Artículos de ciencia y tecnología para estudiantes de primaria

La energía solar generalmente se refiere a la energía radiante de la luz solar. La reacción nuclear en la que el "hidrógeno" se convierte en "helio" dentro del sol libera continuamente enormes cantidades de energía, irradiando energía al espacio. Esta energía es la energía solar. Esta reacción de fusión nuclear dentro del sol puede durar entre miles de millones y miles de millones de años. La potencia de radiación emitida por el sol al espacio es de 3,8x10^23kW, de los cuales mil millones llegan a la atmósfera terrestre. El 30% de la energía solar que llega a la atmósfera terrestre es reflejada por la atmósfera, el 23% es absorbida por la atmósfera y el resto llega a la superficie terrestre con una potencia de 8.000 mil millones de kilovatios. Esto significa que la energía que incide el sol. La Tierra cada segundo equivale a la energía liberada al quemar 5 millones de toneladas de calor. A grandes rasgos, la energía solar es la fuente de gran parte de la energía de la tierra, como la energía eólica, la energía química, la energía potencial del agua, etc. La energía solar en sentido estricto se limita a la conversión directa de la energía de la radiación solar en luz, calor, electricidad y fotoquímica.

Los seres humanos tienen una larga historia de utilización de la energía solar. Ya en el Período de los Reinos Combatientes, hace 2.000 años, China sabía cómo utilizar espejos de acero de cuatro lados para enfocar la luz solar para la ignición. Utilice energía solar para secar productos agrícolas y secundarios. Con el desarrollo de los tiempos modernos, la utilización de la energía solar se ha generalizado cada vez más, incluida la utilización fototérmica de la energía solar, la utilización fotoeléctrica de la energía solar y la utilización fotoquímica de la energía solar. Hay dos formas de utilizar la energía solar: utilización pasiva (conversión fototérmica) y conversión fotoeléctrica. La generación de energía solar es una nueva forma de utilizar energía renovable.

Las células solares convierten la energía contenida en la luz solar en energía eléctrica mediante conversión fotoeléctrica. Los calentadores de agua solares utilizan el calor de la luz solar para calentar agua, y la energía solar se utiliza para desalinizar. agua de mar. En la actualidad, el uso de energía solar no es muy popular y el uso de energía solar para generar electricidad todavía tiene problemas como el alto costo y la baja eficiencia de conversión. Sin embargo, las células solares se han utilizado para proporcionar energía a los satélites artificiales.

Las células fotovoltaicas de silicio absorben principalmente la energía luminosa emitida por el sol. Las células fotovoltaicas de silicio se extraen principalmente de la arena y son desarrolladas por Bell Labs.

Según los registros, el ser humano utiliza la energía solar desde hace más de 3.000 años. El uso de la energía solar como fuente de energía y potencia tiene una historia de poco más de 300 años. Sólo recientemente se ha considerado realmente la energía solar como "una energía complementaria muy necesaria en el futuro próximo" y "la base de la futura estructura energética". Desde la década de 1970, la tecnología de la energía solar ha avanzado a pasos agigantados, y la utilización de la energía solar ha cambiado cada día que pasa. La historia del uso moderno de la energía solar se remonta a la invención del primer motor solar del mundo por el ingeniero francés Solomon de Cox en 1615. El invento es una máquina que utiliza energía solar para calentar aire para expandirlo y bombear agua. Entre 1615 y 1900 se desarrollaron en el mundo muchos dispositivos de generación de energía solar y algunos otros dispositivos de energía solar. Casi todos estos dispositivos de energía recogen la luz solar concentrándola y la potencia del motor no es grande. El fluido de trabajo es principalmente vapor de agua, que es caro y tiene poco valor práctico. La mayoría de ellos son desarrollados y fabricados por los propios entusiastas de la energía solar. Durante el siglo XX, la historia del desarrollo de la tecnología de energía solar se puede dividir a grandes rasgos en siete etapas.

Ventajas: (1) Universalidad: el sol brilla sobre la tierra, ya sea tierra u océano, ya sean montañas o islas, se puede desarrollar y utilizar directamente sin minería ni transporte. ?

(2) Inofensivo: El desarrollo y utilización de la energía solar no contaminará el medio ambiente y es una de las fuentes de energía más limpias. Esto es extremadamente valioso hoy en día, cuando la contaminación ambiental es cada vez más grave. ?

(3) Enorme: La energía de la radiación solar que llega a la superficie terrestre cada año equivale aproximadamente a 130 billones de toneladas de carbón estándar, que es la mayor fuente de energía que se puede desarrollar en el mundo hoy en día. ?

(4) A largo plazo: según el ritmo actual de energía nuclear generada por el sol, la capacidad de almacenamiento de hidrógeno es suficiente para durar miles de millones de años, y la vida de la Tierra es de aproximadamente miles de millones. de años. En este sentido, se puede decir que la energía del sol es inagotable. ?

Desventajas:?

(1) Dispersión: Aunque la cantidad total de radiación solar que llega a la superficie terrestre es grande, la densidad del flujo de energía es muy baja. En promedio, cerca del Trópico de Cáncer, cuando el clima está despejado en verano, la irradiancia de la radiación solar es mayor al mediodía. En un área de 1 metro cuadrado perpendicular a la dirección de la luz solar, la energía solar promedio recibida es de aproximadamente. 1000 W; si todo el día y la noche, el promedio anual es de solo 200 W, solo aproximadamente la mitad en invierno y solo aproximadamente 1/5 en días nublados, por lo que la densidad del flujo de energía es muy baja. Por lo tanto, cuando se utiliza energía solar, para obtener una determinada potencia de conversión, a menudo se requiere un conjunto de equipos de captación y conversión con un área considerable, lo cual resulta costoso.

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(2) Inestable: debido a las limitaciones de las condiciones naturales como el día y la noche, la estación, la latitud geográfica y la altitud, así como a la influencia de factores aleatorios como el cielo despejado, nublado, nublado y Cuando llueve, la radiación solar llega a una determinada superficie. El grado es intermitente y extremadamente inestable, lo que dificulta la aplicación a gran escala de la energía solar. Para hacer de la energía solar una fuente de energía sostenible y estable, y eventualmente una fuente de energía alternativa que pueda competir con las fuentes de energía convencionales, es necesario resolver el problema del almacenamiento de energía, es decir, almacenar la energía de la radiación solar en los días soleados tanto como sea posible. posible su uso por la noche o en días lluviosos, pero actualmente el almacenamiento de energía también es uno de los eslabones débiles en la utilización de la energía solar. ?

(3) Baja eficiencia y alto costo: el nivel de desarrollo actual de utilización de la energía solar es teóricamente factible y técnicamente maduro. Sin embargo, algunos dispositivos de utilización de energía solar no pueden competir económicamente con las fuentes de energía convencionales debido a su baja eficiencia y alto costo. En el futuro, el mayor desarrollo del aprovechamiento de la energía solar se verá limitado principalmente por limitaciones económicas. ?