Ответы на вопросы ‘световой энергии’

Фотометрия	Измерение световой энергии 10 букв
Яркость	Количество световой энергии, испускаемой источником света 7 букв
Яркость	Количество световой энергии, испускаемой источником света (в физике) 7 букв
Фотоэлемент	Прибор, действие которого основано на непосредственном преобразовании световой энергии в электрическую (в физике) 11 букв
Прожектор	Световой прибор, перераспределяющий свет лампы внутри малых телесных углов и обеспечивающий угловую концентрацию светового потока. В прожекторе световой поток лампы концентрируется в ограниченном пространственном угле с помощью зеркальной или зеркально-линзовой оптической системы. Один из первых прожекторов создан Иваном Петровичем Кулибиным 9 букв
Гелиоустановка	Устройство для преобразования энергии солнечной радиации в другие виды энергии 14 букв
Гелиоустановка	Устройство для преобразования энергии солнечной радиации в другие, удобные для использования виды энергии 14 букв
Экран	Плоскость, поверхность, защищающая от излучения различных видов энергии или служащая для использования, отражения, преобразования энергии 5 букв
Ветроэнергетика	Отрасль энергетики, связанная с разработкой методов и средств для преобразования энергии ветра в другие виды энергии 15 букв
Гелиоустановка	Устройство для преобразования энергии солнечной радиации в другие, удобные для использования виды энергии (тепловую, электрическую) 14 букв

Виды световой энергии — источники, использование и преобразование

Световая энергия — это энергия одной из форм электромагнитного излучения. В разных условиях свет может вести себя как волна, или как поток частиц. Когда художники хотят описать какой-то объект, они начинают его с внешнего вида. То, что они видят, зависит от того, как этот объект отражает свет и как глаза регистрируют этот свет.

Но нам свет невозможно воспринимать подобным образом. Поэтому художники изображают, как свет освещает разные предметы, а ученые исследуют, как свет воздействует на на разные вещества и предметы. Оказывается, иногда свет ведет себя подобно волнам на поверхности пруда. В других же случаях свет действует на вещество, как если бы он представлял собой поток частиц. Подробнее разберем какие виды световой энергии существуют, а также их источники образования далее в статье.

Фотоэлектрический эффект

В солнечных элементах для переработки энергии солнечного света в электрическую используется фотоэлектрический эффект. Фотоэффект возникает, когда видимый свет или ультрафиолетовое излучения падает на поверхность некоторых веществ. Свет или УФ-излучение выбивает из вещества электроны, порождающие ток, который можно измерить гальванометром.

Удивительное свойство фотоэффекта состоит и в том, что он проявляется лишь для света, частота которого превышает определенное пороговое значение. Для света как более низких частот электроны вообще не испускаются, как бы сильно не был освещен материал. Минимальная частота для появления фотоэффекта зависит от освещаемого материала.

Традиционный солнечный элемент состоит из двух пластин кремниевого полупроводника, наложенных друг на друга. Снаружи с обеих сторон нанесены электрические контакты. Химический состав пластин слегка различен, и солнечный свет заставляет электроны переходить из одной пластины в другую. Электроны потоком «выходят» из пластины через один контакт. Из второго контакта в элемент «входят» другие электроны, замыкая цепь.

Один солнечный элемент дает напряжение около 0,5 В. Получаемый ток зависит от площади элемента. Солнечный элемент диаметром 10 см. может давать ток около 1,5 ампер при ярком солнечном свете. Солнечные элементы в изображенных на снимках панелях соединяются последовательно для увеличения напряжения и параллельно для повышения силы тока.

На этом работающем от конечной энергии бакене установлены 4 батареи солнечных элементов. Элементы заряжают аккумулятор, который питает сигнальный огонь по ночам.

Свет как поток частиц

Немецкий физик Макс Планк (1845 — 1947) первым высказал предположение о двойственной природе света. В 1905 г. Альберт Эйнштейн (1879 — 1955) предложил объяснение фотоэлектрического эффекта. Оно опиралось на представление, что свет ведет себя как поток частиц.

Электроны удерживаются в любом веществе притяжением к ядрам атомов этого вещества. Чтобы преодолеть это предложение, им нужно получить дополнительную энергию, подобно тому, как необходимо ударить по футбольному мячу, чтобы он взоетел на вершину холма. При фотоэлектрическом эффекте энергию электронам дает свет. Эйнштейн предположил, что свет это поток «порций» энергии, называемых фотонами. Энергия каждого фотона определяется его частотой. Если частота слишком низкая, то «удар», который электрон получает от фотона, чересчур слаб, и электрон не может вырваться. Выше некоторой частоты каждый фотон обладает достаточной энергией, чтобы выбить электрон из вещества, что и происходит при фотоэффекте.

Свет как волна

Пока Эйнштейн не предположил, что свет можно рассматривать как поток фотонов, физики описывали свет как разновидность волнового движения. Они пришли к этому выводу на основании опытов, свидетельствующих о том, что свет ведет себя подобно звуковым волнам или волнам на воде.

В 1873 г. английский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831 — 1879) вывел уравнение, описывающее свет как совместное распространение электрического и магнитного полей, периодически колеблющихся перпендикулярно друг к другу и к направлению распространению света.

Явление дифракции света

Когда волны на воде набегают на стенку с узкой щелью в ней, они расходятся от щели в виде серии концентрических кругов, как если бы сама щель стала источником волн. Это явление называется дифракцией (лат. diffractus). Звуковые волны также дифрагируют. Если человек проходит мимо дома, где играет музыка и окно открыто, то, подходя к окну, первыми он слышит басовые ноты. Самые высокие ноты можно услышать лишь вблизи окна, потому что высокочастотные волны дифрагируют хуже. Дифракция демонстрирует волновую природу света.

Когда свет одной длины волны проходит сквозь щель, на экране появляется нечетко очерченный светлый кружок, а чередующиеся слабые концентрические кольца: светлые в пиках световых волн и темные в узлах. Луч, проходящий сквозь щель, обычно не заходит в область тени, если только ширина щели не близка к длине световой волны.

Явление интерференции света

Когда волны на воде дифрагируют через 2 расположенные рядом щели, эти щели действуют как отдельные источники волн, согласованные по фазе друг с другом. Волны, расходящиеся от этих отдельных источников, интерферируют (складываются) друг с другом. Там, где гребень одной волны встречается с впадиной другой, волны гасят друг с другом, и поверхность воды остается невозмущенной. Там, где накладывается 2 гребня или 2 впадины, возникает еще более высокий гребень или более глубокая впадина.

Когда свет одной впадины волны проходит сквозь 2 тонкие щели, он расходится от этих щелей и образует интерференционную картину чередующихся светлых или темных полос: световые волны в одних местах усиливают друг друга, а в других гасят. Интерференция также является доказательством волновой природы света.

Частицы как волны

Вскоре после того как Эйнштейн предположил, что свет может вести себя как поток частиц, французский физик Луи де Бройль (1892 — 1987) заявил, что может быть верным и обратное: частицы также могут вести себя подобно волнам. Он вычислил, что лишь самые легкие частицы обладают длинами волн, доступными экспериментальному изучению. В 1924 г. было обнаружено, что, если направить пучок электронов на кристалл, электроны дифрагируют сквозь промежутки между атомами кристалла и оставляют на фотопластинке интерференционную картинку. То есть электроны ведут себя как волны.

Световая энергия — это… Что такое Световая энергия?

Светова́я эне́ргия  — физическая величина, одна из основных световых фотометрических величин^[1]. Характеризует способность энергии, переносимой светом, вызывать у человека зрительные ощущения. Является световым аналогом величины энергия излучения, входящей в систему энергетических величин. Получается путем преобразования значений спектральной плотности энергии излучения по формуле редуцированных фотометрических величин

[2] с использованием значений относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения ^[3]:

где  — максимальная световая эффективность излучения^[4], равная в системе СИ 683 лм/Вт^[5][6]. Её численное значение следует непосредственно из определения канделы.

Единица измерения световой энергии в СИ— люмен·секунда (лм·с).

Cо световым потоком cветовая энергия связана соотношением:

где t — длительность освещения.

Пояснения

Относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения.

Обосновать приведенную выше формулу перехода от к можно следующим образом.

Если свет представляет собой монохроматическое излучение с длиной волны 555 нм, совпадающей с положением максимума функции , то его энергии сопоставляется световая энергия , рассчитываемая по формуле:

где использовано приведенное выше значение =683 лм/Вт.

Величина коэффициента в принципиальном плане могла быть выбрана любой, в том числе и равной единице. Используемое же в СИ значение обусловлено только выбором =683 лм/Вт в определении канделы, что в свою очередь связано с традициями и причинами исторического характера.

Способность вызывать зрительные ощущения у монохроматического света с длиной волны , отличной от 555 нм, меньше, чем у света с длиной волны 555 нм в раз. Соответственно и световую энергию в этом случае полагают меньшей во столько же раз:

В случае, когда свет немонохроматичен, но занимает при этом узкий спектральный интервал , его световая энергия связана с соответствующей энергией аналогичным соотношением:

которое можно представить в виде:

Учитывая, что по определению является спектральной плотностью энергии, и используя для неё стандартное обозначение , последнее равенство переписываем в виде:

Любой свет, занимающий произвольный широкий участок спектра, можно представить, как совокупность большого числа световых излучений, каждое из которых занимает интервал . Тогда полная световая энергия этой совокупности будет представлять сумму световых энергий каждого из излучений. Таким образом, переходя в пределе от суммирования к интегрированию, получим то же, что и раньше:

Примечания

1. ↑ Световая энергия. Статья в Физической энциклопедии.
2. ↑ ГОСТ 26148—84. Фотометрия. Термины и определения.
3. ↑ ГОСТ 8.332-78. Государственная система обеспечения единства измерений. Световые измерения. Значения относительной cпектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения.
4. ↑ В литературе используется также термин «фотометрический эквивалент излучения».
5. ↑ Число 683 лм/Вт является приближённым значением , более точное значение — 683,002 лм/Вт. Подробности приведены в статье Кандела.
6. ↑ ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.

световой энергии 5 букв

Экран	Плоскость, поверхность, защищающая от излучения различных видов энергии или служащая для использования, отражения, преобразования энергии 5 букв
Табло	Световой щит 5 букв
Лазер	«Световой нож» 5 букв
Табло	Щит со световой информацией 5 букв
Фотон	«Световой атом» 5 букв
Табло	Световой информационный щит 5 букв
Табло	Световой щит на стадионе 5 букв
Табло	Световой глашатай на стадионе 5 букв
Табло	Световой сигнальный информационный щит 5 букв
Рампа	Световой пояс театральной сцены 5 букв

Солнечная энергия — Википедия

Эта статья или раздел содержит незавершённый перевод с английского языка. Вы можете помочь проекту, закончив перевод.

Карта солнечного излучения на поверхности Земли Карта солнечного излучения — Европа

Со́лнечная эне́ргия — энергия от Солнца в форме радиации и света. Эта энергия в значительной мере управляет климатом и погодой, и является основой жизни. Технология, контролирующая солнечную энергию, называется солнечной энергетикой.

В верхние слои атмосферы Земли постоянно поступает 174 ПВт солнечного излучения (инсоляции)^[1]. Около 6 % инсоляции отражается от атмосферы, 16 % поглощается ею. Средние слои атмосферы в зависимости от погодных условий (облака, пыль, атмосферные загрязнения) отражают до 20 % инсоляции и поглощают 3 %.

Атмосфера не только уменьшает количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, но и диффундирует около 20 % с того что поступает, и фильтрует часть его спектра. После прохождения атмосферы около половины инсоляции находится в видимой части спектр. Вторая половина находится преимущественно в инфракрасной части спектра. Только незначительная часть этой инсоляции приходится на ультрафиолетовое излучение^[2][3].

Солнечное излучение поглощается поверхностью суши, океанами (покрывают около 71 % поверхности земного шара) и атмосферой. Абсорбция солнечной энергии через атмосферную конвекцию, испарение и конденсация водяного пара является движущей силой круговорота воды и управляет ветрами. Солнечные лучи абсорбоване океаном и сушей поддерживает среднюю температуру на поверхности Земли, что ныне составляет 14 °C^[4]. Благодаря фотосинтезу растений солнечная энергия может превращаться в химическую, которая хранится в виде пищи, древесины и биомассы, которая в конце концов превращается в ископаемое топливо^[5].

Солнечная энергия является источником энергии ветра, воды, тепла морей, биомассы, а также причиной образования на протяжении тысячелетий торфа, бурого и каменного угля, нефти и природного газа, однако эта опосредованная энергия и накопленная в течение тысяч и миллионов лет. Энергию Солнца можно использовать и непосредственно, как источник электроэнергии и тепла. Для этого нужно создать устройства, которые концентрируют энергию Солнца на малых площадях и в малых объемах.

Общее количество солнечной энергии, которую поглощает атмосфера, поверхность суши и океана составляет примерно 3 850 000 эксаджоулей (ЭДж) в год^[6]. За один час, это дает больше энергии, чем весь мир использовал за целый 2002 год^[7][8]. Фотосинтез забирает около 3 000 ЭДж в год на производство биомассы^[9]. Количество солнечной энергии, которая достигает поверхность земли такая большая, что за год она примерно вдвое превзойдет всю энергию, которую потенциально можно выработать со всех невозобновляемых источников: угля, нефти, урановых руд^[10].

«‘Годовое поступление солнечного излучения и потребления энергии человеком»‘1
Солнце	3 850 000	[6]
ветер	2 250	[11]
Потенциал биомассы	~200	[12]
Мировое потребление энергии2	539	[13]
Электроэнергия2	~67	[14]
1 Энергию подано в эксаджоулях 1 ЭДж = 1018Дж = 278 ТВт/ч  2 Потребления по состоянию на 2010 год

Количество солнечной энергии, которую потенциально может использовать человек, отличается от количества энергии, которое находится вблизи земной поверхности. Такие факторы как смена дня и ночи, облачность и доступная поверхность суши уменьшают количество энергии, пригодной для использования.

Географическое положение влияет на энергетический потенциал, поскольку ближе к экватора области принимают большее количество солнечного излучения. Однако, использование устройств на фотовольтації, которые могут изменять свою ориентацию в соответствии с положением Солнца на небосклоне, может значительно повышать потенциал солнечной энергии в отдалённых от экватора областях.^[15]

Доступность земель значительно влияет на возможную добычу энергии, поскольку солнечные панели можно устанавливать лишь на землях, которые для этого подходят и не используются для других целей. Например, подходящим местом для установки панелей стали крыши^[15].

Солнечные системы делятся на активные и пассивные, в зависимости от способа впитать солнечную энергию, ее переработать и распределить.

Активные солнечные технологии используют фотовольтонику, концентрированную солнечную энергию (англ.), солнечные коллекторы, насосы и вентиляторы, чтобы превратить солнечное излучение в полезный выход энергии. Среди пассивных солнечных технологий: использование материалов с благоприятными тепловыми характеристиками, дизайн помещений с естественной циркуляцией воздуха и выгодное расположение зданий относительно положения Солнца. Активные солнечные технологии повышают энергоснабжения, тогда как пассивные уменьшают потребность в дополнительных источниках энергии^[16].

2000 года Программа развития ООН, Департамент по экономическим и социальным вопросам ООН и Мировой энергетический совет опубликовали оценку потенциала солнечной энергии, которую человечество может добывать, приняв во внимание такие факторы, как инсоляция, облачность и доступна для использования поверхность суши. Оценка показала, что глобальный потенциал солнечной энергии составляет 1,575–49,837 ЭДж на год «(см. таблицу ниже)»^[15].

Годовой потенциал солнечной энергии по регионам (ЭДж)^[15]

Регион	Северная Америка	Латинская Америка и Карибы	Западная Европа	Центральная и Восточная Европа	Страны бывшего Советского Союза	Ближний Восток и Северная Африка	Sub-Saharan Африка	Pacific Asia	Южная Азия	Centrally planned Asia	Pacific OECD
Минимум	181,1	112,6	25,1	4,5	199,3	412,4	371,9	41,0	38,8	115,5	72,6
Максимум	7 410	3 385	914	154	8 655	11 060	9 528	994	1 339	4 135	2 263

В это время работают нагревательные устройства, которые аккумулируют энергию Солнца, а также опытные образцы электродвигателей и автомобилей, которые используют энергию Солнца.

Солнечная энергия, как полагают, к концу века может составить не более 1 % от общего количества используемой энергии. Еще в 1870 году в Чили было построено солнечный опреснитель морской воды, который производил до 30 т пресной воды в сутки и работал более 40 лет. Благодаря применению гетеропереходов коэффициент полезного действия солнечных батарей уже достигает 25 %. Налажено производство солнечных батарей в виде длинной поликристаллической кремниевой ленты, которые имеют КПД более 10 %.

Технологии, которые используют тепловую энергию солнца, можно применять для нагрева воды, обогрева помещений, охлаждения помещений и генерации технологической теплоты^[17].

В 1897 году Франк Шуман, американский изобретатель, инженер и пионер по использованию солнечной энергии, построил небольшой демонстрационный солнечный двигатель, принцип работы которого заключался в том, что солнечный свет отражалось на квадратные контейнеры, заполненные эфиром, температура кипения которого меньше, чем воды. Внутри до контейнеров были пригнаны черные трубы, которые приводили в движение паровой двигатель. В 1908 году Шуман основал компанию Sun Power Company, которая должна была строить большие установки на солнечной энергии. Вместе со своим техническим советником А. С. Э Аккерманом и британским физиком Чарльзом Верноном Бойзом^[18] Шуман разработал улучшенную систему, использовав систему зеркал, которые отражали солнечные лучи на коробки солнечных коллекторов, повышая эффективность нагрева до уровня, когда можно было вместо эфира использовать воду. Затем Шуман построил полномасштабный паровой двигатель, который работал на воде под низким давлением. Это дало ему возможность 1912 года запатентовать целую систему с солнечным двигателем.

Между 1912 и 1913 годами Шуман построил первую в мире геотермальную электростанцию в городе Маади Египет. Шумановская электростанция использовала параболоцилиндрический концентратор, чтобы привести в движение двигатель мощностью 45 — 52 кВт, который перекачивал более 22 000 литров воды за минуту с реки Нил на близлежащие хлопковые поля. Хотя Первая мировая война, а также открытие дешевой нефти в 1930-х годах, и помешали дальнейшему продвижению солнечной энергии, но шумановское видение и базовый дизайн был возрожден в 1970-х годах на новой волне интереса к геотермальной энергии^[19]. В 1916 году в прессе часто Цитировали слова Шумана, в которых он защищал использования солнечной энергии:

Мы доказали, что использование солнечной энергии может быть коммерчески выгодным в тропиках, и даже более того, доказали, что после исчерпания запасов нефти и угля, человечество получит неисчерпаемый источник энергии в виде солнечных лучей. Оригинальный текст (англ.) We have proved the commercial profit of sun power in the tropics and have more particularly proved that after our stores of oil and coal are exhausted the human race can receive unlimited power from the rays of the sun. 40 Франк шуман New York Times, 2 июля 1916[20]

Нагревание воды[править | править код]

Солнечные водонагреватели направлены к Солнцу, чтобы повысить эффективность.

В низких географических широтах (ниже 40 градусов) от 60 до 70 % всей бытовой горячей воды температурой до 60 °C могут обеспечить солнечные системы для нагрева воды^[21]. Наиболее распространенными типами солнечных водонагревателей являются: вакуумные трубные коллекторы (44 %) и плоские коллекторы (34 %), которые обычно используют для нагрева бытовой горячей воды; а также прозрачные пластиковые коллекторы (21 %), которые главным образом используют, чтобы подогревать плавательные бассейны^[22].

По состоянию на 2007 год общая установленная мощность солнечных систем для нагрева воды составляла примерно 154 тепловых ГВт.^[23] Китай является мировым лидером в этой области, установив по состоянию на 2006 год 70 ГВт тепловых и планируя к 2020 году достичь 210 ГВт тепловых^[24]. Израиль и Кипр являются мировыми лидерами по использованию солнечных систем для подогрева воды на душу населения с 90 % домохозяйств, которые их установили^[25]. В США, Канаде и Австралии солнечные водоподогреватели служат преимущественно для подогрева плавательных бассейнов, с установленной мощностью состоянию на 2005 год около 18 ГВт тепловых^[16].

Обогрев, охлаждение и вентиляция[править | править код]

В США на HVAC приходится 30 % (4.65 EJ/yr) энергии, которая используется в коммерческих зданиях и почти 50 % (10.1 EJ/yr) энергии, которая используется в жилых домах^[26][27]. Системы солнечного обогрева, охлаждения и вентиляции можно использовать, чтобы компенсировать часть этой энергии.

Тепловая масса — это любой материал, который можно применять, чтобы сохранять тепло, в частности солнечное. Среди материалов, которые могут выполнять функцию тепловой массы, камень, цемент и вода. На протяжении истории их применяли в засушливом или теплом климате, чтобы сохранить помещение прохладным, поскольку они впитывают солнечную энергию в течение дня и выпускают накопленное тепло ночью. Однако их можно применять и в прохладных регионах, чтобы сохранять тепло. Размер и расположение тепловой массы зависит от нескольких факторов, таких как климат, соотношение времени солнечной освещенности и пребывание в тени. Если тепловую массу правильно разместить, то она сохраняет температуру в помещении в комфортном диапазоне и уменьшает потребность в устройствах для дополнительного обогрева и охлаждения^[28].

Солнечный дымоход (англ.) (или тепловой дымоход, в этом контексте) — это пассивная система солнечной вентиляции, состоящей из вертикального ствола, который соединяет внутреннюю и внешнюю стороны здания. Если дымоход нагревается, то воздух внутри также нагревается, вызывая вертикальный сквозняк (англ.) который протягивает воздух через дом. Его работу можно улучшить, если использовать непрозрачные материалы и тепловую массу^[29] таким образом, который напоминает теплицу.

Листопадные растения предложено как способ контролировать солнечное нагревание и охлаждение. Если они растут на южной стороне здания в северном полушарии или северной стороне здания в южном полушарии, то их листья обеспечивает тень в течение лета, тогда как голые стволы без препятствий пропускают солнечные лучи зимой^[30].

Приготовление еды[править | править код]

Параболическая тарелка вырабатывает пар для приготовления пищи, Ауровіль (Индия)

Солнечные печи используют солнечный свет для приготовления пищи, сушки и пастеризации. Их можно разделить на три широких категории: коробчасті печи (англ. box cookers), панельные печи (англ. panel cookers) и отражательные печи (англ. reflector cookers)^[31]. Простейшая солнечная печь — коробчаста, которую впервые построил Орас Бенедикт де Соссюр 1767 года^[32]. Простая коробчаста печь состоит из изолированного контейнера с прозрачной крышкой. Она может эффективно применяться при частично закрытом облаками небе и обычно достигает температуры 90-150 °C^[33]. Панельная печь использует отражающую панель, чтобы направить солнечные лучи на изолированный контейнер и достичь температуры, сравнимой с коробчастою печью. Отражательные печи используют различную геометрию отражателя (тарелку, корыто, зеркала Френеля), чтобы сфокусировать лучи на контейнер. Эти печи достигают температуры 315 °C, но требуют прямого луча и их нужно переставлять вместе с изменением положения Солнца^[34].

Технологическое тепло[править | править код]

Системы концентрации солнечной энергии, такие как параболические тарелки, корыта и отражатели Шеффлера могут обеспечивать технологическое тепло для коммерческих и индустриальных нужд. Первой коммерческой системой был Total Solar Energy Project (англ.) (STEP) в Шенандоа, (Джорджия, США), где поле со 114 параболических тарелок обеспечило 50 % технологического тепла, вентиляции воздуха и потребностей в электроэнергии для швейной фабрики. Эта подключена к сети когенерационная установка обеспечила 400 Квт электроэнергии а также тепловую энергию в виде 401 Вт пара и 468 КВт охлажденной воды и обеспечивала хранение тепла с одногодинним пиковой нагрузкой^[35]. Пруды-испарители — это мелкие бассейны, которые сконцентровують растворенные в воде твердые вещества с помощью испарение. Использование прудов-испарителей, чтобы добыть соль из морской воды, является одним из старейших применений солнечной энергии. Среди современных применений: повышение концентрации солей при добыче металлов методом выщелачивания, а также удаления твердых веществ из сточных вод^[36]. При использовании шнуров (англ.), сушилки (англ.) и вешалок белье высыхает в процессе испарения под действием ветра и солнечных лучей без потребления электроэнергии и газа. В законах некоторых штатов даже специально прописан защита «права сушить» одежду^[37]. Unglazed transpired collectors (UTC) are perforated sun-facing walls used for ventilation air preheating. UTCs can raise the incoming air temperature up to 22 °C (40 °F) and deliver outlet temperatures of Шаблон:Convert/Dual/LoffAoffDbSoffT.^[38] Короткий период возврата вложенных денег (от 3 до 12 лет) делает transpired collectors финансово выгоднее, чем glazed collection systems^[38]. По состоянию на 2003 год более 80 систем с суммарной коллекторной площадью 35 000 м2 были установлены во всем мире, включая коллектор площадью 860 м2 в Коста-Рике для сушки кофейных бобов и коллектор площадью 1300 м2 в Коїмбатори (Индия) для высушивания marigolds^[39].

Обработка воды[править | править код]

Солнечное опреснение можно использовать, чтобы превратить соленую или солоноватую воду на питьевую. Впервые пример такого преобразования зафиксировали арабские алхимики XVI века^[40]. Впервые масштабный проект из солнечного опреснения построили в 1872 году в чилийском шахтерском городке Лас-Салинас^[41]. Завод, который имел площадь солнечного коллектора 4700 м2 мог производить до 22 700 л питьевой воды и оставался в работе на протяжении 40 лет^[41]. Individual still designs include single-slope, double-slope (greenhouse or type), vertical, conical, inverted absorber, multi-wick, and multiple effect.^[40]. Эти опреснители могут работать в пассивном, активном и гибридном режимах. Double-slope казани наиболее экономически выгодные для децентрализованных бытовых нужд, тогда как active multiple effect units более подходят для широкомасштабных проектов^[40].

Для солнечной дезинфекции воду наливают в прозрачные бутылки с ПЭТ и помещают их на несколько часов под солнечные лучи^[42]. Время дезинфекции зависит от климата и погодных условий, по крайней мере от 6 часов до 2 дней, если небо полностью покрыто облаками^[43]. Этот способ рекомендовала Всемирная организация здравоохранения как доступный метод обработки бытовой воды и безопасного хранения^[44]. Более 2 миллионов людей в странах, что развиваются, ежедневно применяют этот метод для обработки своей питьевой воды^[43].

Солнечную энергию можно использовать в ставках-усереднювачах для обработки сточных вод без применения химикатов и затраты электроэнергии. Еще одним преимуществом для окружающей среды является то, что водоросли живут в таких прудах и потребляют диоксид углерода в процессе фотосинтеза, хотя они могут вырабатывать токсичные вещества, которые делают воду непригодной для употребления^[45][46].

Солнечная энергетика работает за счет преобразования солнечного света в электроэнергию. Это может происходить или непосредственно, с использованием фотовольтаики, или косвенно, с использованием систем концентрированной солнечной энергии (англ.), в которых линзы и зеркала собирают солнечный свет с большой площади в тонкий луч, а механизм слежения отслеживает положение Солнца. Фотовольтаика превращает свет в электрический ток с помощью фотоэффект.

Предполагают, что солнечная энергетика станет крупнейшим источником электроэнергии к 2050 году, в которой на долю фотовольтаики и концентрированной солнечной энергии будет приходиться 16 и 11 % мирового производства электроэнергии соответственно^[47].

Коммерческие электростанции на концентрированной солнечной энергии впервые появились в 1980-х годах. После 1985 года установка этого типа SEGS (англ.) в пустыне Мохаве (Калифорния) 354 МВт стала крупнейшей солнечной электростанцией в мире. Среди других солнечных электростанций этого типа СЭС Солнова (англ.) (150 МВт) и СЭС Андасол (англ.) (100 МВт), обе в Испании. Среди крупнейших электростанций на фотовольтаїці (англ.): Agua Caliente Solar Project (250 МВт) в США, и Charanka Solar Park (221 МВТ) в Индии. Проекты мощностью более 1 ГВт находятся на стадии разработки, но большинство установок на фотовольтаїці, мощностью до 5 КВт, имеют небольшой размер и расположены на крышах.По состоянию на 2013 год на солнечную энергию приходилось менее 1 % от электроэнергии в мировой сети^[48].

Архитектура и городское планирование[править | править код]

Наличие солнечного света влияла на дизайн зданий от самого начала истории архитектуры^[50]. Впервые продвинутые методы солнечной архитектуры и городского планирования ввели древние греки и китайцы, которые ориентировали свои дома на юг, чтобы обеспечить их освещением и теплом^[51].

Среди общих характеристик пассивной солнечной архитектуры (англ.): благоприятная ориентация зданий относительно Солнца, компактные пропорции (малое отношение площади поверхности к объему), выборочное затемнение (навесы) и тепловая масса (англ.)^[50]. Когда эти свойства удачно подобраны с учетом местного климата, то это обеспечивает хорошее освещение помещений и позволяет оставаться в комфортном диапазоне температур. Дом мегаронного типа Сократа — является классическим примером пассивной солнечной архитектуры^[50]. На нынешнем этапе солнечного дизайна применяют компьютерное моделирование с помощью которой связывают между собой дневное освещение (англ.), а также системы солнечного обогрева и вентиляции в an integrated solar design package^[52]. Активное солнечное оборудование, такое как насосы, вентиляторы и switchable windows может дополнить пассивный дизайн и улучшить показатели работы системы.

Городской тепловой остров (МТО) — это городской район, где температура выше, чем в окружающих сельских местностях. Выше температуры является следствием применения таких материалов как асфальт и бетон, которые лучше впитывают солнечное излучение, поскольку имеют ниже альбедо и выше теплоемкость, чем в окружающей среде. Чтобы непосредственно противодействовать эффекту, здания красят в белое и насаживают на улицах деревья. Согласно проекту гипотетической программы «cool communities» в Лос-Анджелеси, используя эти методы городскую температуру можно снизить примерно на 3 °C. Стоимость проекта оценивается в US$1 млрд, а общая годовая выгода может составлять US$530 млн благодаря уменьшению затрат на вентиляцию и охрану здоровья^[53].

Сельское хозяйство и растениеводство[править | править код]

Эта статья или раздел содержит незавершённый перевод с английского языка. Вы можете помочь проекту, закончив перевод.

(Скрытый викитекст)

Сельское хозяйство и растениеводство ищут способы оптимизировать впитывание солнечной энергии для того, чтобы повысить продуктивность растений.

Оранжерея превращают солнечный свет в тепло, обеспечивая круглогодичное выращивание растений, которые в природе не приспособлены для этого климата. Простейшие оранжереи использовали в римские времена, чтобы круглый год выращивать огурцы для императора Тиберия^[54]. Современные В Европе в XVI веке появились оранжереи для выращивания растений, привезённых из исследовательских путешествий^[55].

1. ↑ Smil (1991), p. 240
2. ↑ Радиационный и световой режим (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 6 апреля 2018. Архивировано 12 октября 2013 года.
3. ↑ Natural Forcing of the Climate System (неопр.) (недоступная ссылка). Intergovernmental Panel on Climate Change. Дата обращения 29 сентября 2007. Архивировано 29 сентября 2007 года.
4. ↑ Сомервилл, Richard. Historical Overview of Climate Change Science (неопр.) (PDF). Intergovernmental Panel on Climate Change. Дата обращения 29 сентября 2007.
5. ↑ Vermass, Wim. An Introduction to Photosynthesis and Its Applications (неопр.) (недоступная ссылка). Arizona State University. Дата обращения 29 сентября 2007. Архивировано 3 декабря 1998 года.
6. ↑ ^{1 2} Smil (2006), p. 12
7. ↑ http://www.nature.com/nature/journal/v443/n7107/full/443019a.html
8. ↑ Powering the Planet: Chemical challenges in solar energy utilization (неопр.) (PDF). Дата обращения 7 августа 2008.
9. ↑ Energy conversion by organisms photosynthetic (неопр.). Food and Agriculture Organization of the United Nations. Дата обращения 25 мая 2008.
10. ↑ Exergy Flow Charts — GCEP (неопр.). stanford.edu.
11. ↑ Archer, Cristina. Evaluation of Global Wind Power (неопр.). Stanford. Дата обращения 3 июня 2008.
12. ↑ fa.upc.es/personals/fluids/oriol/ale/eolss.pdf Renewable Energy Sources (неопр.). Renewable and Appropriate Energy Laboratory. Дата обращения 6 декабря 2012.
13. ↑ Total Primary Energy Consumption (неопр.). Energy Information Administration. Дата обращения 30 июня 2013.
14. ↑ Total Electricity Consumption Net (неопр.). Energy Information Administration. Дата обращения 30 июня 2013.
15. ↑ ^{1 2 3 4} Energy and the challenge of sustainability (неопр.) (PDF). UN Development Programme and World Energy Council (сентябрь 2000). Дата обращения 17 января 2017.
16. ↑ ^{1 2} Philibert, Cédric The Present and Future use of Solar Thermal Energy as a Primary Source of Energy (неопр.). IEA (2005). Дата обращения 6 апреля 2018. Архивировано 12 декабря 2011 года.
17. ↑ Solar Energy Technologies and Applications (неопр.) (недоступная ссылка). Canadian Renewable Energy Network. Дата обращения 22 октября 2007. Архивировано 15 ноября 2007 года.
18. ↑ V.+Boys/famous/4c880e9645e2ca90f61156a9efa6d16a C. V. Boys — Scientist (неопр.). yatedo.com.
19. ↑ Smith, Zachary Alden; Taylor, Katrina D. Renewable And Alternative Energy Resources: A Reference Handbook (англ.). — ABC-CLIO, 2008. — P. 174. — ISBN 978-1-59884-089-6..
20. ↑ 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/date=2 July 1916 (неопр.). nytimes.com.
21. ↑ Renewables for Heating and Cooling (неопр.) (PDF). International Energy Agency. Дата обращения 13 августа 2015.
22. ↑ Weiss, Werner. Solar Heat Worldwide (Markets and Contributions to the Energy Supply 2005) (неопр.) (PDF). International Energy Agency. Дата обращения 30 мая 2008. Архивировано 10 сентября 2008 года.
23. ↑ Weiss, Werner. Solar Heat Worldwide – Markets and Contribution to the Energy Supply 2006 (неопр.) (PDF). International Energy Agency. Дата обращения 9 июня 2008.
24. ↑ Renewables 2007 Global Status Report (неопр.) (PDF). Worldwatch Institute. Дата обращения 30 апреля 2008. Архивировано 29 мая 2008 года.
25. ↑ Del Chiaro, Bernadette. Solar Water Heating (California How Can Reduce Its Dependence on Natural Gas) (неопр.) (PDF). Environment California Research and Policy Center. Дата обращения 29 сентября 2007. Архивировано 27 сентября 2007 года.
26. ↑ Apte, J. Future Advanced for Windows Zero-Energy Homes (неопр.) (PDF) (недоступная ссылка). American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. Дата обращения 9 апреля 2008. Архивировано 10 апреля 2008 года.
27. ↑ Energy Consumption Characteristics of Commercial Building HVAC Systems Volume III: Energy Savings Potential (неопр.) (PDF) 2-2. United States Department of Energy. Дата обращения 24 июня 2008.
28. ↑ Mazria(1979), p. 29-35
29. ↑ Bright, David Passive solar heating simpler for the average owner. (неопр.). Bangor Daily News (18 февраля 1977). Дата обращения 3 июля 2011.
30. ↑ Mazria(1979), p. 255
31. ↑ Anderson and Palkovic (1994), p. xi
32. ↑ Butti and Perlin (1981), p. 54-59
33. ↑ Anderson and Palkovic (1994), p. xii
34. ↑ Anderson and Palkovic (1994), p. xiii
35. ↑ Stine, W B and Harrigan, R W. Shenandoah Total Solar Energy Project (неопр.). John Wiley. Дата обращения 20 июля 2008.
36. ↑ Bartlett (1998), p.393-394
37. ↑ Thomson-Philbrook, Julia. Right to Dry Legislation in New England States and Other (неопр.). Connecticut General Assembly. Дата обращения 27 мая 2008.
38. ↑ ^{1 2} Solar Buildings (Transpired Air Collectors — Ventilation Preheating) (неопр.) (PDF). National Renewable Energy Laboratory. Дата обращения 29 сентября 2007.
39. ↑ Ошибка в сносках^?: Неверный тег <ref>; для сносок Leon 2006 не указан текст
40. ↑ ^{1 2 3} Tiwari (2003), p. 368-371
41. ↑ ^{1 2} Daniels (1964), p. 6
42. ↑ SODIS solar water disinfection (неопр.). EAWAG (The Swiss Federal Institute for Environmental Science and Technology). Дата обращения 2 мая 2008.
43. ↑ ^{1 2} Household Water Treatment Options in Developing Countries: Solar Disinfection (SODIS) (неопр.) (PDF) (недоступная ссылка). Centers for Disease Control and Prevention. Дата обращения 13 мая 2008. Архивировано 29 мая 2008 года.
44. ↑ Household Water Treatment and Safe Storage (неопр.). World Health Organization. Дата обращения 2 мая 2008.
45. ↑ Shilton A. N., Powell N., Mara D. D., Craggs R. Solar-powered aeration and disinfection, anaerobic co-digestion, biological CO(2) scrubbing and biofuel production: the energy and carbon management opportunities of waste stabilisation ponds (англ.) // Water Sci. Technol. (англ.)русск. : journal. — 2008. — Vol. 58, no. 1. — P. 253—258. — DOI:10.2166/wst.2008.666. — PMID 18653962.
46. ↑ Tadesse I., Isoaho S. A., Green F. B., Puhakka J. A. Removal of organics and nutrients from tannery effluent by advanced integrated Wastewater Pond Systems technology (англ.) // Water Sci. Technol. (англ.)русск. : journal. — 2003. — Vol. 48, no. 2. — P. 307—314. — PMID 14510225.
47. ↑ International Energy Agency. Technology Roadmap: Solar Photovoltaic Energy (неопр.) (PDF) (недоступная ссылка). http://www.iea.org. IEA (2014). Дата обращения 7 октября 2014. Архивировано 7 октября 2014 года.
48. ↑ Historical Data Workbook (2013 calendar year)
49. ↑ Darmstadt University of Technology solar decathlon home design (неопр.). Darmstadt University of Technology. Дата обращения 25 апреля 2008. Архивировано 18 октября 2007 года.
50. ↑ ^{1 2 3} Schittich (2003), p. 14
51. ↑ Butti and Perlin (1981), p. 4, 159
52. ↑ Balcomb(1992)
53. ↑ Rosenfeld, Arthur; Romm, Joseph; Akbari, Hashem; Lloyd, Alan. Painting the Town White — and Green (неопр.) (недоступная ссылка). Heat Island Group. Дата обращения 29 сентября 2007. Архивировано 14 июля 2007 года.
54. ↑ Butti and Perlin (1981), p. 19
55. ↑ Butti and Perlin (1981), p. 41