Принципи на слънчевата енергия

Всяка енергия на Земята произхожда от слънцето. Когато изгорим дърва, освобождаваме енергия, която дървото е натрупало от слънчевата светлина. Изкопаемите горива са резултат от разлагане на органични материали, които също са съхранявали слънчева енергия. Дори хидроенергетиката се базира на слънцето – то изпарява водата, а падането ѝ освобождава натрупаната енергия. Слънчевата енергия може да се съхранява директно или индиректно, а в последните десетилетия човечеството е открило как да я превръща директно в електричество.

Слънчево лъчение

В сърцето на Слънцето се случва термоядрен синтез – под огромно налягане водородните ядра се сливат, образувайки хелий. Температурата достига около 27 млн °F (около 15 млн °C). При този процес се освобождават фотони, които се превръщат в електромагнитно лъчение и излизат от повърхността на Слънцето в космоса.

Инсолация

Инсолацията е количеството слънчева електромагнитна енергия, което достига Земята. Учените измерват колко киловатчаса (kWh) падат върху квадратен метър за един ден. Стойностите се различават в зависимост от географското положение, сезона и ъгъла на слънчевото излъчване.

Използване на слънчева енергия

Слънчевата енергия може да се прилага по различни начини. При пасивното слънчево отопление слънчевата светлина преминава през стъкло и се абсорбира от стени от тухла или камък, които след това отдават топлината, когато слънцето изчезне. По-сложните системи използват колектори, които улавят слънчевата енергия и пренасят топлината към вода, циркулираща в тръбопроводи.

Фотоволтаични клетки – слънчева електрическа енергия

Най-сложният начин за използване на слънчевата енергия е генерирането на електричество. През 1839 г. Едуард Бекерел откри, че някои материали генерират електрически ток, когато се излагат на светлина. Днес полупроводници, съставени от два слоя различни материали, преобразуват слънчевата светлина в електрони. Когато фотони ударят тези слоеве, електроните се освобождават и се стремят да преминат от отрицателния към положителния слой, като преминават през външна верига и генерират електрически ток.