太阳能

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太阳能,是太阳辐射的能量,可以以电能、热能或化学能的形式在技术上加以利用。太阳辐射是由于其温度约为5500°C而在太阳表面以黑体辐射形式出现的电磁辐射,最终可追溯到太阳内部的核聚变过程(氢燃烧)。 太阳能是人类标准的取之不尽用之不竭的可再生能源,可以直接使用(例如光伏系统或太阳能电池板)和间接使用(例如水力发电厂、风力涡轮机和生物质形式)。太阳能的使用是现代逆止器技术的一个例子。 到达地球表面的太...

太阳能

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太阳能,是太阳辐射能量,可以以电能、热能或化学能的形式在技术上加以利用。 太阳辐射是由于其温度约为 5500 °C 而在太阳表面以黑体辐射形式出现的电磁辐射,最终可追溯到太阳内部的核聚变过程(燃烧)。

太阳能是人类标准的取之不尽用之不竭的可再生能源,可以直接使用(例如光伏系统太阳能电池板)和间接使用(例如水力发电厂、风力涡轮机生物质形式)。 太阳能的使用是现代逆止器技术的一个例子。

强度

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到达地球表面的太阳辐射量在很大程度上取决于天气和太阳的位置。 由于地球轨道的偏心率,它在一年中波动了近 7%。 地球大气层极限处的平均太阳辐射强度约为1361 W/m²。 该值也称为太阳常数。 部分辐射能量被大气从固体(例如冰晶、灰尘)或液体悬浮颗粒以及气体成分散射和反射。 另一部分被大气吸收并在那里转化为热量。 其余的穿过大气层到达地球表面。 它在那里被部分反射,部分被吸收并转化为热量。 除其他外,这种能量可用于光合作用、光热学和光伏发电。 反射、吸收和透射辐射的百分比分布取决于大气各自的状态。 湿度、云量和光线穿过大气层的路径长度都会产生影响。 全球范围内,每天(基于 24 小时)撞击地球表面的辐射仍约为 165 W/m²(根据纬度、海拔高度和天气的不同会有相当大的波动)。 撞击地球表面的能量总量是人类能量需求的五千多倍。 最终,所有太阳能都以反射光和热辐射的形式释放回太空。

太阳能的使用

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从数量上来说,太阳能xxx的利用领域是地球变暖,使得近地表区域的生物以已知形式存在成为可能,其次是藻类和高等植物的光合作用。 大多数生物,包括人类,都直接(作为食草动物)或间接(作为食肉动物)依赖太阳能。 燃料建筑材料也来自它。 太阳能也是导致大气中气压差异导致风的原因。 地球的水循环也是由太阳能驱动的。

除了这些“自然”效应之外,还有越来越多的技术用途,尤其是在能源供应领域。 然而,在中世纪,太阳能已经用于制药或。 炼金术用于太阳能热蒸馏

借助太阳能技术,太阳能可以直接或间接地以多种方式使用:

直接用途包括:

间接地,太阳能用于:

  • 植物和植物废料的处理方式可以产生可用的液体(例如乙醇菜籽油)或气体(例如沼气,从中提纯甲烷)
  • 风力和水力发电厂发电
  • 被动太阳能使用暖房,减少寒冷季节的能源需求

太阳能的储存

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太阳辐射受每日和季节性波动的影响,从零到辐照度的xxx值约 1000 W/m²。 为了确保能源供应的必要安全性,总是需要额外的措施,如储能、控制技术或额外的系统,如燃料动力系统锅炉必备。

太阳能热系统使用不同类型的热储存。 对于热水设备,这些设备通常足以使用几天,因此 - 至少在夏季 - 也可以在夜间和恶劣天气期间提供足够的热量。 将夏季热量转移到冬季的长期储存在技术上是可行的,但仍然相对昂贵。

在太阳能热发电厂中,由镜子聚集的太阳辐射用于蒸发液体并使用蒸汽轮机发电。 蓄热器(例如熔盐罐)也可以在白天储存部分热量(损失低),以补偿短期的需求波动或在夜间驱动汽轮机。

在光伏电站中,电力是利用半导体效应产生的。 以这种方式产生的直流电要么直接用于隔离电网中的分散式发电(缓冲,例如使用蓄电池),要么通过逆变器馈入现有的交流电网。 在那里,可以通过分散式电池存储并转化为氢气和甲烷,然后在天然气网络中进行存储。

太阳能的潜力

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太阳能作为xxx的能源,每年向地球表面输送约1.5·10千瓦时的能量。 这一能量相当于 2010 年人类世界能源需求的 10,000 多倍(1.4 × 10 kWh/年)。

阳光谱的组成、日照持续时间和太阳光线落在地球表面的角度取决于时间、季节和纬度。 辐射能量也不同。 太阳能

也有人想到通过卫星捕获太阳能并将其传输到地球。 优点是地面上的能量密度更高,并且避免了昼夜波动。 由于为此需要付出巨大的努力,远远超过以往所有的空间技术,到目前为止,这些项目都没有实现。

辐射功率对入射角的依赖性

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地球表面的太阳辐射是影响天气以及区域和全球气候的主要因素。 热通量密度(辐射),即单位面积和时间段的辐射能量,取决于太阳辐射的角度。 与垂直入射相比,在平面角度下,每个区域撞击地面和加热地面的光子更少。 这由以下公式表示:

J = J 0 ⋅ sin ⁡ ( β )

这里 J 表示辐射功率, J 0 是垂直入射角的辐射功率, β 是相对于地平线的入射角。

光必须以平角穿过大气层的路径更长,这种效果会得到加强。

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词条目录
  1. 太阳能
  2. 强度
  3. 太阳能的使用
  4. 太阳能的储存
  5. 太阳能的潜力
  6. 辐射功率对入射角的依赖性

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