Реферати українською » Физика » Сонячна енергія та перспективи її використання


Реферат Сонячна енергія та перспективи її використання

Страница 1 из 3 | Следующая страница

року міністерство освіти Республіки Білорусь у

Заснування освіти

«Білоруський державний педагогічний університет імені МаксимаТанка»

Кафедра спільної програми та теоретичної фізики

Курсова робота з загальної фізиці

Сонячна енергія і її використання

Студентки 321 групи

фізичного факультету

>Лешкевич Світлана Валеріївна

Науковий керівник:

>Федорков Чеслав Михайлович

Мінськ, 2009


Зміст

 

Запровадження

1. Загальні інформацію про сонце

2. Сонце – генератор

2.1 Дослідження сонячної енергії

2.2 Потенціал сонячної енергії

3. Використання сонячної енергії

3.1Пассивное використання сонячної енергії

3.2 Активне використання сонячної енергії

3.2.1 Сонячні колектори та його види

3.2.2 Сонячні системи

3.2.3 Сонячні теплові електростанції

3.3 Фотоелектричні системи

4. Сонячна архітектура

Укладання

Список використаних джерел

 


Запровадження

Сонце грає виняткову роль життя Землі. Весь органічний світ нашої планети зобов'язаний Сонцю своїм існуванням. Сонце – це джерело світла, і тепла, а й початковий джерело багатьох інших напрямів енергії (енергії нафти, вугілля, води, вітру).

З часу появи землі осіб розпочав використати енергію сонця. По археологічним даним відомо, що з житла перевагу віддавали тихим, закритим від холодних вітрів і великих відкритих сонячним променям місцях.

Мабуть, першої відомоїгелиосистемой вважатимуться статуюАменхотепа III, що стосується XV віці е. Усередині статуї розташовувалася система повітряних і водяних камер, що під сонячним промінням наводили в рух захований музичний інструмент. У Стародавню Грецію поклонялисяГелиосу. Ім'я цього бога сьогодні лягло основою багатьох термінів, що з сонячної енергетикою.

Проблема забезпечення електричної енергією багатьох галузей світового господарства, постійно зростаючих потреб населення світу стає дедалі більше насущної.


1. Загальні інформацію про Сонце

Сонце – центральне тіло Сонячної системи, розпечений плазмовий кулю, типовазвезда-карлик спектрального класуG2.

Характеристики Сонця

1. Маса MP.S~2*1023 кг

2. RP.S~629 тис. км

3. V= 1,41*1027 м3, що майже 1300 тис. разів перевищує обсяг Землі,

4. середня щільність 1,41*103 >кг/м3,

5. світність LP.S=3,86*1023 кВт,

6. ефективна температура поверхні (фотосфера) 5780 До,

7. період обертання (синодичний) змінюється від 27сут на екваторі до 32сут. у полюсів,

8. прискорення вільного падіння 274 м/с2 (в такому величезному прискоренні сили тяжкості людина масою 60 кг важив би більш 1,5 т.).

Будова Сонця

У центральній частині Сонця перебуває джерело його енергії, чи, кажучи образним мовою, та “грубка”, яка нагріває його й не дає йому охолонути. Ця сфера називається ядром (див. мал.1). У ядрі, де температура сягає 15 МК, відбувається виділення енергії. Ядро має радіус трохи більше чверті загального радіуса Сонця. Однак у його обсязі зосереджено половину сонячної є і виділяється практично вся енергія, що підтримує світіння Сонця.

Відразу навколо ядра починається зона променистої передачі енергії, де поширюється через поглинання і випромінювання речовиною порцій світла – квантів.Кванту потрібно дуже чимало часу, щоб просочитися через щільне сонячне речовина назовні. І якщо б “грубка” всередині Сонця раптом згасла, ми дізнатись про це лише мільйони через.


>Рис. 1 Будова Сонця

На своєму шляху через внутрішні сонячні верстви потік енергії зустрічає таку область, де непрозорість газу сильно зростає. Цеконвективная зона Сонця. Тут енергія передається не випромінюванням, аконвекцией.Конвективная зона починається приблизно відстані 0,7 радіуса від центру і простирається практично аж до видимої поверхні Сонця (фотосфери), де перенесення основного потоку енергії знову стає променистим.

>Фотосфера – це випромінююча поверхню Сонця, має зернисту структуру, звану грануляцією. І таке "зерно" розміром майже з Німеччину зі є який став на поверхню потік гарячого речовини. На фотосфері часто помітні відносно невеликі темні області - сонячні плями. Вони на1500С холодніше оточуючої їх фотосфери, температура яких становить5800С. Через різницю температур зфотосферой ці плями і здаються у спостереженнях в телескоп цілком чорними. Надфотосферой розташований наступний, більш розріджене шар, званийхромосферой, тобто "забарвленою сферою". Така назвахромосфера отримала завдяки своєму червоному кольору. І, нарешті, з неї є дуже гаряча, а й надзвичайно розріджена частина сонячної атмосфери - корона.

 


2. Сонце – генератор

Наше Сонце – це величезна світний газовий кулю, у якому протікають складні процеси та внаслідок безупинно виділяється енергія. Енергія Сонця є джерелом життя на планеті. Сонце нагріває атмосферу і поверхні Землі. Завдяки сонячної енергії дмухають вітри, здійснюється круговорот води у природі, нагріваються моря, и океани, розвиваються рослини, тварини мають корм. Саме завдяки сонячному випромінюванню Землі існують копалини є екологічно безпечними. Сонячна енергія то, можливо перетворять на теплоту чи холод, рушійну собі силу й електрику.

Сонце випаровує воду з океанів, морів, з земної поверхні. Воно перетворює цю вологу в водяні краплі, створюючи хмари й тумани, та був змушує її знову падати на Землю як дощу, снігу, роси чи інею, створюючи, в такий спосіб, гігантський круговорот вологи у атмосфері.

Сонячна енергія є джерелом загальної циркуляції атмосфери і циркуляції води в океанах. Вона ніби створює гігантську систему водяного і повітряного опалення нашої планети, перерозподіляючи тепло по земної поверхні.

Сонячний світло, потрапляючи на рослини, викликає в нього процес фотосинтезу, визначає зростання та розвитку рослин; потрапляючи на грунт, він перетворюється на тепло, нагріває її, формує грунтовий клімат, даючи тим самим життєву силу які у грунті насінням рослин, мікроорганізмам і що населяють її живих істот, які самотужки тепла перебували у стані анабіозу (сплячки).

Сонце випромінює дуже багато енергії - приблизно1,1x1020 кВт·год в секунду.Киловатт·час - на цю кількість енергії, необхідне роботи лампочки розжарювання потужністю 100 ватів протягом десяти годин. Зовнішні верстви атмосфери Землі перехоплюють приблизно одну мільйонну частина енергії, випромінюваної Сонцем, чи 1500квадрильонов (1,5 x 1018) кВт·год щорічно. Але тільки 47% всієї енергії, чи 700квадрильонов (7 x 1017) кВт·год, сягає Землі. Інші 30% сонячної енергії відбивається знову на космос, приблизно 23% випаровують воду, 1% енергії посідає хвилі й низхідні течії і 0,01% - на процес освіти фотосинтезу у природі.

 

2.1 Дослідження сонячної енергії

Чому Сонце світить і вистигає вже мільярди? Яке «паливо» дає їй енергію? Відповіді це питання вчені шукали століттями, і лише на початку ХХ століття знайшли правильне рішення. Тепер відомо, що, як та інші зірки, світить завдякипротекающим у надрах термоядерних реакцій.

Якщо ядра атомів легких елементів зіллються в ядро атома тяжчого елемента, то маса нового виявиться менше, ніж сумарна чимало тих, у тому числі воно утворилося. Залишок маси перетворюється на енергію, яку несуть частки, звільнені під час реакції. Ця енергія майже зовсім перетворюється на тепло. Така реакція синтезу атомних ядер може відбуватися лише за дуже високому тиску і температурі понад 10 млн. градусів. Тому він і називається термоядерної.

Основне речовина, що становить Сонце, - водень, йому припадає близько 71% всієї маси світила. Майже 27% належить гелію, інші ж 2% - важчим елементам, таких як вуглець, азот, кисень і метали. Головним «паливом» Сонця служить саме водень. З чотирьох атомів водню внаслідок ланцюжка перетворень утворюється один атом гелію. А з кожного грама водню, що у реакції, виділяється6x1011 Дж енергії! На Землі такої кількості енергії вистачило для здобуття права нагріти від температури0 З до точки кипіння 1000 м3 води.


2.2 Потенціал сонячної енергії

Сонце забезпечує нашій 10 000 раз велику кількість безплатної енергії, ніж фактично використовується в усьому світі. Лише на самій світовому комерційному ринку купують і продається трохи менше 85 трильйонів (8,5 x 1013) кВт·год енергії на рік. Оскільки неможливо простежити до всього процесом загалом, не можна упевнено сказати, скільки некомерційної енергії споживають люди (наприклад, скільки деревини та добрива збираються і спалюється, скільки води використовується для механічної чи електричної енергії). Деякі експерти вважають, що ця некомерційна енергія становитиме п'ята частина усієї використовуваної енергії. Але якщо це, то загальна енергія, споживана людством протягом року, становить лише приблизно однусемитисячную частина сонячної енергії,попадающей на поверхні Землі той самий період.

У найрозвиненіших країнах, наприклад, США, споживання становить приблизно 25 трильйонів (2.5 x 1013) кВт·год на рік, що він відповідає більш як 260 кВт·год на людини у день. Цей показник еквівалентом щоденної роботи понад сто лампочок розжарювання потужністю 100 Вт протягом дня. Середньостатистичний громадянин США споживає в 33 рази більше енергії, ніж житель Індії, в 13 разів більше, ніж китаєць, дві з половиною рази більше, ніж японець і більше, ніж швед.

 


3. Використання сонячної енергії

Сонячна радіація то, можливо перетворять на корисну енергію, використовуючи звані активні і пасивні сонячні системи. Пасивні системи виходять з допомогою проектування будинків та добору будівельних матеріалів в такий спосіб, щоб максимально використати енергію Сонця. До активним сонячним системам ставляться сонячні колектори. Також у час ведуться розробки фотоелектричних систем - це системи, які перетворюють сонячну радіацію у електрику.

Сонячна енергія перетворюється на корисну енергію та у спосіб, трансформуючись інші форми енергії, наприклад, енергію біомаси, вітру чи води. Енергія Сонця "управляє" погодою Землі. Більша частина сонячної радіації поглинається океанами і морями, вода у яких нагрівається, випаровується і у вигляді дощів випадає на грішну землю, "маючи" гідроелектростанції. Вітер, необхіднийветротурбинам, утворюється внаслідок неоднорідного нагрівання повітря. Інша категорія відновлювальних джерел енергії, виникаючих завдяки енергії Сонця - біомаса. Зелені рослини поглинають сонячне світло, внаслідок фотосинтезу у яких утворюються органічні речовини, у тому числі згодом можна отримати роботу теплову і електричну енергію. Отже, енергія вітру, води та біомаси є похідною сонячної енергії.

Енергія – це рушійна сила будь-якого виробництва. Факт, що у розпорядженні людини виявилося дуже багато відносно дешевою енергії, значною мірою сприяло індустріалізації та розвитку суспільства.


3.1Пассивное використання сонячної енергії

сонячна енергія теплова електростанція

Пасивні сонячні будинку - це, проект яких розроблений з максимальним урахуванням місцевих кліматичних умов, і застосовуються відповідні технологій і матеріали для обігріву, охолодження й об'єктивності висвітлення будинку з допомогою енергії Сонця. До них належать традиційні будівельні технологій і матеріали, такі як ізоляція, масивні поли, звернені на півдні вікна. Такі житлові приміщення може бути побудовано окремих випадках без додаткових витрат. За інших випадках виниклі для будівництва додаткові видатки може бути компенсовані зниженням енерговитрат. Пасивні сонячні будинку є екологічно чистими, вони сприяють створенню енергетичну незалежність і енергетично збалансованого майбутньому.

У пасивної сонячної системі сама конструкція будинку виконує роль колектора сонячної радіації. Цю ухвалу відповідає більшості найпростіших систем, де тепло зберігається у будинку завдяки одній його стінах, стелям чи полам. Є й системи, де передбачені спеціальні елементи для накопичення тепла, умонтовані в конструкцію будинку (наприклад, ящики з каменями чи заповнені водою баки чи бутля). Такі системи також класифікуються як пасивні сонячні.

 

3.2 Активне використання сонячної енергії

Активне використання сонячної енергії здійснюється з допомогою сонячних колекторів і сонячних систем.

 

3.2.1 Сонячні колектори та його види

У багатьох сонячних енергетичних систем лежить застосування сонячних колекторів. Колектор поглинає світлову енергію Сонця і перетворює їх у тепло, що передаєтьсятеплоносителю (рідини чи повітрю) і далі використовується для обігріву будинків, нагріву води, виробництва електрики, сушіння сільськогосподарської продукції або приготування їжі. Сонячні колектори можна застосовувати практично переважають у всіх процесах, використовують тепло.

Технологія виготовлення сонячних колекторів досягла практично рівня в 1908 року, коли Вільям Бейлі з американської ">Carnegie Steel Company" винайшов колектор зтеплоизолированним корпусом і мідними трубками. Цей колектор дуже був що сучаснутермосифонную систему. Наприкінці першої Першої світової Бейлі продав 4 000 таких колекторів, а бізнесмен з Флориди, купивши в нього патент, до 1941 року продав майже 60 000 колекторів.

Типовий сонячний колектор накопичує сонячної енергії в встановлених даху будинку модулях трубок і металевих пластин, забарвлених у чорний колір для максимального поглинання радіації. Вони укладено в скляний чи пластмасовий корпус і нахилені на півдні, щоб вловлювати максимум сонячного світла. Отже, колектор є мініатюрну теплицю,накапливающую тепло під скляній панеллю. Оскільки сонячна радіація розподілено поверхнею, колектор повинен мати велику площа.

Існують сонячні колектори різних ж розмірів та конструкцій залежно від застосування. Вони можуть забезпечувати господарство гарячою водою для прання, миття і приготування їжі, або використовуватися для попереднього нагрівання води для існуючих водонагрівачів. Нині ринок пропонує масу різноманітних моделей колекторів.

Інтегрований колектор

Найпростіший вид сонячного колектора - це ">емкостной" чи ">термосифонний колектор", який одержав цю назву оскільки колектор одночасно йтеплоаккумулирующим баком, у якому нагрівається, і зберігається "одноразова" порція води. Такі колектори йдуть на попереднього нагрівання води, які потім нагрівається до потрібної температури в традиційних установках, наприклад, в газових колонках. У разі домашнього господарства попередньо підігріта вода вступає убак-накопитель. Завдяки цьому знижується споживання наступний її нагрівання. Такий колектор - недорога альтернатива активної сонячноїводонагревательной системі, не яка використовує рухомих частин (насосів), потребує мінімального техобслуговування, з нульовими експлуатаційними видатками.

Пласкі колектори

Пласкі колектори - найпоширеніший вид сонячних колекторів, які у побутових водонагрівальних і опалювальних системах. Зазвичай цей колектор є теплоізольовану металевий ящик зі скляним або пластмасової кришкою, куди вміщена забарвлена в чорний колір пластинаабсорбера (поглинача).Остекление то, можливо прозорим або матовим. У пласких колекторах зазвичай використовується матове, пропускає тільки світло, скло з низьким змістом заліза (воно пропускає значну частину що надходить на колектор сонячного світла). Сонячний світло потрапляє натепловоспринимающую пластину, а завдякиостеклению знижуються втрати тепла. Дно і бічні стінки колектора покриваютьтеплоизолирующим матеріалом, що ще більше скорочує теплові втрати.

Пласкі колектори діляться на рідинні і повітряні. Обидва виду колекторів буваютьостекленними чинеостекленними.

Сонячні

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Нові надходження

Замовлення реферату

Реклама

Навігація