• 太陽能

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    太陽能

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    太陽能,是太陽輻射能量,可以以電能、熱能或化學能的形式在技術上加以利用。 太陽輻射是由于其溫度約為 5500 °C 而在太陽表面以黑體輻射形式出現的電磁輻射,最終可追溯到太陽內部的核聚變過程(燃燒)。

    太陽能是人類標準的取之不盡用之不竭的可再生能源,可以直接使用(例如光伏系統太陽能電池板)和間接使用(例如水力發電廠、風力渦輪機生物質形式)。 太陽能的使用是現代逆止器技術的一個例子。

    強度

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    到達地球表面的太陽輻射量在很大程度上取決于天氣和太陽的位置。 由于地球軌道的偏心率,它在一年中波動了近 7%。 地球大氣層極限處的平均太陽輻射強度約為1361 W/m2。 該值也稱為太陽常數。 部分輻射能量被大氣從固體(例如冰晶、灰塵)或液體懸浮顆粒以及氣體成分散射和反射。 另一部分被大氣吸收并在那里轉化為熱量。 其余的穿過大氣層到達地球表面。 它在那里被部分反射,部分被吸收并轉化為熱量。 除其他外,這種能量可用于光合作用、光熱學和光伏發電。 反射、吸收和透射輻射的百分比分布取決于大氣各自的狀態。 濕度、云量和光線穿過大氣層的路徑長度都會產生影響。 全球范圍內,每天(基于 24 小時)撞擊地球表面的輻射仍約為 165 W/m2(根據緯度、海拔高度和天氣的不同會有相當大的波動)。 撞擊地球表面的能量總量是人類能量需求的五千多倍。 最終,所有太陽能都以反射光和熱輻射的形式釋放回太空。

    太陽能的使用

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    從數量上來說,太陽能xxx的利用領域是地球變暖,使得近地表區域的生物以已知形式存在成為可能,其次是藻類和高等植物的光合作用。 大多數生物,包括人類,都直接(作為食草動物)或間接(作為食肉動物)依賴太陽能。 燃料和建筑材料也來自它。 太陽能也是導致大氣中氣壓差異導致風的原因。 地球的水循環也是由太陽能驅動的。

    除了這些“自然”效應之外,還有越來越多的技術用途,尤其是在能源供應領域。 然而,在中世紀,太陽能已經用于制藥或。 煉金術用于太陽能熱蒸餾

    借助太陽能技術,太陽能可以直接或間接地以多種方式使用:

    直接用途包括:

    間接地,太陽能用于:

    • 植物和植物廢料的處理方式可以產生可用的液體(例如乙醇菜籽油)或氣體(例如沼氣,從中提純甲烷)
    • 風力和水力發電廠發電
    • 被動太陽能使用暖房,減少寒冷季節的能源需求

    太陽能的儲存

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    太陽輻射受每日和季節性波動的影響,從零到輻照度的xxx值約 1000 W/m2。 為了確保能源供應的必要安全性,總是需要額外的措施,如儲能、控制技術或額外的系統,如燃料動力系統鍋爐必備。

    太陽能熱系統使用不同類型的熱儲存。 對于熱水設備,這些設備通常足以使用幾天,因此 - 至少在夏季 - 也可以在夜間和惡劣天氣期間提供足夠的熱量。 將夏季熱量轉移到冬季的長期儲存在技術上是可行的,但仍然相對昂貴。

    在太陽能熱發電廠中,由鏡子聚集的太陽輻射用于蒸發液體并使用蒸汽輪機發電。 蓄熱器(例如熔鹽罐)也可以在白天儲存部分熱量(損失低),以補償短期的需求波動或在夜間驅動汽輪機。

    在光伏電站中,電力是利用半導體效應產生的。 以這種方式產生的直流電要么直接用于隔離電網中的分散式發電(緩沖,例如使用蓄電池),要么通過逆變器饋入現有的交流電網。 在那里,可以通過分散式電池存儲并轉化為氫氣和甲烷,然后在天然氣網絡中進行存儲。

    太陽能的潛力

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    太陽能作為xxx的能源,每年向地球表面輸送約1.5·10千瓦時的能量。 這一能量相當于 2010 年人類世界能源需求的 10,000 多倍(1.4 × 10 kWh/年)。

    陽光譜的組成、日照持續時間和太陽光線落在地球表面的角度取決于時間、季節和緯度。 輻射能量也不同。 太陽能

    也有人想到通過衛星捕獲太陽能并將其傳輸到地球。 優點是地面上的能量密度更高,并且避免了晝夜波動。 由于為此需要付出巨大的努力,遠遠超過以往所有的空間技術,到目前為止,這些項目都沒有實現。

    輻射功率對入射角的依賴性

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    地球表面的太陽輻射是影響天氣以及區域和全球氣候的主要因素。 熱通量密度(輻射),即單位面積和時間段的輻射能量,取決于太陽輻射的角度。 與垂直入射相比,在平面角度下,每個區域撞擊地面和加熱地面的光子更少。 這由以下公式表示:

    J = J 0 ? sin ? ( β )

    這里 J 表示輻射功率, J 0 是垂直入射角的輻射功率, β 是相對于地平線的入射角。

    光必須以平角穿過大氣層的路徑更長,這種效果會得到加強。

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    詞條目錄
    1. 太陽能
    2. 強度
    3. 太陽能的使用
    4. 太陽能的儲存
    5. 太陽能的潛力
    6. 輻射功率對入射角的依賴性

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