энергии днем, чтобы спокойно использовать ее ночью.

В каких же сферах все-таки применяют солнечную энергию? В первую очередь, это летний дачный душ, в котором бак воды нагревают солнечные лучи. Солнечные коллекторы, набирающие популярности на сегодняшний день, дают возможность обогреть целый дом. От таких коллекторов можно не только получить тепло, но еще и зарядить телефон, подогреть воду в баке, и получить свет. Большим спросом пользуется энергия солнца в народном хозяйстве. Ею обогревают ангары, парники и многие другие постройки. Увеличивается энергоснабжение больниц и спортивных учреждений. Отличным вариантом в применении солнечной энергии стало освещение улиц и городских объектов. Многие бытовые нужды решаются с помощью солнечных коллекторов и батарей. Солнечные установки имеют больше преимуществ, чем недостатков.

В первую очередь их использование безопасно и бесконечно, они полностью автономны, долговечны и стабильны. Конечно, стоят они не дешево, но их цена со временем окупится, и будет только радовать. С каждым годом человечество придумывает все новые, и новые способы использовать солнечную энергию. Если не так давно ее использовали только для обогрева дома, то теперь вырабатывают электричество, для подачи не только света, но и воды в большие населенные пункты. Создаются и усовершенствуются гелиосистемы, с помощью которых в районах, чаще всего это пустыни и степи, где солнце светит постоянно, можно установить электростанцию и получать электричество. Благодаря этому неприспособленные к жизни места, станут заселенными, построятся дома, появится электричество и водопровод. Энергия будет использоваться на все нужды населения.

Уже сегодня во многих странах установлены и используются солнечные батареи. В странах Азии, Египте и Турции прекрасно пользуются солнечной энергией. Люди надеются, что в скором времени это приобретет большого использования и станет доступно многим людям, ведь это не только экономит затраты на отопление и электроэнергию, это еще и не приносит вред нашему здоровью.

Использование энергия солнца на земле

Море Лаптевых располагается в северной части России в сибирском регионе и прилегает к Северному Ледовитому Океану. В водах моря находится множество островов, при этом море Лаптевых является единственным морем России,

Махачкала - столица Дагестана, город в котором проживают очень отзывчивые и гостеприимные люди. Численность населения на сегодняшний день составляет более 600 000 тысяч человек. Большую часть населения занимают молодые семьи.

Фонд социального страхования представляет собой структуру, являющуюся внебюджетной и государственной. Данный фонд создан для того, чтобы обеспечить обязательное социальное страхование граждан страны.

Преобразование солнечной энергии в электричество - наиболее перспективное направление возобновляемой энергетики. Анализ характеристик солнечных электростанций: основные проблемы. Оценка масштабов солнечной энергетики, применение кремниевых фотоэлементов.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	16.04.2010
Размер файла	9,5 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Использование энергии солнца

Преобразование солнечной энергии в электричество является наиболее перспективным направлением возобновляемой энергетики. Солнечная энергия при этом широко доступна, обладает практически безграничными ресурсами и при ее фотоэлектрическом преобразовании не происходит загрязнения окружающей среды.

Однако, анализ характеристик солнечных электростанций, работающих в составе отдельных энергетических систем, показывает их низкую эффективность. И дело здесь не только в высокой стоимости преобразователей, но и в непредсказуемости, неуправляемости выработки энергии такими источниками. Поэтому для надежности снабжения энергией потребителей необходимо резервирование мощностями обычных электростанций, работающих на органическом топливе, или аккумулирование энергии различными способами с явными потерями.

Расчеты показывают, что для увеличения выработки электроэнергии в два раза необходимо увеличить установленную мощность фотоэлементов в четыре раза. Наращивая, таким образом, установленную мощность фотоэлементов можно довести долю выработки солнечной электроэнергии до 60% от нынешней. Однако стоить это будет очень дорого.

Другой проблемой солнечной энергетики является высокая сезонная зависимость количества выработки энергии, в особенности на высоких широтах. Коренным способом улучшения технико-экономических показателей солнечных фотоэлектростанций является размещение их в местах с высокими годовыми потоками солнечной энергии и на широтах ниже 35 градусов.

Экономический анализ показывает, например, что размещение их в пустынях Северной Африки и передача энергии в Европу может привести к 3 - 4-х кратному повышению эффективности капиталовложений по сравнению с размещением таких же мощностей в Центральной Европе. Очевидно, что для повышения эффективности солнечной энергетики необходимо объединить большое количество солнечных электростанций, расположенных вокруг Земного шара в экваториальных областях, в единую кольцевую энергетическую систему.

Первая очередь ГКЭС может быть размещена в северной части пояса наибольшей солнечной освещённости, между 15 и 35 градусами северной широты. Южная часть этого пояса расположена между 15 и 20 градусами северной широты на суше и в экваториальных зонах океана, она наиболее приемлема в связи с меньшими сезонными колебаниями продолжительности дня. Местоположение отдельных электростанций будет выбираться на основе анализа погодных условий в конкретном месте. Создание второй очереди ГКЭС в южном поясе и объединение ее в единую систему с первой очередью позволит устранить сезонные колебания мощности и уменьшит погодную зависимость выработки электроэнергии.

На территории этих поясов солнце присутствует свыше 3000 часов в год. Около 80% площади северного пояса занимают неиспользуемые и малоиспользуемые земли пустынь и водная поверхность океанов. Площадь только одного пояса, которую можно использовать для установки фотоэлементов, составляет около 20-40 млн. кв.км.

Для оценки возможных масштабов солнечной энергетики, предположим, что первая очередь ГКЭС к 2050 г. в целях предотвращения экологического кризиса должна будет заменить собой мировой парк тепловых электростанций. Согласно прогнозам годовая производительность должна будет составлять к этому году около 20-25 трлн. кВт. час электроэнергии. Расчеты показывают, что для выработки такого количества энергии потребуется более 65 тыс. кв.км фотоэлементов с суммарной пиковой мощностью около 12 500 ГВт. Они заменят собой около 6000 ГВт мощности тепловых электростанций, необходимых для выработки того же количества энергии (для сравнения суммарная установленная мощность всех электростанций в мире в 2001 г. составляла около 3400 ГВт)

Для преобразования энергии солнечного излучения могут использоваться кремниевые фотоэлементы. Запасов сырья достаточно для их производства в любых количествах, так как кремний - один из самых распространенных химических элементов на Земле. Технологии изготовления кремниевых фотоэлементов развиваются быстрыми темпами. Ожидается, что уже к 2030 году стоимость кремниевых фотоэлементов может снизиться до 0,5 дол/Вт, а удельная мощность солнечных модулей достигнет уровня 200-250 Вт/кв. м. Предполагается, что к 2030 году в мире фотоэлектрические установки будут вырабатывать 1000 ТВт. час электроэнергии в год, а цена единицы их мощности прогнозируется около 1 евро/Вт.

Большими перспективами для применения в ГКЭС обладают концентрационные модули, использующие высокоэффективные каскадные гетероструктурные фотоэлементы. Ожидается, что к 2030 году эффективность преобразования каскадных фотоэлементов на гетероструктурах может достигнуть 50%. Их относительно высокая конструктивная сложность не будет иметь значения в условиях массового производства. Концентрационные модули будут использоваться на суше, на территориях с низкой долей рассеянного излучения.

Подобные документы

Солнечная энергетика. История развития солнечной энергетики. Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения. Достоинства и недостатки использования солнечной энергетики. Типы фотоэлектрических элементов. Технологии солнечной энергетики.

реферат [19,4 K], добавлен 30.07.2008

Энергия солнца, ветра, вод, термоядерного синтеза как новые источники энергии. Преобразование солнечной энергии в электрическую посредством использования фотоэлементов. Использование ветродвигателей различной мощности. Спирт, получаемый из биоресурсов.

реферат [20,0 K], добавлен 16.09.2010

Использование солнечного излучения для получения энергии. Преобразование ее в теплоту и холод, движущую силу и электричество. Применение технологий и материалов для обогрева, охлаждения, освещения здания и промышленных предприятий за счет энергии Солнца.

презентация [457,4 K], добавлен 25.02.2015

Количество солнечной энергии, попадающей на Землю, ее использование человеком. Способы пассивного применения солнечной энергии. Солнечные коллекторы. Технологический цикл солнечных тепловых электростанций. Промышленные фотоэлектрические установки.

презентация [3,3 M], добавлен 06.12.2015

Вольтамперная характеристика фотоэлемента. Анализ изменения эффективности различных типов полупроводниковых преобразователей солнечной энергии. Изучение параметров органических и гибридных фотоэлементов. Концепция объемного и планарного гетеро-перехода.

презентация [2,0 M], добавлен 25.11.2014

Возрастание интереса к проблеме использования солнечной энергии. Разные факторы, ограничивающие мощность солнечной энергетики. Современная концепция использования солнечной энергии. Использование океанской энергии. Принцип действия всех ветродвигателей.

реферат [57,6 K], добавлен 20.08.2014

Потенциальные возможности солнечной энергии, способы ее аккумулирования и преобразования в энергию, необходимую человеку для производственных и бытовых нужд. Развитие возобновляемой энергетики в России и на Урале. Установка солнечных батарей на зданиях.

Читайте также: