Inafasiriwa moja kwa moja kutoka kwa Wikipedia ya Kiingereza na Tafsiri ya Google

Nishati ya jua

Chanzo cha nguvu za jua za dunia: Sun

Nishati ya jua ni mwanga mkali na joto kutoka kwa jua ambalo linaunganishwa kwa kutumia teknolojia mbalimbali zinazoendelea kama vile joto la jua , picha za klavoltajia , nishati ya jua ya joto , usanifu wa nishati ya jua , mimea ya maji ya chumvi iliyosafishwa na photosynthesis ya bandia . [1] [2]

Ni chanzo muhimu cha nishati mbadala na teknolojia zake zinajulikana kwa kiasi kikubwa kama jua kali au jua kali kulingana na jinsi wanavyoweza kukamata na kusambaza nishati ya jua au kuibadilisha kuwa nguvu za jua . Mbinu za jua za jua zinajumuisha matumizi ya mifumo ya photovoltaic , kujilimbikizia nguvu ya jua na joto la maji ya jua ili kuunganisha nishati. Mbinu za jua za jua ni pamoja na kuelekeza jengo kwa jua, kuchagua vifaa na misafa ya joto nzuri au mali zinazoenea, na kutengeneza nafasi zinazozunguka hewa .

Ukubwa mkubwa wa nishati ya nishati ya jua inapatikana kuwa chanzo kikubwa cha umeme. Programu ya Maendeleo ya Umoja wa Mataifa katika Tathmini ya Nishati ya Dunia ya 2000 iligundua kwamba uwezo wa kila mwaka wa nishati ya jua ilikuwa 1,575-49,837 exajoules (EJ). Hii ni mara kadhaa kubwa kuliko matumizi ya nishati ya dunia nzima , ambayo ilikuwa 559.8 EJ mwaka 2012. [3] [4]

Mwaka 2011, Shirika la Nishati la Kimataifa linasema kuwa "maendeleo ya teknolojia za nishati ya jua za bei nafuu, zisizo na nguvu na za jua zitakuwa na manufaa makubwa ya muda mrefu.Itaongeza usalama wa nishati ya nchi kwa kutegemea rasilimali za asili, zisizotumika na nyingi zinazoingizwa, kuimarisha uimarishaji , kupunguza uharibifu wa mazingira, kupunguza gharama za kupunguza joto la joto , na kuweka bei za mafuta ya chini chini ya vinginevyo. Faida hizi ni za kimataifa.Hivyo gharama za ziada za motisha kwa ajili ya kupelekwa mapema zinapaswa kuchukuliwa uwekezaji wa kujifunza; unahitaji kuwa pamoja sana ". [1]

Yaliyomo

Uwezekano

Karibu nusu ya nishati ya jua inayoingia inakaribia uso wa dunia.
Wastani wa uharibifu . Eneo la nadharia ya dots ndogo nyeusi ni ya kutosha kutoa mahitaji ya jumla ya nishati ya dunia ya 18 TW na nguvu ya jua.

Dunia inapata petawatts 174 (PW) ya mionzi inayoingia ya jua ( insolation ) kwenye anga ya juu. [5] Takriban asilimia 30 huonekana nyuma kwenye nafasi wakati wengine wote hupatikana na mawingu, bahari na mashambani ya ardhi. Wigo wa mwanga wa nishati ya jua kwenye uso wa Dunia huenea zaidi kwenye safu inayoonekana na karibu-infrared na sehemu ndogo katika karibu-ultraviolet . [6] Wengi wa wakazi wa dunia wanaishi katika maeneo yenye uharibifu wa Watermark 150-300 / m², au 3.5-7.0 kWh / m² kwa siku. [ citation inahitajika ]

Mionzi ya jua inachukuliwa na ardhi ya ardhi, bahari - ambayo inafunika 71% ya dunia - na anga. Joto la moto ambalo lina maji ya uvukizi kutoka bahari huongezeka, na kusababisha mzunguko wa anga au convection . Wakati hewa inafikia urefu wa juu, ambapo hali ya joto ni ya chini, mvuke wa maji hupanda mawingu, ambayo huwa mvua kwenye uso wa dunia, kukamilisha mzunguko wa maji . Joto la latency la maji condensation huongeza convection, huzalisha matukio ya anga kama vile upepo, baharini na kimbunga . [7] Jua la jua lililofungwa na bahari na mashimo ya ardhi huhifadhi uso kwa wastani wa joto la 14 ° C. [8] Kwa photosynthesis , mimea ya kijani kubadilisha nishati ya jua katika nishati iliyohifadhiwa, inayozalisha chakula, kuni na mimea ambayo mafuta yanayotokana na mafuta. [9]

Nishati ya nishati ya nishati ya jua inayotumiwa na anga ya dunia, bahari na mashimo ya ardhi ni takriban 3,850,000 ya exajoules (EJ) kwa mwaka. [10] Mwaka wa 2002, hii ilikuwa nishati zaidi katika saa moja kuliko ulimwengu uliotumiwa mwaka mmoja. [11] [12] Photosynthesis inakamata takribani 3,000 EJ kwa mwaka katika biomass. [13] Kiasi cha nishati ya jua inayofikia uso wa sayari ni kubwa kiasi kwamba mwaka mmoja ni zaidi ya mara mbili zaidi kama itakavyopatikana kutoka kwenye rasilimali zote za Dunia ambazo hazizimiweke kwa makaa ya mawe, mafuta, gesi asilia, na uranium iliyopangwa pamoja, [14]

Kila mwaka nishati ya jua na matumizi ya binadamu 1
Solar 3,850,000 [10]
Upepo 2,250 [15]
Uwezo wa majani ~ 200 [16]
Matumizi ya nishati ya msingi 2 539 [17]
Umeme 2 ~ 67 [18]
1 Nishati iliyotolewa katika Exajoule (EJ) = 10 18 J = 278 TWh
2 Matumizi kama ya mwaka 2010

Nishati ya nishati ya jua inayoweza kutumika na wanadamu inatofautiana na kiasi cha nishati ya jua iliyopo karibu na uso wa sayari kwa sababu sababu kama vile jiografia, tofauti wakati, kifuniko cha wingu, na ardhi inayopatikana kwa binadamu hupunguza kiasi cha nishati ya jua wanaweza kupata.

Jiografia huathiri uwezo wa nishati ya jua kwa sababu maeneo yaliyo karibu na equator yana kiasi kikubwa cha mionzi ya jua. Hata hivyo, matumizi ya photovoltaics ambayo yanaweza kufuata nafasi ya jua inaweza kuongeza uwezo mkubwa wa nishati ya jua katika maeneo ambayo ni mbali na equator. [4] Muda wa kutofautiana huathiri uwezo wa nishati ya jua kwa sababu wakati wa usiku kuna mionzi ya jua kidogo juu ya uso wa Dunia kwa paneli za jua kupata. Hii inapunguza kiasi cha nishati ambazo paneli za jua zinaweza kunyonya kwa siku moja. Vifuniko vya wingu vinaweza kuathiri uwezekano wa paneli za jua kwa sababu mawingu huzuia mwanga unaoingia kutoka jua na kupunguza mwanga inapatikana kwa seli za jua.

Aidha, upatikanaji wa ardhi una athari kubwa juu ya nishati ya jua iliyopatikana kwa sababu paneli za jua zinaweza kuanzishwa tu kwenye ardhi ambayo haitumiwi na inapatikana kwa paneli za jua. Majumba yameonekana kuwa mahali pazuri kwa seli za jua, kama watu wengi wamegundua kwamba wanaweza kukusanya nishati moja kwa moja kutoka kwa nyumba zao kwa njia hii. Maeneo mengine ambayo yanafaa kwa seli za jua ni nchi ambazo hazitumiwi kwa biashara ambapo mimea ya jua inaweza kuanzishwa. [4]

Teknolojia ya jua inaonekana kuwa hai au hai kulingana na njia ya kukamata, kubadilisha na kusambaza jua na kuwezesha nishati ya jua kuunganishwa katika viwango tofauti duniani kote, hasa kulingana na umbali kutoka kwa usawa. Ingawa nishati ya jua inahusu hasa matumizi ya mionzi ya jua kwa ajili ya mwisho, nguvu zote zinazoweza kurejeshwa, isipokuwa nguvu za kioevu na nguvu za Tidal , hupata nishati zao moja kwa moja au moja kwa moja kutoka kwa jua.

Mbinu za nishati ya jua za kutumia jua za photovoltaics, nguvu za nishati ya jua , watozaji wa nishati ya jua , pampu, na mashabiki wa kubadilisha jua kuwa matokeo ya manufaa. Mbinu za jua za jua ni pamoja na kuchagua vifaa na mali nzuri ya mafuta, kubuni maeneo ambayo huzunguka hewa, na kutaja nafasi ya jengo kwa jua. Teknolojia za jua zinazoongeza nguvu huongeza ugavi wa nishati na huchukuliwa kuwa teknolojia za ugavi , wakati teknolojia za jua zisizo za jua hupunguza haja ya rasilimali nyingine na kwa ujumla huchukuliwa kama teknolojia za upande wa mahitaji. [19]

Mwaka wa 2000, Mpango wa Umoja wa Mataifa wa Maendeleo , Idara ya Umoja wa Mataifa ya Mambo ya Uchumi na Jamii, na Halmashauri ya Nishati ya Dunia ilichapisha makadirio ya nishati ya jua inayoweza kutumika na wanadamu kila mwaka ambayo ilizingatia mambo kama vile kufuta, kifuniko cha wingu na nchi ambayo hutumiwa na wanadamu. Makadirio yaligundua kwamba nishati ya jua ina uwezo wa kimataifa wa EJ 1,575-49,837 kwa mwaka (angalia meza hapa chini) . [4]

Uwezo wa nishati ya jua ya kila mwaka na eneo (Exajoules) [4]
Mkoa Marekani Kaskazini Amerika ya Kusini na Caribbean Ulaya Magharibi Ulaya ya Kati na Mashariki Umoja wa zamani wa Urusi Mashariki ya Kati na Afrika Kaskazini Afrika Kusini mwa Jangwa la Sahara Asia ya Pasifiki Asia ya Kusini Asia iliyopangwa katikati Pacific OECD
Kima cha chini 181.1 112.6 25.1 4.5 199.3 412.4 371.9 41.0 38.8 115.5 72.6
Upeo 7,410 3,385 914 154 8,655 11,060 9,528 994 1,339 4,135 2,263
Kumbuka:
  • Jumla ya uwezo wa nishati ya jua ya kila mwaka ya jua ni sawa na 1,575 EJ (chini) hadi 49,837 EJ (kiwango cha juu)
  • Takwimu zinaonyesha mawazo ya jua ya wazi ya anga ya kila mwaka, kibali cha anga cha wastani cha kila mwaka, na eneo la ardhi linaloweza kupatikana. Takwimu zote zinazotolewa katika Exajoules.

Uhusiano wa kiasi cha uwezekano wa jua duniani dhidi ya matumizi ya nishati ya msingi ya dunia:

  • Uwiano wa uwezo dhidi ya matumizi ya sasa (402 EJ) kama ya mwaka: 3.9 (chini) hadi 124 (kiwango cha juu)
  • Uwiano wa uwezekano wa matumizi na makadirio ya 2050 (590-1,050 EJ): 1.5-2.7 (chini) hadi 47-84 (kiwango cha juu)
  • Uwiano wa uwezekano wa matumizi na makadirio ya 2100 (880-1,900 EJ): 0.8-1.8 (chini) hadi 26-57 (kiwango cha juu)

Chanzo: Mpango wa Maendeleo ya Umoja wa Mataifa - Tathmini ya Nishati ya Dunia (2000) [4]

Nishati ya joto

Teknolojia ya jua ya mafuta inaweza kutumika kwa ajili ya kupokanzwa maji, nafasi inapokanzwa, baridi ya nafasi na mchakato wa joto la kizazi. [20]

Marekebisho mapema ya kibiashara

Mwaka wa 1878, katika Exhibition Universal huko Paris, Augustin Mouchot alifanikiwa kuonyesha injini ya mvuke ya jua, lakini hakuweza kuendelea maendeleo kwa sababu ya makaa ya mawe nafuu na mambo mengine.

1917 kuchora Patent ya ushuru wa jua wa Shuman

Mnamo mwaka wa 1897, Frank Shuman , mvumbuzi wa Marekani, mhandisi na waanzilishi wa nishati ya jua, alijenga injini ndogo ya jua ya maandalizi ya nishati ya jua ambayo ilifanya kazi kwa kutafakari nishati ya jua kwenye masanduku ya mraba yaliyojaa ether ambayo ina kiwango cha chini cha kuchemsha kuliko maji, na imefungwa ndani na nyeusi mabomba ambayo kwa upande mwingine injini ya injini ya mvuke. Mnamo mwaka wa 1908 Shuman aliunda Sun Power Company na nia ya ujenzi wa mimea kubwa ya nishati ya jua. Yeye, pamoja na mshauri wake wa kiufundi ASE Ackermann na mwanafizikia wa Uingereza Sir Charles Vernon Boys , [ kutafakari inahitajika ] ilianzisha mfumo bora kwa kutumia vioo kutafakari nishati ya jua juu ya masanduku ya ushuru, kuongeza uwezo wa joto kwa kiwango ambacho maji inaweza sasa kutumika badala ya ether . Shuman kisha akajenga injini ya mvuke kamili iliyopangwa na maji ya chini ya shinikizo, ikamfanya awe na mfumo wa injini ya nishati ya jua kwa 1912.

Shuman alijenga kituo cha kwanza cha nguvu cha nishati ya nishati ya nishati ya nishati ya jua huko Maadi , Misri , kati ya 1912 na 1913. Kiwanda chake kilichotumia kijiko cha nguvu ili kuimarisha injini ya kilowatts 45-52 (60-70 hp ) ambayo ilipungua zaidi ya lita 22,000 (4,800 imp gal; US gal) ya maji kwa dakika kutoka Mto Nile hadi mashamba ya pamba ya karibu. Ingawa kuzuka kwa Vita Kuu ya Dunia na ugunduzi wa mafuta ya bei nafuu katika miaka ya 1930 kukataza maendeleo ya nishati ya jua, maono ya Shuman na kubuni ya msingi walifufuliwa katika miaka ya 1970 na wimbi jipya la nia ya nishati ya jua ya joto. [21] Mwaka wa 1916 Shuman alinukuliwa katika vyombo vya habari vinavyotetea matumizi ya nishati ya jua, akisema:

Tumeonyesha faida ya kibiashara ya nguvu za jua katika maeneo ya kitropiki na hasa imeonyesha kuwa baada ya maduka yetu ya mafuta na makaa ya mawe yamekoma watu wanaweza kupata nguvu isiyo na ukomo kutoka kwenye mionzi ya jua.

- Frank Shuman, New York Times, 2 Julai 1916 [22]

Maji ya joto

Hewa za maji za jua zinakabiliwa na Sun ili kuongeza faida

Mfumo wa maji ya moto ya jua hutumia jua kwa maji ya joto. Katika latitudes chini ya kijiografia (chini ya digrii 40) kutoka 60 hadi 70% ya matumizi ya maji ya ndani ya moto na joto hadi 60 ° C inaweza kutolewa na mifumo ya joto ya jua. [23] Aina kuu ya hita hizo ni walihamishwa tube wakusanya (44%) na glazed wakusanya gorofa sahani (34%) kwa ujumla kutumika kwa ajili ya maji ya ndani ya moto; na watoza wa plastiki ambao hawakutengenezwa (21%) hutumiwa hasa kwa joto la mabwawa ya kuogelea. [24]

Kuanzia 2007, uwezo wa jumla wa mifumo ya maji ya moto ya jua ilikuwa takriban 154 gigawatt ya joto (GW th ). [25] China ni kiongozi wa ulimwengu katika kupelekwa yao na 70 GW Th imewekwa kama ya 2006 na ya muda mrefu ya lengo la th 210 GW na 2020. [26] Israel na Cyprus ni kwa kila mtu viongozi katika matumizi ya nishati ya jua maji ya moto mifumo yenye nyumba zaidi ya 90% ya matumizi yao. [27] Katika Marekani, Kanada, na Australia, mabwawa ya kuogelea ya joto huwa ni matumizi makubwa ya maji ya moto ya jua na uwezo uliowekwa wa 18 GW tarehe 2005. [19]

Inapokanzwa, baridi na uingizaji hewa

Nchini Marekani, mifumo ya inapokanzwa, uingizaji hewa na hali ya hewa (HVAC) inachukua asilimia 30% (4.65 EJ / yr) ya nishati inayotumiwa katika majengo ya biashara na karibu asilimia 50 (10.1 EJ / yr) ya nishati inayotumiwa katika majengo ya makazi. [28] [29] Inapokanzwa jua, baridi na teknolojia ya uingizaji hewa inaweza kutumika kukomesha sehemu ya nishati hii.

Nyumba ya Solar ya MIT # 1, iliyojengwa mwaka wa 1939 nchini Marekani, ilitumia hifadhi ya nishati ya msimu ya nishati ya joto kwa mwaka.

Masi ya joto ni nyenzo yoyote ambayo inaweza kutumika kuhifadhi joto la jua kutokana na nishati ya jua. Vifaa vya kawaida vya kawaida vya mafuta hujumuisha mawe, saruji na maji. Kwa kihistoria wamekuwa wakitumiwa katika hali ya hewa kali au mikoa yenye joto kali ili kuweka majengo yenye baridi kwa kunyonya nishati ya jua wakati wa mchana na kuchomwa joto kwa hali ya baridi usiku. Hata hivyo, zinaweza kutumiwa katika maeneo baridi ya baridi ili kuhifadhi joto pia. Ukubwa na kuwekwa kwa wingi wa mafuta hutegemea mambo kadhaa kama vile hali ya hewa, hali ya mchana na shading. Ikiwa imeingizwa vizuri, molekuli ya joto huhifadhi joto katika nafasi nzuri na inapunguza haja ya kupokanzwa msaidizi na vifaa vya baridi. [30]

Kima cha jua (au chimney cha joto, katika hali hii) ni mfumo wa hewa ya hewa ya hewa ambayo inajumuisha shimoni ya wima inayounganisha mambo ya ndani na nje ya jengo. Kama chimney hupiga moto, ndani ya hewa huwaka joto husababisha updraft inayotengeneza hewa kupitia jengo hilo. Utendaji unaweza kuboreshwa kwa kutumia vifaa vilivyotengeneza glazing na mafuta [31] kwa namna inayoiga mimea.

Deciduous miti na mimea kuwa kukuzwa kama njia ya kudhibiti joto jua na baridi. Ikipandwa kwenye upande wa kusini wa jengo la kaskazini mwa hekta au upande wa kaskazini kusini mwa hemphere, majani yao hutoa kivuli wakati wa majira ya joto, huku viungo vilivyo wazi viruhusu mwanga kupitwe wakati wa majira ya baridi. [32] Tangu miti isiyokuwa na miti, isiyo na majani kivuli 1/3 hadi 1/2 ya mionzi ya jua ya mionzi, kuna usawa kati ya faida ya shading ya majira ya joto na kupoteza kwa sambamba ya joto la joto. [33] Katika hali zilizo na mizigo muhimu ya kupokanzwa, miti haipaswi kupandwa upande wa jengo la jengo kwa sababu ya kuingiliana na upatikanaji wa nishati ya jua. Wanaweza, hata hivyo, kutumika kwenye pande za mashariki na magharibi ili kutoa kiwango cha kivuli cha majira ya joto bila ya kuathiri kwa kiasi kikubwa faida ya jua ya baridi. [34]

Kupika

Samu ya kimwili hutoa mvuke kwa kupikia, huko Auroville , India

Wapikaji wa jua hutumia jua kwa ajili ya kupikia, kukausha na kupakia . Wanaweza kugawanywa katika makundi matatu pana: cookers box, cookers jopo na cookers cookers. [35] Mpikaji wa jua rahisi zaidi ni jiko la sanduku la kwanza linalojengwa na Horace de Saussure mnamo mwaka wa 1767. [36] Mpikaji wa msingi wa sanduku lina chombo cha maboksi kilicho na kifuniko cha uwazi. Inaweza kutumiwa kwa ufanisi na hali ya anga ya mawingu na kwa kawaida itafikia joto la 90-150 ° C (194-302 ° F). [37] Wapishi wa jopo hutumia jopo la kutafakari kuangazia jua kwenye chombo cha maboksi na kufikia joto lililofanana na wapishi wa sanduku. Wapigaji wa kutafakari hutumia geometri mbalimbali za kuzingatia (sahani, kijiko, vioo vya Fresnel) kuzingatia mwanga kwenye chombo cha kupikia. Wapikaji hawa hufikia joto la 315 ° C (599 ° F) na hapo juu lakini huhitaji mwanga wa moja kwa moja ili kufanya kazi vizuri na lazima uingizwe tena kufuatilia Sun. [38]

Mchakato wa joto

Teknolojia ya kuongezeka kwa jua kama vile sahani ya kiovu, sehemu ya maji na Scheffler reflectors inaweza kutoa joto la mchakato kwa matumizi ya biashara na viwanda. Mfumo wa kwanza wa kibiashara ulikuwa Mradi wa Nishati ya Nishati ya Jumla (STEP) huko Shenandoah, Georgia, USA ambapo uwanja wa sahani 114 za kimapenzi ulitoa 50% ya mchakato wa joto, hali ya hewa na mahitaji ya umeme kwa kiwanda cha nguo. Mfumo huu wa kuunganishwa kwa gridi ya gridi ulitoa kW 400 ya umeme ikiwa ni pamoja na nishati ya mafuta kwa njia ya mvuke 401 kW na 468 kW maji ya baridi, na ilikuwa na uhifadhi wa mafuta ya saa moja ya kilele. [39] Mabwawa ya kuenea kwa maji ni mabwawa ya kina ambayo huzingatia mabisi yaliyoharibika kupitia uvukizi . Matumizi ya mabwawa ya uvukizi ili kupata chumvi kutoka kwa maji ya bahari ni mojawapo ya matumizi ya kale ya nishati ya jua. Matumizi ya kisasa ni pamoja na kuzingatia ufumbuzi wa brine kutumika katika madini ya uvuvi na kuondoa solids kufutwa kutoka mito taka. [40] Nguo za nguo , nguo za nguo, na nguo hupaka nguo kavu kupitia uvukizi na upepo na jua bila kutumia umeme au gesi. Katika baadhi ya majimbo ya sheria ya Marekani hulinda "haki ya kukausha" nguo. [41] Wachukuaji wa uharibifu wa Unglazed (UTC) hutengenezwa kwa kuta za jua zinazopangwa kwa ajili ya hewa ya hewa ya hewa. UTCs inaweza kuongeza joto la hewa linaloingia hadi 22 ° C (40 ° F) na kutoa joto la maji ya 45-60 ° C (113-140 ° F). [42] Kipindi cha malipo ya muda mfupi cha watoza waliopangwa (miaka 3 hadi 12) huwafanya mbadala zaidi ya gharama nafuu kuliko mifumo ya ukusanyaji wa glazed. [42] Kuanzia mwaka wa 2003, mifumo zaidi ya 80 yenye eneo la ushuru wa mita za mraba 35,000 (380,000 sq ft) imewekwa duniani kote, ikiwa ni pamoja na mtoza 860 m 2 (9,300 sq ft) huko Costa Rica kutumika kwa kukausha maharage ya kahawa na 1,300 m 2 (ushuru wa 14,000 sq ft) huko Coimbatore , India, kutumika kwa kukausha marigolds. [43]

Kutibu maji

Kupungua kwa maji ya jua nchini Indonesia

Distillation ya jua inaweza kutumika kutengeneza maji ya chumvi au ya maji . Mfano wa kwanza wa kumbukumbu hii ulikuwa kwa wasomi wa almasi wa karne ya 16. [44] Mradi wa kutosha wa nishati ya jua ulijengwa kwanza mwaka wa 1872 katika mji wa madini wa Chile wa Las Salinas. [45] kupanda, ambayo ilikuwa ukusanyaji wa jua eneo la 4,700 m 2 (51,000 sq ft), inaweza kuzalisha hadi 22,700 L (5000 imp gal; 6000 Marekani gal) kwa siku na kuendesha kwa muda wa miaka 40. [45] Mtu anayejenga bado hujumuisha mteremko mmoja, aina mbili ya mteremko (au aina ya kijani), wima, conical, inverted absorber, multi-wick, na athari nyingi. Bado hizi zinaweza kufanya kazi kwa njia zisizo za kisasa, zenye kazi, au za mseto. Bado mteremko wa mara mbili ni wa kiuchumi zaidi kwa madhumuni ya ndani ya ndani, wakati vitengo vya athari nyingi vinafaa zaidi kwa ajili ya maombi makubwa. [44]

Maji Solar disinfection (SODIS) yanahusu kuwasababishia maji ya kujazwa plastiki polyetentereftalat (PET) chupa kwenye jua kwa saa kadhaa. [46] Nyakati za ufafanuzi hutofautiana kulingana na hali ya hewa na hali ya hewa kutoka kwa kiwango cha chini cha masaa sita hadi siku mbili wakati wa hali kamili ya hali ya hewa. [47] Inashauriwa na Shirika la Afya Duniani kama njia inayofaa ya matibabu ya maji ya nyumbani na kuhifadhi salama. [48] Zaidi ya watu milioni mbili katika nchi zinazoendelea hutumia njia hii kwa maji yao ya kunywa kila siku. [47]

Nishati ya jua inaweza kutumika katika bwawa la utulivu wa maji ili kutibu maji taka bila kemikali au umeme. Faida zaidi ya mazingira ni kwamba mwani hukua katika mabwawa hayo na hutumia dioksidi kaboni katika photosynthesis, ingawa mwani huweza kuzalisha kemikali za sumu ambazo zinafanya maji hayawezekani. [49] [50]

Teknolojia ya chumvi iliyosafishwa

Chumvi iliyosababishwa inaweza kutumika kama njia ya kuhifadhi nishati ya joto ili kuhifadhi nishati ya joto iliyokusanywa na mnara wa nishati ya jua au maji ya jua ya mmea wa nguvu ya nishati ya jua , ili iweze kutumiwa kuzalisha umeme katika hali mbaya ya hewa au usiku. Ilionyeshwa katika mradi wa Solar mbili tangu 1995-1999. Mfumo huo unatabiriwa kuwa na ufanisi wa kila mwaka wa 99%, kumbukumbu ya nishati iliyohifadhiwa kwa kuhifadhi joto kabla ya kuibadilisha umeme, dhidi ya kubadilisha joto moja kwa moja kwenye umeme. [51] [52] [53] Mchanganyiko wa chumvi ya kuyeyuka hutofautiana. Mchanganyiko uliopanuliwa zaidi ina nitrosiamu ya sodiamu , nitrati ya potasiamu na nitrati ya kalsiamu . Haiwezi kuwaka na isiyo na sumu, na tayari imetumika katika viwanda vya kemikali na metali kama maji ya usafiri wa joto, hivyo uzoefu na mifumo hiyo iko katika maombi yasiyo ya jua.

Chumvi hutengana saa 131 ° C (268 ° F). Inahifadhiwa kioevu saa 288 ° C (550 ° F) katika tank ya kuhifadhi "baridi" ya mabomba. Chumvi kioevu hupigwa kupitia paneli katika mtozaji wa jua ambapo jua linalolenga huipunguza 566 ° C (1,051 ° F). Kisha hupelekwa kwenye tank ya kuhifadhi moto. Hii ni maboksi vizuri sana kwamba nishati ya mafuta inaweza kuhifadhiwa vizuri kwa wiki. [54]

Wakati umeme unahitajika, chumvi ya moto hupigwa kwa jenereta ya kawaida ya mvuke ili kuzalisha mvuke superheated kwa turbine / jenereta kama inavyotumiwa katika chombo chochote cha makaa ya mawe, mafuta au nyuklia. Turbine ya 100-megawatt ingehitaji tank kuhusu mita 9.1 (30 ft) mrefu na mita 24 (79 ft) mduara ili kuiendesha kwa muda wa saa nne na design hii.

Mimea mingi ya nguvu za maji ya mchanga nchini Hispania [55] na msanidi wa nguvu ya jua mnara SolarReserve kutumia dhana hii ya hifadhi ya nishati ya joto. Kituo cha Kuzalisha Solana nchini Marekani kina masaa sita ya kuhifadhi na chumvi iliyochujwa. Mbolea ya María Elena [56] ni tata ya 400 MW thermo-solar katika kaskazini ya Chile ya Antofagasta kwa kutumia teknolojia ya chumvi iliyochanganyika.

Uzalishaji wa umeme

Baadhi ya vituo vya nguvu vya nishati ya jua duniani: Ivanpah (CSP) na Topaz (PV)

Nguvu ya jua ni uongofu wa jua ndani ya umeme , au kwa moja kwa moja kutumia photovoltaics (PV), au kwa kutumia moja kwa moja kutumia nguvu za nishati ya jua (CSP). Mfumo wa CSP hutumia lenses au vioo na mfumo wa kufuatilia kuzingatia eneo kubwa la jua ndani ya boriti ndogo. PV inabadilisha mwanga ndani ya sasa ya umeme kwa kutumia athari za picha .

Nguvu za jua zinatarajia kuwa chanzo kikubwa cha umeme kwa mwaka wa 2050, na photovoltaics ya jua na nguvu za nishati ya jua zinazochangia asilimia 16 na 11 kwa matumizi ya jumla ya jumla, kwa mtiririko huo. [57] Katika 2016, baada ya mwaka mwingine wa ukuaji wa haraka, nishati ya jua kuzalisha 1.3% ya madaraka ya kimataifa. [58]

Mimea ya nguvu ya nishati ya jua ya kibiashara ilianzishwa kwanza katika miaka ya 1980. Kituo cha Nguvu cha Solar ya Ivanpah cha 392 MW, katika Jangwa la Mojave la California, ni mmea mkubwa zaidi wa nishati ya jua duniani. Vipindi vingine vya nguvu vya nishati ya jua vyenye nguvu ya jua ni pamoja na 150 MW ya Power Station ya Solar Solnova na kituo cha umeme cha nishati ya jua ya Andasol 100 , wote nchini Hispania. Mradi wa Solar wa Agua Caliente 250 MW, nchini Marekani, na 221 MW wa Charanka Solar Park nchini India, ni mimea kubwa zaidi ya ulimwengu ya photovoltaic . Miradi ya jua zaidi ya GW 1 inaendelezwa, lakini picha nyingi za picha zilizopangwa ziko katika sehemu ndogo za paa za chini ya 5 kW, ambazo zinaunganishwa na gridi ya kutumia mitambo ya net na / au ushuru wa ndani. [59]

Picha za picha

50,000
100,000
150,000
200,000
2006
2010
2014
Desc-i.svg
Ulaya
Asia Pasifiki
Amerika
China
Mashariki ya Kati na Afrika

Kukua kwa Ulimwenguni pote ya uwezo wa PV uliohusishwa na eneo la MW (2006-2014)

Katika miongo miwili iliyopita, photovoltaics (PV), pia inajulikana kama PV ya jua, imebadilika kutoka kwenye soko safi la niche la maombi madogo kwa kuwa chanzo cha umeme. Kiini cha jua ni kifaa kinachogeuza mwanga moja kwa moja kwenye umeme kwa kutumia athari za picha. Kiini cha kwanza cha jua kilijengwa na Charles Fritts katika miaka ya 1880. [60] Mnamo 1931, mhandisi wa Ujerumani, Dr Bruno Lange, alianzisha kiini cha picha kwa kutumia selenide ya fedha badala ya oksidi ya shaba . [61] Ijapokuwa seli za seli za seleniamu zilibadilishwa chini ya 1% ya mwanga wa tukio katika umeme, Ernst Werner von Siemens na James Clerk Maxwell walitambua umuhimu wa ugunduzi huu. [62] Kufuatilia kazi ya Russell Ohl katika miaka ya 1940, watafiti Gerald Pearson, Calvin Fuller na Daryl Chapin waliunda seli ya jua ya silika ya fuwele mwaka wa 1954. [63] Hizi za seli za jua za awali zilipata dola za dola 286 / watt na zikafikia ufanisi wa 4.5-6 %. [64] By 2012 ufanisi zilizopo zilizidi 20%, na ufanisi wa juu wa photovoltaics ya utafiti ulikuwa zaidi ya 40%. [65]

Nguvu ya nishati ya jua

Mifumo ya nguvu ya jua (CSP) hutumia lenses au vioo na mfumo wa kufuatilia kuzingatia sehemu kubwa ya jua kwenye boriti ndogo. Joto la kujilimbikizia linatumika kama chanzo cha joto kwa mmea wa kawaida wa nguvu. Teknolojia mbalimbali za kuzingatia zipo; ya maendeleo zaidi ni mfupa wa kivuli, mchoroji wa fresnel wa kuzingatia, sahani ya Stirling na mnara wa nishati ya jua. Mbinu mbalimbali zinatumika kufuatilia jua na kutazama mwanga. Katika mifumo yote hii maji yanayotumika yanawaka moto na jua kali, na kisha hutumiwa kwa ajili ya uzalishaji wa nguvu au uhifadhi wa nishati. [66]

Usanifu na mipango ya miji

Chuo Kikuu cha Teknolojia ya Darmstadt , Ujerumani, alishinda Decathlon ya jua ya 2007 huko Washington, DC na nyumba hii isiyopendekezwa kwa ajili ya hali ya hewa ya baridi na ya moto. [67]

Jua limeathiri kujenga jengo tangu mwanzo wa historia ya usanifu. [68] Mbinu za usanifu wa nishati ya jua na mbinu za mipango ya miji walikuwa wa kwanza kuajiriwa na Wagiriki na Kichina , ambao walielekea majengo yao kuelekea kusini kutoa mwanga na joto. [69]

Makala ya kawaida ya usanifu wa nishati ya jua ni mwelekeo unaohusiana na Sun, uwiano kamili (eneo la chini kwa uwiano wa kiasi), kuchagua shading (overhangs) na molekuli ya mafuta . [68] Wakati vipengele hivi vinavyolingana na hali ya hewa ya mazingira na mazingira huweza kuzalisha nafasi nzuri zilizokaa katika hali nzuri ya joto. Socrates 'Megaron House ni mfano wa classic ya kubuni solar sosi. [68] Mbinu ya hivi karibuni kwa nishati ya jua kubuni matumizi modeli za kompyuta anafunga pamoja nishati ya jua kutua , joto na uingizaji hewa mifumo jumuishi ya jua kubuni mfuko. [70] Matumizi ya jua ya nguvu kama vile pampu, mashabiki na madirisha yanayobadilika yanaweza kuimarisha muundo wa kisasa na kuboresha utendaji wa mfumo.

Visiwa vya joto vya mijini (UHI) ni maeneo ya mji mkuu wenye joto la juu zaidi kuliko ile ya mazingira ya jirani. Joto la juu linatokana na ongezeko la nishati ya jua kwa vifaa vya miji kama vile lami na saruji, ambazo zina albedos ya chini na uwezo wa joto la juu kuliko wale walio katika mazingira ya asili. Njia moja kwa moja ya kukabiliana na athari za UHI ni kuchora majengo na barabara nyeupe, na kupanda miti katika eneo hilo. Kutumia mbinu hizi, mpango wa "baridi jamii" katika Los Angeles umeelezea kuwa joto la miji inaweza kupunguzwa kwa takriban 3 ° C kwa gharama ya makadirio ya dola bilioni 1 za Marekani, na kutoa faida ya kila mwaka ya faida ya dola milioni 530 milioni kutoka kwa hali ya hewa iliyopungua gharama na akiba ya huduma za afya. [71]

Kilimo na kilimo cha maua

Majumba kama haya katika manispaa ya Westland ya Uholanzi kukua mboga, matunda na maua.

Kilimo na kilimo cha maua hutafuta kuboresha nishati ya jua ili kuongeza uzalishaji wa mimea. Mbinu kama vile mzunguko wa wakati uliopangwa, mwelekeo wa mstari uliofaa, upeo wa kati kati ya mistari na kuchanganya kwa aina za mimea kunaweza kuboresha mazao ya mazao. [72] [73] Wakati jua inavyoonekana kuwa rasilimali nyingi, mbali huonyesha umuhimu wa nishati ya jua kwa kilimo. Wakati wa majira mafupi ya Ice Age Kidogo , wakulima wa Kifaransa na Kiingereza walitumia kuta za matunda ili kuongeza mkusanyiko wa nishati ya jua. Ukuta huu ulikuwa kama raia ya joto na kuongezeka kasi kwa kuweka mimea ya joto. Ukuta wa matunda ya mwanzo ulijengwa kwa pande zote na kuelekea upande wa kusini, lakini baada ya muda, kuta za kutazama zilianzishwa ili kutumiwa vizuri zaidi na jua. Mnamo mwaka wa 1699, Nicolas Fatio de Duillier hata alipendekeza kutumia utaratibu wa kufuatilia ambao unaweza kufuata Sun. [74] Maombi ya nishati ya jua katika kilimo badala ya mazao ya kukua ni pamoja na kusukumia maji, mazao ya kukausha, vifaranga vya kukua na kukausha mbolea ya kuku. [43] [75] Hivi karibuni teknolojia imekubaliwa na vintners , ambao hutumia nishati zinazozalishwa na paneli za jua kwa vyombo vya habari vya zabibu. [76]

Hifadhi ya jua hubadili nishati ya jua kwa joto, na kuwezesha uzalishaji wa mwaka mzima na kukua (katika mazingira yaliyofungwa) ya mazao maalum na mimea mingine ambayo haijafaa kwa hali ya hewa ya ndani. Majumba ya kijani yalikuwa ya kwanza kutumika wakati wa Kirumi kuzalisha matango mwaka mzima kwa mfalme wa Kirumi Tiberio . [77] Majumba ya kwanza ya kijani yalijengwa huko Ulaya katika karne ya 16 ili kuweka mimea ya kigeni imetolewa kutoka kwa uchunguzi nje ya nchi. [78] Hifadhi ya kijani hubaki sehemu muhimu ya kilimo cha maua leo, na vifaa vya uwazi vya plastiki pia vilikuwa vikifanyika kwa athari sawa katika polytunnels na inashughulikia safu .

Usafiri

Mshindi wa Challenge ya Solar Dunia ya 2013 nchini Australia
Ndege ya umeme ya jua inayozunguka dunia mwaka 2015

Maendeleo ya gari la jua-powered imekuwa lengo la uhandisi tangu miaka ya 1980. Dunia ya Solar Challenge ni mbio mbili za jua-powered gari, ambapo timu kutoka vyuo vikuu na makampuni ya biashara kushindana zaidi ya kilomita 3,021 (1,877 mi) kote Australia kati kutoka Darwin kwa Adelaide . Mwaka 1987, wakati ulianzishwa, kiwango cha wastani cha mshindi kilikuwa kilomita 67 kwa saa (42 mph) na mwaka 2007 kasi ya mshindi ilikuwa imeongezeka kwa kilomita 90.87 kwa saa (56.46 mph). [79] Challenge ya Amerika ya Kaskazini na Mpango wa Solar wa Afrika Kusini ulipangwa ni mashindano yanayofanana na ya kimataifa ya uhandisi na maendeleo ya magari ya nishati ya jua. [80] [81]

Baadhi ya magari hutumia paneli za jua kwa nguvu za wasaidizi, kama vile hali ya hewa, kuweka mazingira ya baridi, na hivyo kupunguza matumizi ya mafuta. [82] [83]

Mnamo 1975, mashua ya kwanza ya jua yalijengwa nchini Uingereza. [84] By 1995, boti za abiria zinazoingiza paneli za PV zilianza kuonekana na sasa zinatumiwa sana. [85] Mwaka wa 1996, Kenichi Horie alifanya upepo wa kwanza wa nishati ya nishati ya jua ya Bahari ya Pasifiki, na catamaran ya Sun21 ilifanya msalaba wa kwanza wa nishati ya jua ya Bahari ya Atlantic wakati wa majira ya baridi ya 2006-2007. [86] Kulikuwa na mipango ya kuzunguka dunia mwaka 2010. [87]

Mnamo mwaka wa 1974, Ndege ya AstroFlight ya Sunrise isiyokuwa imesababisha ilifanya safari ya kwanza ya jua. Tarehe 29 Aprili 1979, Riser ya Solar ilifanya safari ya kwanza katika mashine ya kuruka kwa nguvu ya nishati ya jua, yenye udhibiti wa jua, inayofikia urefu wa 40 ft (12 m). Mnamo mwaka wa 1980, Gossamer Penguin ilifanya ndege za kwanza zilizojaribiwa zinazotumiwa tu na photovoltaics. Hii ilikuwa ikifuatiwa haraka na Challenger ya Solar ambayo ilivuka Chini ya Kiingereza mwezi Julai 1981. Mwaka wa 1990 Eric Scott Raymond katika homa 21 aliondoka California na North Carolina akiwa na nguvu ya jua. [88] Mafanikio yalirejea kwenye magari ya anga isiyohamishwa (UAV) na Pathfinder (1997) na miundo inayofuata, inayofikia Helios iliyoweka rekodi ya urefu wa ndege isiyohamishwa na roketi kwenye mita 29,524 (96,864 ft) mwaka 2001 [89] Zefhyr , iliyoandaliwa na Systems za BAE , ni ya hivi karibuni katika mstari wa kukimbia kukimbia kwa rekodi ya jua, na kufanya safari ya saa 54 mwaka 2007, na ndege za muda mrefu zilizingatiwa mwaka 2010. [90] Mnamo 2016 , Impulse ya jua , ndege ya umeme , kwa sasa inazunguka dunia. Ni ndege moja ya kiti iliyotumiwa na seli za jua na zinaweza kuzima chini ya nguvu zake. Kubuni inaruhusu ndege kuendelea kubaki kwa siku kadhaa. [91]

Puto ya jua ni puto nyeusi ambayo imejaa hewa ya kawaida. Kama jua huangaza juu ya puto, hewa ndani ya ni joto na hupanua na kusababisha zaidi buoyancy nguvu, sawa artificially moto puto moto hewa . Baadhi ya balloons ya jua ni kubwa kwa kutosha kwa ndege, lakini matumizi kwa kawaida hupunguzwa kwenye soko la toy kama eneo la uso la uwiano wa uzito wa upakiaji ni kiasi cha juu. [92]

Uzalishaji wa mafuta

Paneli za nishati ya jua zilizolenga hupata nguvu zaidi. Maabara ya Pwani ya Kaskazini Kaskazini Magharibi (PNNL) itakuwa kupima mfumo mpya wa nguvu za nishati ya jua - moja ambayo inaweza kusaidia mimea ya nguvu za gesi ya asili kupunguza matumizi ya mafuta kwa asilimia 20.

Michakato ya kemikali ya jua hutumia nishati ya jua kuendesha athari za kemikali. Hizi taratibu za kukabiliana na nishati ambayo ingekuwa vingine vingine kutokana na chanzo cha mafuta ya mafuta na pia inaweza kubadilisha nishati ya jua ndani ya nishati za kuporomoka na za kusafirisha. Dalili za kemikali zinazozalishwa na jua zinaweza kugawanywa katika thermochemical au photochemical . [93] Aina mbalimbali za mafuta yanaweza kutolewa na photosynthesis ya bandia . [94] Kemia ya kichocheo cha multielectron inayohusika katika kufanya mafuta ya kaboni (kama vile methanol ) kutokana na kupungua kwa dioksidi kaboni ni changamoto; mbadala inayowezekana ni uzalishaji wa hidrojeni kutoka protoni, ingawa matumizi ya maji kama chanzo cha elektroni (kama mimea) inahitaji mastering oxidation multielectron ya molekuli mbili za maji kwa oksijeni ya molekuli. [95] Baadhi wameamua kufanya kazi za mimea ya jua katika maeneo ya mji mkuu wa pwani kufikia mwaka wa 2050 - kugawanywa kwa maji ya bahari kutoa maji ya hidrojeni kutembea kwa karibu na mimea ya nguvu za umeme na maji safi ya bidhaa inayoingia moja kwa moja kwenye mfumo wa maji ya manispaa. [96] Maono mengine yanahusu miundo yote ya binadamu inayofunika uso wa dunia (yaani, barabara, magari na majengo) kufanya photosynthesis kwa ufanisi zaidi kuliko mimea. [97]

Teknolojia ya uzalishaji wa hidrojeni imekuwa sehemu kubwa ya utafiti wa kemikali ya jua tangu miaka ya 1970. Mbali na electrolysis inayoendeshwa na seli za photovoltaic au photochemical, michakato kadhaa ya thermochemical pia imechunguzwa. Njia moja hiyo hutumia concentrators iligawanya maji katika oksijeni na hidrojeni kwenye joto la juu (2,300-2,600 ° C au 4,200-4,700 ° F). [98] Njia nyingine inatumia joto kutoka kwa viwango vya jua ili kuendesha marekebisho ya mvuke ya gesi asilia hivyo kuongeza mazao ya jumla ya hidrojeni ikilinganishwa na njia za kawaida za kurekebisha. [99] Mzunguko wa Thermochemical unaojulikana na kuharibika na upyaji wa majibu ya maji yanaonyesha njia nyingine ya uzalishaji wa hidrojeni. Mchakato wa Solzinc chini ya maendeleo katika Taasisi ya Sayansi ya Weizmann hutumia tanuru ya jua ya MW 1 ili kuharibu oksidi ya zinc (ZnO) kwenye joto la juu ya 1,200 ° F (2,200 ° F). Miti hii ya awali hutoa zinki safi, ambazo zinaweza kuingiliwa na maji ili kuzalisha hidrojeni. [100]

Njia za kuhifadhi nishati

Uhifadhi wa nishati ya joto . Mchanga wa Andasol CSP hutumia mizinga ya chumvi iliyochujwa ili kuhifadhi nishati ya jua.

Mifumo ya molekuli ya joto huweza kuhifadhi nishati ya jua kwa namna ya joto katika joto la ndani ndani kwa muda mrefu au kwa muda mrefu . Mifumo ya hifadhi ya joto hutumia vifaa vyenye urahisi na uwezo maalum wa joto kama vile maji, ardhi na jiwe. Mifumo iliyoundwa vizuri inaweza kupunguza mahitaji ya kilele , kuhama mara wa kutumia kwa off-kilele masaa na kupunguza kwa ujumla joto na baridi mahitaji. [101] [102]

Vifaa vya mabadiliko ya awamu kama vile nta ya parafini na chumvi ya Glauber ni mwingine wa kati ya kuhifadhi ya joto. Vifaa hivi ni gharama nafuu, hupatikana kwa urahisi, na huweza kutoa joto muhimu (ndani ya 64 ° C au 147 ° F). "Nyumba ya Dover" (huko Dover, Massachusetts ) ndiyo ya kwanza kutumia mfumo wa joto la chumvi la Glauber, mwaka wa 1948. [103] Nishati ya jua pia inaweza kuhifadhiwa kwenye joto la juu kwa kutumia chumvi za kuyeyuka . Salts ni kati ya uhifadhi wa ufanisi kwa sababu ni gharama nafuu, ina uwezo maalum wa joto na inaweza kutoa joto katika joto linaloendana na mifumo ya kawaida ya nguvu. Mradi wa Solar Mwili ulitumia njia hii ya uhifadhi wa nishati, ili kuruhusu kuhifadhi terajoules 1.44 (400,000 kWh) katika tank yake ya kuhifadhi 68 m³ na ufanisi wa kuhifadhi kila mwaka wa 99%. [104]

Mipangilio ya mbali ya gridi ya PV imetumia betri za rechargeable kuhifadhi umeme zaidi. Kwa mifumo iliyofungwa-gridi, umeme wa ziada unaweza kutumwa kwenye gridi ya maambukizi, wakati umeme wa gridi ya kawaida inaweza kutumika kukidhi upungufu. Mipango ya metering ya mitambo hutoa mifumo ya kaya kwa mradi wowote wa umeme wanaowasilisha kwenye gridi ya taifa. Hii inaendeshwa na 'kurudi nyuma' mita wakati kila nyumba inatoa umeme zaidi kuliko hutumia. Ikiwa matumizi ya umeme wa nishati ni chini ya sifuri, matumizi yanaendelea juu ya kilowatt saa ya mikopo kwa mwezi ujao. [105] Mbinu nyingine zinahusisha matumizi ya mita mbili, kupima umeme uliotumika dhidi ya umeme zinazozalishwa. Hii si ya kawaida kwa sababu ya gharama kubwa ya usambazaji wa mita ya pili. Wengi wa mita za kiwango kwa usahihi kupima kwa njia zote mbili, na kufanya mita ya pili bila ya lazima.

Maduka ya maji yaliyotengenezwa kwa pumpedo nishati kwa namna ya maji yamepigwa wakati nishati inapatikana kutoka kwenye hifadhi ya chini ya mwinuko hadi juu zaidi. Nishati inapatikana wakati mahitaji yanapo juu kwa kutolewa maji, na pampu kuwa jenereta nguvu ya umeme. [106]

Maendeleo, kupelekwa na uchumi

Washiriki katika warsha juu ya maendeleo endelevu wanatazama paneli za jua katika Taasisi ya Teknolojia ya Elimu ya Juu ya Monterrey, Mexico City juu ya jengo kwenye chuo.

Kuanzia na kuongezeka kwa matumizi ya makaa ya mawe yaliyoongozana na Mapinduzi ya Viwanda , matumizi ya nishati yamebadilishana kwa kasi kutoka kwa kuni na majani hadi mafuta . Maendeleo ya mapema ya teknolojia ya jua kuanzia miaka ya 1860 ilitokana na matarajio ambayo makaa ya mawe yatakuwa ya upungufu. Hata hivyo, maendeleo ya teknolojia ya jua iliongezeka kwa karne ya 20 katika uso wa upatikanaji unaoongezeka, uchumi, na matumizi ya makaa ya mawe na mafuta ya petroli . [107]

Mgogoro wa mafuta wa mwaka 1973 na mgogoro wa nishati ya 1979 uliosababishwa upyaji wa sera za nishati kote duniani na kuletwa tahadhari mpya kwa kuendeleza teknolojia ya jua. [108] [109] Mikakati ya kupeleka inazingatia mipango ya motisha kama Mpango wa Shirikisho la Utekelezaji wa Photovoltaic nchini Marekani na Programu ya Sunshine huko Japan. Jitihada zingine ni pamoja na kuundwa kwa vifaa vya utafiti nchini Marekani (SERI, sasa NREL ), Japan ( NEDO ), na Ujerumani ( Taasisi ya Fraunhofer ya ISE Systems Energy Systems ISE ). [110]

Wafanyabiashara wa maji ya nishati ya jua walianza kuonekana nchini Marekani katika miaka ya 1890. [111] Mifumo hii iliona kuongezeka kwa matumizi hadi miaka ya 1920 lakini kwa hatua kwa hatua kubadilishwa na mafuta ya chini ya joto na ya kuaminika zaidi. [112] Kama ilivyokuwa na photovoltaics, joto la jua la maji lililovutia limevutia tena kwa sababu ya matatizo ya mafuta katika miaka ya 1970 lakini riba ilisaidiwa katika miaka ya 1980 kutokana na bei za mafuta ya petroli. Maendeleo katika sekta ya joto ya nishati ya jua ilipungua kwa kasi katika miaka ya 1990 na viwango vya ukuaji wa kila mwaka vilifikia asilimia 20% tangu mwaka wa 1999. [25] Ingawa kwa ujumla hupunguzwa, inapokanzwa maji na nishati ya jua ni teknolojia ya nishati ya jua iliyotumiwa sana na uwezo wa 154 GW kama ya 2007. [25]

Shirika la Kimataifa la Nishati amesema kwamba nishati ya jua inaweza kufanya mchango mkubwa wa kutatua matatizo mengine ya haraka sana ambayo sasa inakabiliwa na dunia: [1]

Uendelezaji wa teknolojia za nishati ya jua za bei nafuu, zisizo na nguvu na za jua zitakuwa na faida kubwa ya muda mrefu. Itasaidia usalama wa nishati ya nchi kwa kuzingatia rasilimali za asili, zisizo na nguvu na nyingi zinazoagiza-kujitegemea, kuimarisha uendelevu, kupunguza uchafuzi wa mazingira, kupunguza gharama za kupunguza mabadiliko ya hali ya hewa, na kuweka bei za mafuta chini kuliko vinginevyo. Faida hizi ni za kimataifa. Hivyo gharama za ziada za motisha kwa kupelekwa mapema zinapaswa kuzingatiwa uwekezaji wa kujifunza; wanapaswa kutumia vizuri na wanahitaji kuwa pamoja sana. [1]

Mwaka 2011, ripoti ya Shirika la Kimataifa la Nishati iligundua kwamba teknolojia za nishati ya jua kama vile photovoltaics, maji ya moto ya jua na nguvu za jua zilizojilimbikizia nguvu zinaweza kutoa sehemu ya tatu ya nishati ya dunia kufikia 2060 ikiwa wanasiasa wanafanya ili kupunguza hali ya hewa . Nishati kutoka jua inaweza kuwa na jukumu muhimu katika kupunguza -uchumi wa uchumi wa kimataifa pamoja na maboresho katika ufanisi wa nishati na kuimarisha gharama za emitters ya gesi ya chafu . "Nguvu ya nishati ya jua ni aina ya ajabu na kubadilika kwa maombi, kutoka kwa wadogo hadi kiwango kikubwa". [113]

Tumeonyesha ... kwamba baada ya maduka yetu ya mafuta na makaa ya mawe yamekoma watu wanaweza kupata nguvu isiyo na ukomo kutoka kwenye mionzi ya jua.

- Frank Shuman , New York Times, 2 Julai 1916 [22]

Viwango vya ISO

Shirika la Kimataifa la Uimarishaji imeanzisha viwango kadhaa vinavyohusiana na vifaa vya nishati ya jua. Kwa mfano, ISO 9050 inahusiana na kioo katika ujenzi wakati ISO 10217 inahusiana na vifaa vya kutumika katika hita za maji.

Angalia pia

  • Airmass
  • Photosynthesis ya bandia
  • Jumuiya ya jua ya kilimo
  • Nyemba katika nishati mbadala
  • Desertec
  • Kupungua kwa ulimwengu
  • Greasestock
  • Magetsi ya kijani
  • Heliostat
  • Orodha ya mada ya uhifadhi
  • Orodha ya mashirika ya nishati mbadala
  • Orodha ya mada ya nishati ya jua
  • Mfumo wa pichavoltaic
  • Upepo wa joto
  • Nishati mbadala kwa nchi
  • Solarization ya udongo
  • Decathlon ya jua
  • Easement ya jua
  • Matumizi ya nishati ya jua katika vijijini Afrika
  • Jumba la upasuaji wa jua
  • Solar nguvu ya satelaiti
  • Tracker ya jua
  • SolarEdge
  • Muda wa seli za jua

Vidokezo

  1. ^ a b c d "Solar Energy Perspectives: Executive Summary" (PDF) . International Energy Agency. 2011. Archived from the original (PDF) on 3 December 2011.
  2. ^ "Energy" . rsc.org .
  3. ^ "2014 Key World Energy Statistics" (PDF) . iea.org . IEA. 2014. pp. 6, 24, 28. Archived (PDF) from the original on 5 May 2015.
  4. ^ a b c d e f "Energy and the challenge of sustainability" (PDF) . United Nations Development Programme and World Energy Council . September 2000 . Retrieved 17 January 2017 .
  5. ^ Smil (1991), p. 240
  6. ^ "Natural Forcing of the Climate System" . Intergovernmental Panel on Climate Change . Retrieved 29 September 2007 .
  7. ^ "Radiation Budget" . NASA Langley Research Center. 17 October 2006 . Retrieved 29 September 2007 .
  8. ^ Somerville, Richard. "Historical Overview of Climate Change Science" (PDF) . Intergovernmental Panel on Climate Change . Retrieved 29 September 2007 .
  9. ^ Vermass, Wim. "An Introduction to Photosynthesis and Its Applications" . Arizona State University. Archived from the original on 3 December 1998 . Retrieved 29 September 2007 .
  10. ^ a b Smil (2006), p. 12
  11. ^ http://www.nature.com/nature/journal/v443/n7107/full/443019a.html
  12. ^ "Powering the Planet: Chemical challenges in solar energy utilization" (PDF) . Retrieved 7 August 2008 .
  13. ^ "Energy conversion by photosynthetic organisms" . Food and Agriculture Organization of the United Nations . Retrieved 25 May 2008 .
  14. ^ "Exergy Flow Charts – GCEP" . stanford.edu .
  15. ^ Archer, Cristina; Jacobson, Mark. "Evaluation of Global Wind Power" . Stanford . Retrieved 3 June 2008 .
  16. ^ "Renewable Energy Sources" (PDF) . Renewable and Appropriate Energy Laboratory. p. 12. Archived from the original (PDF) on 19 November 2012 . Retrieved 6 December 2012 .
  17. ^ "Total Primary Energy Consumption" . Energy Information Administration . Retrieved 30 June 2013 .
  18. ^ "Total Electricity Net Consumption" . Energy Information Administration . Retrieved 30 June 2013 .
  19. ^ a b Philibert, Cédric (2005). "The Present and Future use of Solar Thermal Energy as a Primary Source of Energy" (PDF) . IEA. Archived (PDF) from the original on 12 December 2011.
  20. ^ "Solar Energy Technologies and Applications" . Canadian Renewable Energy Network. Archived from the original on 25 June 2002 . Retrieved 22 October 2007 .
  21. ^ Smith, Zachary Alden; Taylor, Katrina D. (2008). Renewable And Alternative Energy Resources: A Reference Handbook . ABC-CLIO . p. 174. ISBN 978-1-59884-089-6 .
  22. ^ a b "American Inventor Uses Egypt's Sun for Power – Appliance Concentrates the Heat Rays and Produces Steam, Which Can Be Used to Drive Irrigation Pumps in Hot Climates – View Article – NYTimes.com" . nytimes.com . 2 July 1916.
  23. ^ "Renewables for Heating and Cooling" (PDF) . International Energy Agency . Retrieved 13 August 2015 .
  24. ^ Weiss, Werner; Bergmann, Irene; Faninger, Gerhard. "Solar Heat Worldwide (Markets and Contributions to the Energy Supply 2005)" (PDF) . International Energy Agency . Retrieved 30 May 2008 .
  25. ^ a b c Weiss, Werner; Bergmann, Irene; Faninger, Gerhard. "Solar Heat Worldwide – Markets and Contribution to the Energy Supply 2006" (PDF) . International Energy Agency . Retrieved 9 June 2008 .
  26. ^ "Renewables 2007 Global Status Report" (PDF) . Worldwatch Institute. Archived from the original (PDF) on 29 May 2008 . Retrieved 30 April 2008 .
  27. ^ Del Chiaro, Bernadette; Telleen-Lawton, Timothy. "Solar Water Heating (How California Can Reduce Its Dependence on Natural Gas)" (PDF) . Environment California Research and Policy Center. Archived from the original (PDF) on 27 September 2007 . Retrieved 29 September 2007 .
  28. ^ Apte, J.; et al. "Future Advanced Windows for Zero-Energy Homes" (PDF) . American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers . Retrieved 9 April 2008 .
  29. ^ "Energy Consumption Characteristics of Commercial Building HVAC Systems Volume III: Energy Savings Potential" (PDF) . United States Department of Energy. pp. 2–2 . Retrieved 24 June 2008 .
  30. ^ Mazria (1979), pp. 29–35
  31. ^ Bright, David (18 February 1977). "Passive solar heating simpler for the average owner" . Bangor Daily News . Retrieved 3 July 2011 .
  32. ^ Mazria (1979), p. 255
  33. ^ Balcomb (1992), p. 56
  34. ^ Balcomb (1992), p. 57
  35. ^ Anderson and Palkovic (1994), p. xi
  36. ^ Butti and Perlin (1981), pp. 54–59
  37. ^ Anderson and Palkovic (1994), p. xii
  38. ^ Anderson and Palkovic (1994), p. xiii
  39. ^ Stine, W. B. & Harrigan, R. W. "Shenandoah Solar Total Energy Project" . John Wiley . Retrieved 20 July 2008 .
  40. ^ Bartlett (1998), pp. 393–4
  41. ^ Thomson-Philbrook, Julia. "Right to Dry Legislation in New England and Other States" . Connecticut General Assembly . Retrieved 27 May 2008 .
  42. ^ a b "Solar Buildings (Transpired Air Collectors – Ventilation Preheating)" (PDF) . National Renewable Energy Laboratory . Retrieved 29 September 2007 .
  43. ^ a b Leon (2006), p. 62
  44. ^ a b Tiwari (2003), pp. 368–371
  45. ^ a b Daniels (1964), p. 6
  46. ^ "SODIS solar water disinfection" . EAWAG (The Swiss Federal Institute for Environmental Science and Technology) . Retrieved 2 May 2008 .
  47. ^ a b "Household Water Treatment Options in Developing Countries: Solar Disinfection (SODIS)" (PDF) . Centers for Disease Control and Prevention. Archived from the original (PDF) on 29 May 2008 . Retrieved 13 May 2008 .
  48. ^ "Household Water Treatment and Safe Storage" . World Health Organization . Retrieved 2 May 2008 .
  49. ^ Shilton A. N.; Powell N.; Mara D. D.; Craggs R. (2008). "Solar-powered aeration and disinfection, anaerobic co-digestion, biological CO(2) scrubbing and biofuel production: the energy and carbon management opportunities of waste stabilization ponds". Water Sci. Technol . 58 (1): 253–8. doi : 10.2166/wst.2008.666 . PMID 18653962 .
  50. ^ Tadesse I.; Isoaho S. A.; Green F. B.; Puhakka J. A. (2003). "Removal of organics and nutrients from tannery effluent by advanced integrated Wastewater Pond Systems technology". Water Sci. Technol . 48 (2): 307–14. PMID 14510225 .
  51. ^ Mancini, Tom (10 January 2006). "Advantages of Using Molten Salt" . Sandia National Laboratories. Archived from the original on 14 July 2011 . Retrieved 2011-07-14 .
  52. ^ Molten salt energy storage system – A feasibility study Jones, B. G.; Roy, R. P.; Bohl, R. W. (1977) – Smithsonian/NASA ADS Physics Abstract Service. Abstract accessed December 2007
  53. ^ Biello, David. "How to Use Solar Energy at Night" . Scientific American . Scientific American, a Division of Nature America, Inc . Retrieved 19 June 2011 .
  54. ^ Ehrlich, Robert, 2013, Renewable Energy: A First Course , CRC Press, Chap. 13.1.22 Thermal storage p. 375 ISBN 978-1439861158
  55. ^ Parabolic Trough Thermal Energy Storage Technology Archived 2013-09-01 at the Wayback Machine . Parabolic Trough Solar Power Network. April 04, 2007. Accessed December 2007
  56. ^ Here comes the sun Chile greenlights enormous 400-megawatt solar project www.thisischile.cl Friday, August 23, 2013 retrieved August 30, 2013
  57. ^ International Energy Agency (2014). "Technology Roadmap: Solar Photovoltaic Energy" (PDF) . iea.org . IEA. Archived (PDF) from the original on 7 October 2014 . Retrieved 7 October 2014 .
  58. ^ http://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/statistical-review-of-world-energy/renewable-energy/solar-energy.html
  59. ^ "Grid Connected Renewable Energy: Solar Electric Technologies" (PDF) . energytoolbox.org.
  60. ^ Perlin (1999), p. 147
  61. ^ "Magic Plates, Tap Sun For Power", June 1931, Popular Science . Retrieved 19 April 2011 .
  62. ^ Perlin (1999), pp. 18–20
  63. ^ Perlin (1999), p. 29
  64. ^ Perlin (1999), pp. 29–30, 38
  65. ^ Antonio Luque. "Will we exceed 50% efficiency in photovoltaics?" . aip.org .
  66. ^ Martin and Goswami (2005), p. 45
  67. ^ "Darmstadt University of Technology solar decathlon home design" . Darmstadt University of Technology. Archived from the original on 18 October 2007 . Retrieved 25 April 2008 .
  68. ^ a b c Schittich (2003), p. 14
  69. ^ Butti and Perlin (1981), pp. 4, 159
  70. ^ Balcomb (1992)
  71. ^ Rosenfeld, Arthur; et. al. "Painting the Town White – and Green" . Heat Island Group. Archived from the original on 14 July 2007 . Retrieved 29 September 2007 .
  72. ^ Jeffrey C. Silvertooth. "Row Spacing, Plant Population, and Yield Relationships" . University of Arizona . Retrieved 24 June 2008 .
  73. ^ Kaul (2005), pp. 169–174
  74. ^ Butti and Perlin (1981), pp. 42–46
  75. ^ Bénard (1981), p. 347
  76. ^ "A Powerhouse Winery" . News Update . Novus Vinum. 27 October 2008 . Retrieved 5 November 2008 .
  77. ^ Butti and Perlin (1981), p. 19
  78. ^ Butti and Perlin (1981), p. 41
  79. ^ "The WORLD Solar Challenge – The Background" (PDF) . Australian and New Zealand Solar Energy Society. Archived from the original (PDF) on 19 July 2008 . Retrieved 5 August 2008 .
  80. ^ "North American Solar Challenge" . New Resources Group . Retrieved 3 July 2008 .
  81. ^ "South African Solar Challenge" . Advanced Energy Foundation. Archived from the original on 12 June 2008 . Retrieved 3 July 2008 .
  82. ^ "Vehicle auxiliary power applications for solar cells" (PDF) . 1991 . Retrieved 11 October 2008 .
  83. ^ "Archived copy" . Archived from the original on 2009-05-05 . Retrieved 2011-03-29 .
  84. ^ Electrical Review Vol. 201, No. 7, 12 August 1977
  85. ^ Schmidt, Theodor. "Solar Ships for the new Millennium" . TO Engineering . Retrieved 30 September 2007 .
  86. ^ "The sun21 completes the first transatlantic crossing with a solar powered boat" . Transatlantic 21 . Retrieved 30 September 2007 .
  87. ^ "PlanetSolar, the first solar-powered round-the-world voyage" . PlanetSolar . Retrieved 20 November 2016 .
  88. ^ "Archived copy" . Archived from the original on 2008-02-08 . Retrieved 2008-02-08 .
  89. ^ "Solar-Power Research and Dryden" . NASA . Retrieved 30 April 2008 .
  90. ^ "The NASA ERAST HALE UAV Program" . Greg Goebel. Archived from the original on 10 February 2008 . Retrieved 30 April 2008 .
  91. ^ Solar Impulse Project. "HB-SIA Mission" . Archived from the original on 26 July 2011 . Retrieved 5 December 2009 .
  92. ^ "Phenomena which affect a solar balloon" . pagesperso-orange.fr . Retrieved 19 August 2008 .
  93. ^ Bolton (1977), p. 1
  94. ^ Wasielewski M. R. Photoinduced electron transfer in supramolecular systems for artificial photosynthesis. Chem. Rev. 1992; 92: 435–461.
  95. ^ Hammarstrom L. and Hammes-Schiffer S. Artificial Photosynthesis and Solar Fuels. Accounts of Chemical Research 2009; 42 (12): 1859–1860.
  96. ^ Gray H. B. Powering the planet with solar fuel. Nature Chemistry 2009; 1: 7.
  97. ^ "Artificial photosynthesis as a frontier technology for energy sustainability – Energy & Environmental Science (RSC Publishing)" . rsc.org .
  98. ^ Agrafiotis (2005), p. 409
  99. ^ Zedtwitz (2006), p. 1333
  100. ^ "Solar Energy Project at the Weizmann Institute Promises to Advance the use of Hydrogen Fuel" . Weizmann Institute of Science. Archived from the original on 6 April 2008 . Retrieved 25 June 2008 .
  101. ^ Balcomb(1992), p. 6
  102. ^ "Request for Participation Summer 2005 Demand Shifting with Thermal Mass" (PDF) . Demand Response Research Center. Archived from the original (PDF) on 7 September 2008 . Retrieved 26 November 2007 .
  103. ^ Butti and Perlin (1981), pp. 212–214
  104. ^ "Advantages of Using Molten Salt" . Sandia National Laboratory . Retrieved 29 September 2007 .
  105. ^ "PV Systems and Net Metering" . Department of Energy. Archived from the original on 4 July 2008 . Retrieved 31 July 2008 .
  106. ^ "Pumped Hydro Storage" . Electricity Storage Association. Archived from the original on 21 June 2008 . Retrieved 31 July 2008 .
  107. ^ Butti and Perlin (1981), pp. 63, 77, 101
  108. ^ Butti and Perlin (1981), p. 249
  109. ^ Yergin (1991), pp. 634, 653–673
  110. ^ "Chronicle of Fraunhofer-Gesellschaft" . Fraunhofer-Gesellschaft . Retrieved 4 November 2007 .
  111. ^ Butti and Perlin (1981), p. 117
  112. ^ Butti and Perlin (1981), p. 139
  113. ^ "IEA Says Solar May Provide a Third of Global Energy by 2060" . Bloomberg Businessweek . 1 December 2011.

Marejeleo

Viungo vya nje