Солнечная энергия
 | Эта статья дублирует сферу применения других статей , в частности , солнечной энергии . . ( ноябрь 2022 г. ) |
| Часть серии о |
| Устойчивая энергетика |
|---|
 |
Солнечная энергия — это лучистый свет и тепло Солнца , которые используются с использованием ряда технологий, таких как солнечная энергия для выработки электроэнергии , солнечная тепловая энергия (включая солнечный нагрев воды ) и солнечная архитектура . [1] [2] [3] Это важный источник возобновляемой энергии , и его технологии в целом характеризуются как пассивные или активные солнечные, в зависимости от того, как они улавливают и распределяют солнечную энергию или преобразуют ее в солнечную энергию. Активные солнечные методы включают использование фотоэлектрических систем , концентрированной солнечной энергии и солнечного нагрева воды для использования энергии. Пассивные солнечные методы включают в себя ориентацию здания по Солнцу, выбор материалов с благоприятной тепловой массой или светорассеивающими свойствами, а также проектирование пространств, в которых воздух циркулирует естественным образом .
В 2011 году Международное энергетическое агентство заявило, что «развитие доступных, неисчерпаемых и чистых технологий солнечной энергии будет иметь огромные долгосрочные выгоды. Это повысит энергетическую безопасность стран за счет опоры на местные, неисчерпаемые и в основном независимые от импорта ресурсы». , повысить устойчивость , уменьшить загрязнение окружающей среды , снизить затраты на борьбу с глобальным потеплением ... эти преимущества носят глобальный характер». [1] [4]
Потенциал
Земля получает 174 петаватта (ПВт) приходящей солнечной радиации ( инсоляции ) в верхних слоях атмосферы . [6] Примерно 30% энергии отражается обратно в космос, а остальная часть, 122 ПВт, поглощается облаками, океанами и сушей. Спектр видимый солнечного света на поверхности Земли в основном распространяется на и ближний инфракрасный диапазоны с небольшой частью на ближний ультрафиолет . [7] Большая часть населения мира проживает в районах с уровнем инсоляции 150–300 Вт/м. 2 , или 3,5–7,0 кВтч /м 2 в день. [8]
Солнечная радиация поглощается поверхностью суши Земли, океанами, которые покрывают около 71% земного шара, и атмосферой. Теплый воздух, содержащий испарившуюся воду из океанов, поднимается вверх, вызывая атмосферную циркуляцию или конвекцию . Когда воздух достигает большой высоты, где температура низкая, водяной пар конденсируется в облака, которые выпадают дождем на поверхность Земли, завершая круговорот воды . Скрытая теплота конденсации воды усиливает конвекцию, вызывая такие атмосферные явления, как ветер, циклоны и антициклоны . [9] Солнечный свет, поглощаемый океанами и сушей, поддерживает среднюю температуру поверхности 14 °C. [10] С помощью фотосинтеза зеленые растения преобразуют солнечную энергию в химически запасенную энергию, которая производит пищу, древесину и биомассу, из которой ископаемое топливо . получают [11]
Общая солнечная энергия, поглощаемая атмосферой, океанами и сушей Земли, составляет примерно 122 ПВт·год = 3 850 000 эксаджоулей (ЭДж) в год. [12] В 2002 (2019) году это было больше энергии за один час (один час 25 минут), чем мир использовал за один год. [13] [14] Фотосинтез улавливает в биомассу около 3000 ЭДж в год. [15]
| Солнечная | 3,850,000 | [12] |
| Ветер | 2,250 | [16] |
| Потенциал биомассы | ~200 | [17] |
| Первичное использование энергии 2 | 633 | [18] |
| Электричество 2 | ~86 | [19] |
| 1 Энергия, указанная в эксаджоулях (ЭДж) = 10. 18 Дж = 278 ТВтч 2 Расход по состоянию на 2019 год. | ||
|---|---|---|
Потенциальная солнечная энергия, которая может быть использована людьми, отличается от количества солнечной энергии, присутствующей у поверхности планеты, поскольку такие факторы, как география, изменение времени, облачный покров и земля, доступная людям, ограничивают количество солнечной энергии, которую мы можем использовать. можно приобрести. , в 2021 году По оценкам Carbon Tracker Initiative площадь суши, необходимая для производства всей нашей энергии только за счет солнечной энергии, составила 450 000 км2 . 2 — или примерно столько же, сколько площадь Швеции , или площадь Марокко , или площадь Калифорнии (0,3% от общей площади суши Земли). [20]
Солнечные технологии делятся на пассивные и активные в зависимости от того, как они улавливают, преобразуют и распределяют солнечный свет, а также позволяют использовать солнечную энергию на разных уровнях по всему миру, в основном в зависимости от расстояния от экватора. Хотя солнечная энергия относится в первую очередь к использованию солнечной радиации в практических целях, все виды возобновляемой энергии, кроме геотермальной энергии и энергии приливов , получаются прямо или косвенно от Солнца.
Активные солнечные технологии используют фотоэлектрические элементы, концентрированную солнечную энергию , солнечные тепловые коллекторы , насосы и вентиляторы для преобразования солнечного света в полезную продукцию. Пассивные солнечные методы включают в себя выбор материалов с благоприятными тепловыми свойствами, проектирование помещений с естественной циркуляцией воздуха и [ нужны разъяснения ] положение здания по отношению к Солнцу. Активные солнечные технологии увеличивают предложение энергии и считаются технологиями со стороны предложения , тогда как пассивные солнечные технологии уменьшают потребность в альтернативных ресурсах и обычно считаются технологиями со стороны спроса. [21]
В 2000 году Программа развития ООН , Департамент ООН по экономическим и социальным вопросам и Всемирный энергетический совет опубликовали оценку потенциальной солнечной энергии, которая может использоваться людьми каждый год. При этом учитывались такие факторы, как инсоляция, облачность и земля, пригодная для использования человеком. Было заявлено, что солнечная энергия имеет глобальный потенциал от 1600 до 49 800 эксаджоулей (4,4 × 10 14 до 1,4 × 10 16 кВтч) в год (см. таблицу ниже) . [22]
| Область | Северная Америка | Латинская Америка и Карибский бассейн |
вестерн Европа |
Центральный и Восточная Европа |
Бывший Советский Союз |
Ближний Восток и Северная Африка |
страны к югу от Сахары Африка |
Тихий океан Азия |
Юг Азия |
Централизованно запланировано Азия |
Тихий океан ОЭСР |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
Примечания:
Количественное соотношение глобального солнечного потенциала и мирового потребления первичной энергии :
Источник: Программа развития Организации Объединенных Наций – Оценка мировой энергетики (2000 г.). [22] | |||||||||||
Тепловая энергия
Солнечные тепловые технологии могут использоваться для нагрева воды, отопления, охлаждения помещений и производства технологического тепла. [23]
Ранняя коммерческая адаптация
В 1878 году на Всемирной выставке в Париже Огюстен Мушо успешно продемонстрировал солнечную паровую машину, но не смог продолжить разработку из-за дешевого угля и других факторов.
В 1897 году Фрэнк Шуман , американский изобретатель, инженер и пионер солнечной энергетики, построил небольшой демонстрационный солнечный двигатель, который работал за счет отражения солнечной энергии на квадратные коробки, наполненные эфиром, температура кипения которого ниже, чем у воды, и внутри были оснащены черными трубками, которые в свою очередь приводил в действие паровой двигатель. В 1908 году Шуман основал компанию Sun Power Company с намерением построить более крупные солнечные электростанции. Он вместе со своим техническим консультантом АСЕ Акерманном и британским физиком сэром Чарльзом Верноном Бойсом , [24] разработал улучшенную систему, использующую зеркала для отражения солнечной энергии на коллекторные коробки, увеличивая теплопроизводительность до такой степени, что теперь вместо эфира можно было использовать воду. Затем Шуман сконструировал полномасштабную паровую машину, работающую на воде низкого давления, что позволило ему к 1912 году запатентовать всю систему солнечного двигателя.
Шуман построил первую в мире солнечную тепловую электростанцию в Маади , Египет , между 1912 и 1913 годами. Его электростанция использовала параболические желоба для питания двигателя мощностью 45–52 киловатт (60–70 л.с. ), который перекачивал более 22 000 литров (4 800 имп галлонов; 5 800 галлонов США) воды в минуту от реки Нил до прилегающих хлопковых полей. Хотя начало Первой мировой войны и открытие дешевой нефти в 1930-х годах препятствовало развитию солнечной энергии, видение Шумана и базовый проект были возрождены в 1970-х годах с новой волной интереса к солнечной тепловой энергии. [25] В 1916 году средства массовой информации цитировали Шумана, выступающего за использование солнечной энергии:
Мы доказали коммерческую выгоду от солнечной энергии в тропиках и, в частности, доказали, что после того, как наши запасы нефти и угля будут исчерпаны, человечество сможет получать неограниченную энергию от лучей Солнца.
- Фрэнк Шуман, New York Times, 2 июля 1916 г. [26]
Водяное отопление
Солнечные системы горячего водоснабжения используют солнечный свет для нагрева воды. В средних географических широтах (между 40 градусами северной широты и 40 градусами южной широты) от 60 до 70% потребления горячей воды для бытовых нужд при температуре воды до 60 °C (140 °F) может обеспечиваться системами солнечного отопления. [27] Наиболее распространенными типами солнечных водонагревателей являются вакуумные трубчатые коллекторы (44%) и застекленные плоские коллекторы (34%), обычно используемые для горячего водоснабжения; и неглазурованные пластиковые коллекторы (21%), используемые в основном для подогрева плавательных бассейнов. [28]
По состоянию на 2015 год общая установленная мощность солнечных систем горячего водоснабжения составляла примерно 436 тепловых гигаватт (ГВт тыс. ), а Китай является мировым лидером в их внедрении с установленной мощностью 309 ГВт тыс. , занимая 71% рынка. [29] Израиль и Кипр являются лидерами по использованию солнечных систем горячего водоснабжения на душу населения: их используют более 90% домов. [30] В США, Канаде и Австралии подогрев плавательных бассейнов является доминирующим применением солнечной горячей воды с установленной мощностью 18 ГВт тыс . по состоянию на 2005 год. [21]
Отопление, охлаждение и вентиляция
В Соединенных Штатах на системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) приходится 30% (4,65 ЭДж/год) энергии, используемой в коммерческих зданиях, и почти 50% (10,1 ЭДж/год) энергии, используемой в жилых зданиях. [31] [32] Технологии солнечного отопления, охлаждения и вентиляции могут использоваться для компенсации части этой энергии. Использование солнечной энергии для отопления можно грубо разделить на концепции пассивной солнечной энергии и концепции активной солнечной энергии ли активные элементы, такие как системы слежения за солнцем , в зависимости от того, используются и оптика солнечного концентратора.
Тепловая масса — это любой материал, который можно использовать для хранения тепла — тепла Солнца в случае солнечной энергии. Обычные тепловые массовые материалы включают камень, цемент и воду. Исторически они использовались в засушливом климате или регионах с теплым умеренным климатом для охлаждения зданий за счет поглощения солнечной энергии в течение дня и излучения накопленного тепла в более прохладную атмосферу ночью. Однако их можно использовать и в регионах с холодным умеренным климатом для поддержания тепла. Размер и расположение тепловой массы зависят от нескольких факторов, таких как климат, дневное освещение и условия затенения. При правильном использовании тепловая масса поддерживает температуру помещения в комфортном диапазоне и снижает потребность во вспомогательном оборудовании для обогрева и охлаждения. [33]
Солнечный дымоход (или в данном контексте тепловой дымоход) представляет собой пассивную солнечную вентиляционную систему, состоящую из вертикальной шахты, соединяющей внутреннюю и внешнюю часть здания. По мере того, как дымоход нагревается, воздух внутри нагревается, вызывая восходящий поток , который протягивает воздух через здание. Производительность можно улучшить за счет использования материалов остекления и термомассы. [34] таким образом, что имитирует теплицы.
Лиственные деревья и растения пропагандируются как средство контроля солнечного нагрева и охлаждения. При посадке на южной стороне здания в северном полушарии или на северной стороне в южном полушарии их листья обеспечивают тень летом, а голые ветки пропускают свет зимой. [35] Поскольку голые, безлистные деревья затеняют от 1/3 до 1/2 падающей солнечной радиации, существует баланс между преимуществами летнего затенения и соответствующей потерей зимнего отопления. [36] В климате со значительными отопительными нагрузками лиственные деревья не следует сажать на стороне здания, обращенной к экватору, поскольку они будут мешать доступу солнечной энергии в зимнее время. Однако их можно использовать на восточной и западной сторонах, чтобы обеспечить определенную степень затенения летом, не оказывая заметного влияния на зимнюю солнечную энергию . [37]
Готовка
Солнечные плиты используют солнечный свет для приготовления, сушки и пастеризации . Их можно сгруппировать в три большие категории: камерные плиты, панельные плиты и отражательные плиты. [38] Самая простая солнечная плита — это коробчатая плита, впервые построенная Орасом де Соссюром в 1767 году. [39] Базовая коробчатая плита состоит из изолированного контейнера с прозрачной крышкой. Его можно эффективно использовать при частично пасмурном небе, и его температура обычно достигает 90–150 °C (194–302 °F). [40] В панельных плитах используется отражающая панель, которая направляет солнечный свет на изолированный контейнер и обеспечивает температуру, сравнимую с камерными плитами. В плитах с рефлектором используются различные концентрирующие конструкции (блюдо, корыто, зеркала Френеля), чтобы фокусировать свет на емкости для приготовления пищи. Эти плиты достигают температуры 315 ° C (599 ° F) и выше, но для правильной работы им требуется прямой свет, и их необходимо переместить, чтобы следить за солнцем. [41]
Технологическое тепло
Технологии концентрации солнечной энергии, такие как параболические тарелки, лотки и отражатели Шеффлера, могут обеспечить технологическое тепло для коммерческого и промышленного применения. Первой коммерческой системой был проект Solar Total Energy Project (STEP) в Шенандоа, штат Джорджия, США, где поле из 114 параболических тарелок обеспечивало 50% технологических потребностей в отоплении, кондиционировании воздуха и электричестве швейной фабрики. Эта подключенная к сети когенерационная система обеспечивала 400 кВт электроэнергии плюс тепловую энергию в виде пара 401 кВт и охлажденной воды 468 кВт и имела тепловой аккумулятор в течение одного часа при пиковой нагрузке. [42] Пруды-испарители представляют собой неглубокие бассейны, в которых концентрируются растворенные твердые вещества путем испарения . Использование прудов-испарителей для получения соли из морской воды — одно из старейших применений солнечной энергии. Современное использование включает концентрирование соляных растворов, используемых при выщелачивании, и удаление растворенных твердых веществ из потоков отходов. [43]
Веревки для белья , вешалки для белья и вешалки для одежды сушат одежду за счет испарения ветром и солнечным светом без потребления электроэнергии или газа. В некоторых штатах США законодательство защищает «право сушить» одежду. [44] Неглазурованные транспирированные коллекторы (УТК) представляют собой перфорированные, обращенные к солнцу стены, используемые для предварительного подогрева вентиляционного воздуха. UTC могут повысить температуру входящего воздуха до 22 ° C (40 ° F) и обеспечить температуру на выходе до 45–60 ° C (113–140 ° F). [45] Короткий срок окупаемости транспирированных коллекторов (от 3 до 12 лет) делает их более рентабельной альтернативой, чем застекленные коллекторные системы. [45] По состоянию на 2003 год по всему миру было установлено более 80 систем с общей площадью коллекторов 35 000 квадратных метров (380 000 квадратных футов), в том числе коллектор площадью 860 м². 2 Коллектор (9300 кв. футов) в Коста-Рике , используемый для сушки кофейных зерен, и 2 Коллектор (14 000 кв. футов) в Коимбаторе , Индия, используется для сушки бархатцев. [46] [ нужно обновить ]
Очистка воды
Солнечную дистилляцию можно использовать для приготовления соленой или солоноватой воды . Первый зарегистрированный случай этого был сделан арабскими алхимиками 16-го века. [47] Крупномасштабный проект солнечной дистилляции был впервые построен в 1872 году в чилийском шахтерском городке Лас-Салинас. [48] Завод с площадью сбора солнечной энергии 4700 м2. 2 (51 000 кв. футов), может производить до 22 700 л (5 000 имп галлонов; 6 000 галлонов США) в день и работать в течение 40 лет. [48] Отдельные конструкции аппаратов включают одно-, двух-наклонные (или тепличные), вертикальные, конические, перевернутые поглотители, многофитильные и многоступенчатые. Эти кадры могут работать в пассивном, активном или гибридном режимах. Двухступенчатые дистилляторы являются наиболее экономичными для децентрализованных бытовых целей, тогда как активные многоэффектные установки больше подходят для крупномасштабных применений. [47]
Солнечная дезинфекция воды (SODIS) включает в себя подвергание наполненных водой пластиковых бутылок из полиэтилентерефталата (ПЭТ) воздействию солнечного света в течение нескольких часов. [49] Время воздействия варьируется в зависимости от погоды и климата от минимум шести часов до двух дней в условиях полной облачности. [50] рекомендует его Всемирная организация здравоохранения как эффективный метод очистки и безопасного хранения воды в домашних условиях. [51] Более двух миллионов человек в развивающихся странах используют этот метод для ежедневной питьевой воды. [50]
Солнечная энергия может использоваться в прудах для стабилизации воды для очистки сточных вод без использования химикатов и электричества. Еще одним экологическим преимуществом является то, что водоросли растут в таких прудах и потребляют углекислый газ в процессе фотосинтеза, хотя водоросли могут производить токсичные химические вещества, которые делают воду непригодной для использования. [52] [53]
Технология расплавленной соли
Расплавленная соль может использоваться в качестве метода хранения тепловой энергии для сохранения тепловой энергии, собранной солнечной башней или солнечным желобом концентрированной солнечной электростанции , чтобы ее можно было использовать для выработки электроэнергии в плохую погоду или ночью. Это было продемонстрировано в проекте Solar Two с 1995 по 1999 год. По прогнозам, годовая эффективность системы составит 99%, что означает энергию, сохраняемую за счет хранения тепла перед превращением его в электричество, а не за счет преобразования тепла непосредственно в электричество. [54] [55] [56] Смеси расплавленных солей различаются. Наиболее распространенная смесь содержит нитрат натрия , нитрат калия и нитрат кальция . Он негорюч и нетоксичен и уже используется в химической и металлургической промышленности в качестве теплоносителя. Следовательно, существует опыт использования таких систем в несолнечных приложениях.
Соль плавится при температуре 131 ° C (268 ° F). Он хранится в жидком состоянии при температуре 288 ° C (550 ° F) в изолированном «холодном» резервуаре для хранения. Жидкая соль прокачивается через панели солнечного коллектора, где сфокусированное излучение нагревает ее до 566 °C (1051 °F). Затем его отправляют в горячий резервуар для хранения. Он настолько хорошо изолирован, что тепловую энергию можно с пользой хранить до недели. [57]
Когда требуется электричество, горячая соль перекачивается в обычный парогенератор для производства перегретого пара для турбины/генератора, который используется на любой обычной угольной, нефтяной или атомной электростанции. Для турбины мощностью 100 мегаватт потребуется резервуар высотой около 9,1 метра (30 футов) и диаметром 24 метра (79 футов), чтобы при такой конструкции работать в течение четырех часов.
Несколько параболических электростанций в Испании [58] и солнечных электробашен разработчик SolarReserve используют эту концепцию хранения тепловой энергии. Электростанция Солана в США имеет шесть часов хранения расплавленной соли. В Чили на электростанции Серро-Доминадор установлена солнечно-термальная башня мощностью 110 МВт, тепло передается расплавленным солям . [59] Расплавленные соли затем передают свое тепло в теплообменнике воде, генерируя перегретый пар, который питает турбину, которая преобразует кинетическую энергию пара в электрическую энергию с использованием цикла Ренкина . [60] Таким образом, электростанция Cerro Dominador способна вырабатывать около 110 МВт электроэнергии. [61] Завод имеет усовершенствованную систему хранения, позволяющую генерировать электроэнергию до 17,5 часов без прямого солнечного излучения, что позволяет при необходимости обеспечивать стабильное электроснабжение без перебоев. Проект обеспечил продажу до 950 ГВт·ч в год. Еще один проект — завод Мария Елена. [62] представляет собой термосолнечный комплекс мощностью 400 МВт в северном чилийском регионе Антофагаста , использующий технологию расплавленной соли.
Производство электроэнергии
Солнечная энергия , также известная как солнечное электричество, представляет собой преобразование энергии солнечного света в электричество либо напрямую с использованием фотоэлектрических элементов (PV), либо косвенно с использованием концентрированной солнечной энергии . Солнечные панели используют фотоэлектрический эффект для преобразования света в электрический ток . [63] В системах концентрированной солнечной энергии используются линзы или зеркала, а также системы слежения за солнечной энергией , чтобы сосредоточить большую площадь солнечного света в горячей точке, часто для привода паровой турбины .
Фотогальваника (PV) изначально использовалась исключительно в качестве источника электроэнергии для малых и средних предприятий: от калькулятора, питаемого от одной солнечной батареи, до удаленных домов, питаемых автономной фотоэлектрической системой на крыше. Коммерческие концентрированные солнечные электростанции были впервые разработаны в 1980-х годах. С тех пор, поскольку стоимость солнечных панелей упала, солнечных фотоэлектрических систем, мощность и производство подключенных к сети , удваивались примерно каждые три года . Три четверти новых генерирующих мощностей приходится на солнечную энергию. [64] мощностью в гигаватты как миллионы установок на крышах, так и фотоэлектрические электростанции при этом продолжают строиться .
В 2023 году солнечные энергосистемы выработали 5% мировой электроэнергии. [65] по сравнению с 1% в 2015 году, когда Парижское соглашение по ограничению изменения климата . было подписано [66] Наряду с наземными ветровыми электростанциями , в большинстве стран самой дешевой приведенной стоимостью электроэнергии для новых установок является солнечная энергия для коммунальных предприятий . [67] [68]
Почти половина солнечной энергии, установленной в 2022 году, приходилась на крыши . [69] гораздо больше низкоуглеродной энергии необходимо Для электрификации и ограничения изменения климата . [64] В 2022 году Международное энергетическое агентство заявило, что необходимы дополнительные усилия для интеграции энергосистем и смягчения проблем политики, регулирования и финансирования. [70]Концентрированная солнечная энергия
Системы концентрации солнечной энергии (CSP) используют линзы или зеркала и системы слежения для фокусировки большой площади солнечного света в небольшой луч. Концентрированное тепло затем используется в качестве источника тепла для обычной электростанции. Существует широкий спектр технологий обогащения; наиболее развитыми являются параболический желоб, коллекторы солнечной башни, концентрирующий линейный отражатель Френеля и тарелка Стирлинга. Для отслеживания Солнца и фокусировки света используются различные методы. Во всех этих системах рабочая жидкость нагревается концентрированным солнечным светом, а затем используется для выработки или хранения энергии. [71] При проектировании необходимо учитывать риск пыльной бури , града или другого экстремального погодного явления, которое может повредить тонкие стеклянные поверхности солнечных электростанций. Металлические решетки позволят большому проценту солнечного света проникать в зеркала и солнечные панели, а также предотвратят большинство повреждений.
Архитектура и городское планирование
Солнечный свет влиял на дизайн зданий с самого начала истории архитектуры. [73] Передовые методы солнечной архитектуры и городского планирования впервые были использованы греками и китайцами , которые ориентировали свои здания на юг, чтобы обеспечить свет и тепло. [74]
Общими чертами пассивной солнечной архитектуры являются ориентация относительно Солнца, компактные пропорции (малое соотношение площади поверхности к объему), выборочное затенение (свесы) и тепловая масса . [73] Когда эти функции адаптированы к местному климату и окружающей среде, они могут создавать хорошо освещенные помещения с комфортным температурным диапазоном. Дом Мегарона Сократа — классический пример пассивного солнечного дизайна. [73] Самые последние подходы к солнечному проектированию используют компьютерное моделирование, объединяющее системы солнечного освещения , отопления и вентиляции в интегрированный пакет солнечного проектирования . [75] Активное солнечное оборудование, такое как насосы, вентиляторы и переключаемые окна, может дополнять пассивную конструкцию и улучшать производительность системы.
Городские острова тепла (UHI) — это мегаполисы с более высокими температурами, чем температура окружающей среды. Более высокие температуры являются результатом повышенного поглощения солнечной энергии городскими материалами, такими как асфальт и бетон, которые имеют более низкое альбедо и более высокую теплоемкость , чем материалы в естественной среде. Простой метод противодействия эффекту UHI — покрасить здания и дороги в белый цвет и посадить на этом участке деревья. Используя эти методы, гипотетическая программа «холодных сообществ» в Лос-Анджелесе спрогнозировала, что городские температуры могут быть снижены примерно на 3 °C при ориентировочной стоимости в 1 миллиард долларов США, что дает предполагаемую общую годовую выгоду в 530 миллионов долларов США от сокращения использования кондиционеров. затраты и экономия на здравоохранении. [76]
Сельское хозяйство и садоводство
Сельское хозяйство и садоводство стремятся оптимизировать улавливание солнечной энергии для оптимизации продуктивности растений. Такие методы, как синхронизированные циклы посева, индивидуальная ориентация рядов, шахматная высота между рядами и смешивание сортов растений, могут повысить урожайность сельскохозяйственных культур. [77] [78] [79] Хотя солнечный свет обычно считается богатым ресурсом, исключения подчеркивают важность солнечной энергии для сельского хозяйства. Во время коротких вегетационных периодов Малого ледникового периода французские и английские фермеры использовали фруктовые стены, чтобы максимизировать сбор солнечной энергии. Эти стены действовали как тепловые массы и ускоряли созревание, сохраняя растения в тепле. Стены ранних фруктов были построены перпендикулярно земле и обращены на юг, но со временем были построены наклонные стены, чтобы лучше использовать солнечный свет. В 1699 году Николя Фатио де Дюйе даже предложил использовать механизм слежения , который мог бы поворачиваться, следуя за Солнцем. [80] Применение солнечной энергии в сельском хозяйстве, помимо выращивания сельскохозяйственных культур, включает перекачку воды, сушку сельскохозяйственных культур, высиживание цыплят и сушку куриного помета. [46] [81] Совсем недавно эту технологию начали использовать виноделы , которые используют энергию, вырабатываемую солнечными батареями, для питания виноградных прессов. [82]
Теплицы преобразуют солнечный свет в тепло, обеспечивая круглогодичное производство и рост (в закрытых помещениях) специальных культур и других растений, не приспособленных естественным образом к местному климату. Примитивные теплицы впервые использовались во времена Римской империи для выращивания огурцов круглый год для римского императора Тиберия . [83] Первые современные теплицы были построены в Европе в 16 веке для хранения экзотических растений, привезенных из зарубежных исследований. [84] Теплицы и сегодня остаются важной частью садоводства. Пластиковые прозрачные материалы также использовались с аналогичным эффектом в многотоннелях и покрытиях рядов .
Транспорт
Разработка автомобиля на солнечной энергии была инженерной целью с 1980-х годов. World Solar Challenge — это автогонка на солнечных батареях, проводимая два раза в год, в которой команды университетов и предприятий соревнуются на дистанции более 3021 километра (1877 миль) по центральной Австралии от Дарвина до Аделаиды . В 1987 году, когда он был основан, средняя скорость победителя составляла 67 километров в час (42 мили в час), а к 2007 году средняя скорость победителя улучшилась до 90,87 километра в час (56,46 миль в час). [85] North American Solar Challenge и запланированный South African Solar Challenge — это сопоставимые соревнования, которые отражают международный интерес к проектированию и разработке транспортных средств на солнечных батареях. [86] [87]
В некоторых автомобилях солнечные панели используются в качестве вспомогательных источников энергии, например, для кондиционирования воздуха, чтобы поддерживать прохладу в салоне и тем самым снижать расход топлива. [88] [89]
В 1975 году в Англии была построена первая практичная лодка на солнечных батареях. [90] К 1995 году начали появляться пассажирские суда с фотоэлектрическими панелями, которые сейчас широко используются. [91] В 1996 году Кеничи Хори совершил первое пересечение Тихого океана на солнечной энергии, а катамаран Sun21 совершил первое пересечение Атлантического океана на солнечной энергии зимой 2006–2007 годов. [92] В 2010 году планировалось совершить кругосветное путешествие. [93]
В 1974 году беспилотный самолет AstroFlight Sunrise совершил первый полет к солнечной энергии. 29 апреля 1979 года Solar Riser совершил первый полет на полностью управляемом летательном аппарате, работающем на солнечной энергии, достигнув высоты 40 футов (12 м). В 1980 году «Паутинный пингвин» совершил первые пилотируемые полеты, работая исключительно на фотоэлектрических элементах. Вскоре за ним последовал Solar Challenger , который пересек Ла-Манш в июле 1981 года. В 1990 году Эрик Скотт Рэймонд за 21 перелет перелетел из Калифорнии в Северную Каролину, используя солнечную энергию. [94] Затем разработки вернулись к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) с Pathfinder (1997 г.) и последующими разработками, кульминацией которых стал Helios , установивший рекорд высоты для неракетного самолета - 29 524 метра (96 864 фута) в 2001 году. [95] Zephyr . , разработанный BAE Systems , является последним в линейке рекордных солнечных самолетов, совершивший 54-часовой полет в 2007 году, а к 2010 году планировались полеты продолжительностью в месяц [96] С марта 2015 года по июль 2016 года Impulse Solar электрический самолет успешно совершил кругосветное путешествие. Это одноместный самолет, работающий на солнечных батареях и способный взлетать собственным ходом. Конструкция позволяет самолету оставаться в воздухе несколько дней. [97]
Солнечный воздушный шар — это черный воздушный шар, наполненный обычным воздухом. Когда солнечный свет падает на воздушный шар, воздух внутри нагревается и расширяется, вызывая восходящую силу плавучести , очень похожую на воздушный шар с искусственным нагревом . Некоторые солнечные воздушные шары достаточно велики для полета человека, но их использование обычно ограничивается рынком игрушек, поскольку соотношение площади поверхности к весу полезной нагрузки относительно велико. [98]
Отряд Солнечная машина
.jpg)
Squad Solar — это электромобиль для района , который имеет солнечную крышу и может быть подключен к обычной розетке на 120 В для зарядки. [99]
Производство топлива
.jpg)
Солнечные химические процессы используют солнечную энергию для запуска химических реакций. Эти процессы компенсируют энергию, которая в противном случае поступала бы из источника ископаемого топлива, а также могут преобразовывать солнечную энергию в топливо, которое можно хранить и транспортировать. Химические реакции, вызванные солнечной энергией, можно разделить на термохимические и фотохимические . [100] можно производить различные виды топлива С помощью искусственного фотосинтеза . [101] Многоэлектронная каталитическая химия, используемая при производстве топлива на основе углерода (например, метанола ) путем восстановления диоксида углерода , является сложной задачей; возможной альтернативой является производство водорода из протонов, хотя использование воды в качестве источника электронов (как это делают растения) требует освоения многоэлектронного окисления двух молекул воды до молекулярного кислорода. [102] Некоторые предполагали, что к 2050 году в прибрежных мегаполисах будут работать заводы по производству солнечного топлива: расщепление морской воды обеспечит водород, который будет пропускаться через соседние электростанции на топливных элементах, а побочный продукт в виде чистой воды будет направляться непосредственно в муниципальную систему водоснабжения. [103] Кроме того, химическое хранение энергии является еще одним решением для хранения солнечной энергии. [104]
Технологии производства водорода являются важной областью исследований солнечной химии с 1970-х годов. Помимо электролиза, вызываемого фотоэлектрическими или фотохимическими элементами, также было исследовано несколько термохимических процессов. Один из таких маршрутов использует концентраторы для разделения воды на кислород и водород при высоких температурах (2300–2600 °C или 4200–4700 °F). [105] Другой подход использует тепло солнечных концентраторов для запуска паровой конверсии природного газа, тем самым увеличивая общий выход водорода по сравнению с традиционными методами риформинга. [106] Термохимические циклы, характеризующиеся разложением и регенерацией реагентов, открывают еще один путь производства водорода. Процесс Solzinc, разрабатываемый в Научном институте Вейцмана, использует солнечную печь мощностью 1 МВт для разложения оксида цинка (ZnO) при температуре выше 1200 °C (2200 °F). В результате этой первоначальной реакции образуется чистый цинк, который впоследствии можно подвергнуть реакции с водой для получения водорода. [107]
Методы хранения энергии
Системы тепломассы могут хранить солнечную энергию в виде тепла при температурах, полезных для внутреннего использования, в течение дневного или межсезонного периода . В системах хранения тепла обычно используются легкодоступные материалы с высокой удельной теплоемкостью, такие как вода, земля и камень. Хорошо спроектированные системы могут снизить пиковую нагрузку , перенести время использования на непиковые часы и снизить общие требования к отоплению и охлаждению. [108] [109]
Материалы с фазовым переходом, такие как парафин и глауберова соль, являются еще одним теплоаккумулирующим средством. Эти материалы недороги, легко доступны и могут обеспечивать температуру, пригодную для использования в домашних условиях (приблизительно 64 °C или 147 °F). «Дуврский дом» (в Дувре, Массачусетс ) был первым, кто использовал систему отопления с использованием глауберовой соли в 1948 году. [110] Солнечную энергию также можно хранить при высоких температурах с помощью расплавленных солей . Соли являются эффективным средством хранения, поскольку они дешевы, имеют высокую удельную теплоемкость и могут доставлять тепло при температурах, совместимых с обычными энергетическими системами. В проекте Solar Two использовался этот метод хранения энергии, что позволило хранить 1,44 тераджоуля (400 000 кВтч) на 68-метровом аккумуляторе. 3 резервуар для хранения с годовой эффективностью хранения около 99%. [111]
Автономные фотоэлектрические системы традиционно использовали перезаряжаемые батареи для хранения избыточной электроэнергии. В системах, связанных с сетью, избыток электроэнергии может быть отправлен в передающую сеть , в то время как стандартная электроэнергия из сети может использоваться для покрытия дефицита. Программы чистого учета дают бытовым системам кредит за любую электроэнергию, которую они поставляют в сеть. Это достигается путем «отката» счетчика всякий раз, когда дом производит больше электроэнергии, чем потребляет. Если чистое потребление электроэнергии ниже нуля, коммунальное предприятие переносит кредит за киловатт-часы на следующий месяц. [112] Другие подходы включают использование двух счетчиков для измерения потребляемой электроэнергии по сравнению с произведенной электроэнергией. Такое встречается реже из-за повышенной стоимости установки второго счетчика. Большинство стандартных счетчиков точно измеряют в обоих направлениях, поэтому второй счетчик не нужен.
Гидроаккумулирующая гидроэлектроэнергия хранит энергию в виде воды, перекачиваемой, когда энергия доступна из резервуара с более низкой высотой в более высокий. Энергия восстанавливается, когда потребность высока, путем выпуска воды, при этом насос становится гидроэлектрогенератором. [113]
Разработка, внедрение и экономика
Начиная с всплеска использования угля , который сопровождал промышленную революцию , потребление энергии постепенно переходило от древесины и биомассы к ископаемому топливу . Раннее развитие солнечных технологий, начавшееся в 1860-х годах, было вызвано ожиданием того, что уголь вскоре станет дефицитным. Однако развитие солнечных технологий в начале 20 века застопорилось из-за растущей доступности, экономичности и полезности угля и нефти . [114]
Нефтяное эмбарго 1973 года и энергетический кризис 1979 года привели к реорганизации энергетической политики во всем мире. Это привлекло новое внимание к развитию солнечных технологий. [115] [116] Стратегии развертывания были сосредоточены на программах стимулирования, таких как Федеральная программа использования фотоэлектрической энергии в США и Программа Sunshine в Японии. Другие усилия включали создание исследовательских центров в США (SERI, ныне NREL ), Японии ( NEDO ) и Германии ( Институт Фраунгофера систем солнечной энергии ISE ). [117]
Коммерческие солнечные водонагреватели начали появляться в Соединенных Штатах в 1890-х годах. [118] Эти системы все чаще использовались до 1920-х годов, но постепенно были заменены более дешевыми и надежными видами топлива для отопления. [119] Как и в случае с фотоэлектрической энергетикой, солнечное нагревание воды привлекло новое внимание в результате нефтяного кризиса 1970-х годов, но интерес утих в 1980-х годах из-за падения цен на нефть. Развитие сектора солнечного водонагревания стабильно прогрессировало на протяжении 1990-х годов, и с 1999 года ежегодные темпы роста в среднем составляли 20%. [120] Хотя это в целом недооценивается, солнечное отопление и охлаждение воды на сегодняшний день является наиболее широко используемой солнечной технологией с расчетной мощностью 154 ГВт по состоянию на 2007 год. [120]
Международное энергетическое агентство заявило, что солнечная энергия может внести значительный вклад в решение некоторых из наиболее насущных проблем, с которыми сейчас сталкивается мир: [1]
Развитие доступных, неисчерпаемых и чистых технологий солнечной энергетики принесет огромные долгосрочные выгоды. Это повысит энергетическую безопасность стран за счет опоры на местные, неисчерпаемые и в основном независимые от импорта ресурсы, повысит устойчивость, уменьшит загрязнение, снизит затраты на смягчение последствий изменения климата и удержит цены на ископаемое топливо ниже, чем в противном случае. Эти преимущества глобальны. Следовательно, дополнительные затраты на стимулирование раннего развертывания следует рассматривать как инвестиции в обучение; их необходимо расходовать разумно и широко распределять. [1]
В 2011 году отчет Международного энергетического агентства показал, что такие технологии солнечной энергии, как фотоэлектрическая энергетика, солнечная горячая вода и концентрированная солнечная энергия, могут обеспечить треть мировой энергии к 2060 году, если политики возьмут на себя обязательство ограничить изменение климата и перейти на возобновляемые источники энергии . Энергия Солнца может сыграть ключевую роль в декарбонизации мировой экономики наряду с повышением энергоэффективности и увеличением затрат на источники выбросов парниковых газов . «Сила солнечной энергии заключается в невероятном разнообразии и гибкости применения, от небольших до крупных». [121]
Мы доказали... что после того, как наши запасы нефти и угля истощатся, человечество сможет получать неограниченную энергию от лучей Солнца.
- Фрэнк Шуман , The New York Times , 2 июля 1916 г. [26]
В 2021 году Лазард оценил приведенную стоимость нового строительства несубсидируемой солнечной электроэнергии в масштабах коммунальных предприятий менее чем в 37 долларов за МВтч, а существующую угольную электростанцию - выше этой суммы. [122] [123] В отчете за 2021 год также говорится, что новая солнечная энергия также дешевле, чем новая газовая энергия, но не обычно существующая газовая энергия. [123]
Новые технологии
Экспериментальная солнечная энергия
Системы концентрированной фотоэлектрической энергии (CPV) используют солнечный свет, сконцентрированный на фотоэлектрических поверхностях с целью выработки электроэнергии. Термоэлектрические или «термоэлектрические» устройства преобразуют разницу температур между разнородными материалами в электрический ток.
Плавающие солнечные батареи
Плавающие солнечные батареи или плавучие фотоэлектрические батареи (FPV), иногда называемые плавающими батареями, представляют собой солнечные панели , установленные на конструкции, которая плавает на водоеме, обычно в водоеме или озере, таком как резервуары с питьевой водой, карьерные озера, оросительные каналы или очистные и хвостохранилища. . Все большее число таких систем существует в Китае , Франции , Индонезии , Индии , Японии , Южной Корее , Великобритании , Сингапуре , Таиланде и США . [124] [125] [126] [127] [128] Плавающая солнечная энергия — это тип « морской солнечной энергии», который также включает фундаменты с фиксированным дном. [129] [130]
Системы могут иметь преимущества перед фотоэлектрическими (PV) на суше. Водные поверхности могут быть дешевле, чем стоимость земли, и существует меньше правил и положений для сооружений, построенных на водоемах, не используемых для отдыха. Анализ жизненного цикла показывает, что FPV на основе пены [131] имеют одни из самых низких сроков окупаемости энергии (1,3 года) и самое низкое соотношение выбросов парниковых газов к энергии (11 кг CO 2 экв/МВтч) среди солнечных фотоэлектрических технологий на основе кристаллического кремния. [132]
Плавающие массивы могут обеспечить более высокую эффективность, чем фотоэлектрические панели на суше, поскольку вода охлаждает панели. Панели могут иметь специальное покрытие для предотвращения ржавчины и коррозии. [133]
Рынок этой технологии возобновляемой энергетики быстро растет с 2016 года. Первые 20 электростанций мощностью в несколько десятков кВт-пик были построены в период с 2007 по 2013 год. [134] Установленная мощность выросла с 3 ГВт в 2020 году до 13 ГВт в 2022 году. [135] превысив прогноз в 10 ГВт к 2025 году. [136] По оценкам Всемирного банка, существует 6600 крупных водоемов, пригодных для использования плавучих солнечных батарей, с технической мощностью более 4000 ГВт, если 10% их поверхностей будут покрыты солнечными панелями. [135]
Затраты на плавучую систему примерно на 10-20% выше, чем на наземные системы. [137] [138] По словам исследователя Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL), это увеличение связано в первую очередь с необходимостью в системах крепления для закрепления панелей на воде, что способствует тому, что плавучие солнечные установки становятся примерно на 25% дороже, чем наземные. [139]Солнечный тепловой насос
Тепловой насос — это устройство, которое передает тепловую энергию от источника тепла к месту назначения, называемому «радиатор». Тепловые насосы предназначены для перемещения тепловой энергии в направлении, противоположном направлению самопроизвольного теплового потока, путем поглощения тепла из холодного помещения и передачи его в более теплое. Солнечный тепловой насос представляет собой интеграцию теплового насоса и солнечных панелей в единую интегрированную систему. Обычно эти две технологии используются отдельно (или только параллельно) для производства горячей воды . [140] В этой системе солнечная тепловая панель выполняет функцию низкотемпературного источника тепла, а вырабатываемое тепло используется для питания испарителя теплового насоса. [141] Цель этой системы — получить высокий КПД , а затем производить энергию более эффективным и менее затратным способом.
можно использовать любой тип солнечной тепловой панели (листовые и трубчатые, рулонные, тепловые трубы, термопластины) или гибридную ( моно / поликристаллическая , тонкая пленка В сочетании с тепловым насосом ). Использование гибридной панели предпочтительнее, поскольку она позволяет покрыть часть потребности теплового насоса в электроэнергии и снижает энергопотребление и, следовательно, переменные затраты системы.
Солнечный самолет
Электрический самолет — это летательный аппарат, который работает на электродвигателях , а не на двигателях внутреннего сгорания , при этом электричество поступает от топливных элементов , солнечных батарей , ультраконденсаторов , излучаемой энергии , [142] или батарейки .
В настоящее время летающие пилотируемые электрические самолеты представляют собой в основном экспериментальные образцы, хотя многие небольшие беспилотные летательные аппараты питаются от аккумуляторов. Модели самолетов с электрическим приводом эксплуатируются с 1970-х годов, один отчет поступил в 1957 году. [143] [144] Первые полеты людей на электрическом приводе были совершены в 1973 году. [145] В период с 2015 по 2016 год пилотируемый самолет Solar Impulse 2 на солнечной энергии совершил кругосветное плавание вокруг Земли. [146]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Перейти обратно: а б с д «Перспективы солнечной энергетики: краткое изложение» (PDF) . Международное энергетическое агентство. 2011. Архивировано из оригинала (PDF) 13 января 2012 года.
- ^ «Энергия» . Королевское химическое общество . 2 апреля 2014 г.
- ^ Мака, Али ОМ; Алабид, Джамал М (1 июня 2022 г.). «Технологии солнечной энергии и ее роль в устойчивом развитии» . Чистая энергия . 6 (3): 476–483. дои : 10.1093/ce/zkac023 .
- ^ Маркес Ламейриньяс, Рикардо А.; Н. Торрес, Жоау Паулу; де Мелу Кунья, Жоау П. (2022). «Обзор фотоэлектрических технологий: история, основы и применение» . Энергии . 15 (5): 1823. doi : 10.3390/en15051823 .
- ^ «Глобальный солнечный атлас» . Архивировано из оригинала 27 ноября 2018 года . Проверено 14 июня 2019 г.
- ^ Улыбка (1991), стр. 240.
- ^ «Естественное воздействие на климатическую систему» . Межправительственная комиссия по изменению климата. Архивировано из оригинала 29 сентября 2007 года . Проверено 29 сентября 2007 г.
- ^ Каруппу, Картик; Ситараман, Венк; НВИКО (2019). Руководство по оценке солнечной энергии: Руководство для экзаменов для стажеров, инструкторов и оценщиков солнечной энергии . Идея Пресс. ISBN 978-1646505227 .
- ^ «Радиационный бюджет» . Исследовательский центр НАСА в Лэнгли. 17 октября 2006 г. Проверено 29 сентября 2007 г.
- ^ Сомервилл, Ричард. «Исторический обзор науки об изменении климата» (PDF) . Межправительственная комиссия по изменению климата . Проверено 29 сентября 2007 г.
- ^ Вермасс, Вим. «Введение в фотосинтез и его применение» . Университет штата Аризона. Архивировано из оригинала 3 декабря 1998 года . Проверено 29 сентября 2007 г.
- ^ Перейти обратно: а б Улыбка (2006), стр. 12.
- ^ Мортон, Оливер (6 сентября 2006 г.). «Солнечная энергия: рассвет нового дня?: восход солнца в Кремниевой долине» . Природа . 443 (7107): 19–22. Бибкод : 2006Natur.443...19M . дои : 10.1038/443019а . ПМИД 16957705 . S2CID 13266273 .
- ^ Льюис, Н.С.; Ночера, Д.Г. (2006). «Энергия планеты: химические проблемы использования солнечной энергии» (PDF) . Труды Национальной академии наук . 103 (43): 15729–35. Бибкод : 2006PNAS..10315729L . дои : 10.1073/pnas.0603395103 . ПМК 1635072 . ПМИД 17043226 . Проверено 7 августа 2008 г.
- ^ «Преобразование энергии фотосинтезирующими организмами» . Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций . Проверено 25 мая 2008 г.
- ^ Арчер, Кристина; Джейкобсон, Марк. «Оценка глобальной ветроэнергетики» . Стэнфорд . Проверено 3 июня 2008 г.
- ^ «Возобновляемые источники энергии» (PDF) . Лаборатория возобновляемых источников энергии. п. 12. Архивировано из оригинала (PDF) 19 ноября 2012 года . Проверено 6 декабря 2012 г.
- ^ «Общее потребление первичной энергии» . Управление энергетической информации . Проверено 28 июня 2022 г.
- ^ «Общее чистое потребление электроэнергии» . Управление энергетической информации . Проверено 28 июня 2022 г.
- ^ Бонд, Кингсмилл (апрель 2021 г.). «Небо - это предел» (PDF) . эпбр . Инициатива по отслеживанию углерода. п. 6. Архивировано (PDF) из оригинала 30 апреля 2021 г. Проверено 22 октября 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б Филибер, Седрик (2005). «Настоящее и будущее использование солнечной тепловой энергии в качестве основного источника энергии» (PDF) . МЭА. Архивировано (PDF) из оригинала 26 апреля 2012 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Энергетика и проблемы устойчивого развития» (PDF) . Программа развития ООН и Всемирный энергетический совет . Сентябрь 2000 года . Проверено 17 января 2017 г.
- ^ «Солнечные энергетические технологии и их применение» . Канадская сеть возобновляемых источников энергии. Архивировано из оригинала 25 июня 2002 года . Проверено 22 октября 2007 г.
- ^ Фрэнк Крайза (2003). Сила Света . МакГроу Хилл Профессионал. стр. 64, 135. ISBN. 978-0-07-140021-3 . Проверено 30 августа 2022 г.
- ^ Смит, Закари Олден; Тейлор, Катрина Д. (2008). Возобновляемые и альтернативные источники энергии: Справочник . АВС-КЛИО . п. 174 . ISBN 978-1-59884-089-6 .
- ^ Перейти обратно: а б «Американский изобретатель использует египетское солнце для получения энергии — прибор концентрирует тепловые лучи и производит пар, который можно использовать для привода ирригационных насосов в жарком климате» (PDF) . Нью-Йорк Таймс . 2 июля 1916 г.
- ^ «Возобновляемые источники энергии для отопления и охлаждения» (PDF) . Международное энергетическое агентство. Архивировано из оригинала (PDF) 24 сентября 2015 года . Проверено 13 августа 2015 г.
- ^ Вайс, Вернер; Бергманн, Ирен; Фанингер, Герхард. «Солнечное тепло во всем мире (рынки и вклад в энергоснабжение, 2005 г.)» (PDF) . Международное энергетическое агентство . Проверено 30 мая 2008 г.
- ^ «Солнечное централизованное теплоснабжение в Китайской Народной Республике» (PDF) . Состояние и потенциал развития . Азиатский банк развития : 23. 1 июля 2019 г. Проверено 6 июля 2021 г.
- ^ Дель Кьяро, Бернадетт; Теллин-Лоутон, Тимоти. «Солнечное водонагревание (как Калифорния может уменьшить свою зависимость от природного газа)» (PDF) . Калифорнийский центр исследований и политики в области окружающей среды. Архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2007 года . Проверено 29 сентября 2007 г.
- ^ Апте, Дж.; и другие. «Усовершенствованные окна будущего для домов с нулевым потреблением энергии» (PDF) . Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. Архивировано из оригинала (PDF) 10 апреля 2008 года . Проверено 9 апреля 2008 г.
- ^ «Характеристики энергопотребления систем отопления, вентиляции и кондиционирования коммерческих зданий, том III: потенциал энергосбережения» (PDF) . Министерство энергетики США . Проверено 24 июня 2008 г.
- ^ Мазрия (1979), стр. 29–35.
- ^ Брайт, Дэвид (18 февраля 1977 г.). «Пассивное солнечное отопление проще для обычного владельца» . Бангор Дейли Ньюс . Проверено 3 июля 2011 г.
- ^ Мазрия (1979), с. 255
- ^ Балкомб (1992), с. 56
- ^ Балкомб (1992), с. 57
- ^ Андерсон и Палкович (1994), с. xi
- ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 54–59
- ^ , Андерсон и Палкович (1994), с. xii
- ^ Андерсон и Палкович (1994), с. xiii
- ^ Стайн, В.Б. и Харриган, Р.В. (1982). «Проект солнечной энергетики Шенандоа» . Технический отчет NASA Sti/Recon N. 83 . Джон Уайли: 25168. Бибкод : 1982STIN...8325168L . Проверено 20 июля 2008 г.
- ^ Бартлетт (1998), стр. 393–94.
- ^ Томсон-Филбрук, Джулия. «Право на сухое законодательство в Новой Англии и других штатах» . Генеральная ассамблея Коннектикута . Проверено 27 мая 2008 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Солнечные здания (коллекторы проходящего воздуха – предварительный подогрев вентиляции)» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . Проверено 29 сентября 2007 г.
- ^ Перейти обратно: а б Леон (2006), с. 62
- ^ Перейти обратно: а б Тивари (2003), стр. 368–71
- ^ Перейти обратно: а б Дэниелс (1964), с. 6
- ^ «СОДИС Солнечная дезинфекция воды» . EAWAG (Швейцарский федеральный институт экологических наук и технологий) . Проверено 2 мая 2008 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Варианты очистки воды в домашних условиях в развивающихся странах: солнечная дезинфекция (SODIS)» (PDF) . Центры по контролю и профилактике заболеваний. Архивировано из оригинала (PDF) 29 мая 2008 года . Проверено 13 мая 2008 г.
- ^ «Бытовая очистка воды и безопасное хранение» . Всемирная организация здравоохранения. Архивировано из оригинала 25 октября 2004 года . Проверено 2 мая 2008 г.
- ^ Шилтон А.Н.; Пауэлл Н.; Мара Д.Д.; Крэггс Р. (2008). «Аэрация и дезинфекция с помощью солнечной энергии, анаэробное совместное сбраживание, биологическая очистка CO (2) и производство биотоплива: возможности управления энергией и выбросами углерода в прудах-стабилизаторах отходов». Наука о воде. Технол . 58 (1): 253–58. дои : 10.2166/wst.2008.666 . ПМИД 18653962 .
- ^ Тадессе И.; Исоахо С.А.; Зеленый ФБ; Пухакка Дж.А. (2003). «Удаление органических веществ и питательных веществ из сточных вод кожевенных заводов с помощью передовой интегрированной технологии систем водоемов для сточных вод». Наука о воде. Технол . 48 (2): 307–14. дои : 10.2166/wst.2003.0135 . ПМИД 14510225 .
- ^ Манчини, Том (10 января 2006 г.). «Преимущества использования расплавленной соли» . Сандианские национальные лаборатории. Архивировано из оригинала 5 июня 2011 года . Проверено 14 июля 2011 г.
- ^ Система хранения энергии на расплавленной соли - Технико-экономическое обоснование Джонс, Б.Г.; Рой, РП; Боль, Р.В. (1977) – Смитсоновский институт/NASA ADS Physics Abstract Service. Доступ к реферату осуществлен в декабре 2007 г.
- ^ Бьелло, Дэвид. «Как использовать солнечную энергию ночью» . Научный американец . Проверено 19 июня 2011 г.
- ^ Эрлих, Роберт , 2013, «Возобновляемая энергия: первый курс», CRC Press, гл. 13.1.22 Аккумулирование тепла стр. 13.1.22. 375 ISBN 978-1-4398-6115-8
- ^ Технология хранения тепловой энергии с параболическим желобом. Архивировано 1 сентября 2013 года в Wayback Machine сети солнечной энергии с параболическим желобом . 4 апреля 2007 г. По состоянию на декабрь 2007 г.
- ^ Чили встретит крупнейшую электростанцию по концентрации солнечной энергии в Латинской Америке www.thisischile.cl Четверг, 16 января 2014 г., получено 27 января 2014 г.
- ^ «Концентрация проектов солнечной энергетики – Атакама-1» . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . 1 июля 2015 года . Проверено 10 сентября 2016 г.
- ^ Abengoa построит солнечную башню мощностью 110 МВт в Чили reneweconomy.com.au/ Джайлз Паркинсон, 13 января 2014 г.
- ^ А вот и солнце. Чили дает зеленый свет огромному солнечному проекту мощностью 400 мегаватт www.thisischile.cl Пятница, 23 августа 2013 г., получено 30 августа 2013 г.
- ^ «Источники энергии: Солнечная» . Министерство энергетики . Архивировано из оригинала 14 апреля 2011 года . Проверено 19 апреля 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б Габбатисс, Джош (12 января 2024 г.). «Анализ: через пять лет мир добавит достаточно возобновляемых источников энергии, чтобы обеспечить электроэнергией США и Канаду» . Карбоновое резюме . Проверено 11 февраля 2024 г.
- ^ «Резюме – Возобновляемые источники энергии 2023 – Анализ» . МЭА . Проверено 16 января 2024 г.
- ^ «Глобальный обзор электроэнергетики 2022» . Эмбер . 29 марта 2022 г. Проверено 3 апреля 2022 г.
- ^ «Приведенная стоимость энергии + на 2023 год» . Лазард . Проверено 14 июня 2023 г.
- ^ «Резюме – Обновление рынка возобновляемых источников энергии – Анализ» . МЭА . Июнь 2023 года . Проверено 14 июня 2023 г.
- ^ Норман, Уилл (13 июня 2023 г.). «Через крышу: 49,5% новых фотоэлектрических систем в мире в 2022 году были установлены на крышах – SolarPower Europe» . ПВ Тех . Проверено 14 июня 2023 г.
- ^ «Солнечные фотоэлектрические системы – Анализ» . МЭА . Проверено 10 ноября 2022 г.
- ^ Мартин и Госвами (2005), стр. 45
- ^ «Дизайн дома для десятиборья на солнечной энергии» Технологического университета Дармштадта . Дармштадтский технологический университет. Архивировано из оригинала 18 октября 2007 года . Проверено 25 апреля 2008 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Шиттих (2003), с. 14
- ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 4, 159
- ^ Балкомб (1992)
- ^ Розенфельд, Артур; и другие. «Рисуем город бело-зеленым» . Группа Острова тепла. Архивировано из оригинала 14 июля 2007 года . Проверено 29 сентября 2007 г.
- ^ Джеффри С. Сильвертут. «Междурядье, популяция растений и соотношение урожайности» . Университет Аризоны . Проверено 24 июня 2008 г.
- ^ Каул (2005), стр. 169–74
- ^ Фаустино Феррейра, Рафаэль; Маркес Ламейриньяс, Рикардо А.; П. Коррейя V Бернардо, Катарина; Н. Торрес, Жоау Паулу; Сантос, Марселино (2024). «Агрофотоэлектрические системы в Португалии: как объединить сельское хозяйство и фотоэлектрическое производство» . Энергия для устойчивого развития . 79 . Бибкод : 2024ESusD..7901408F . дои : 10.1016/j.esd.2024.101408 .
- ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 42–46
- ^ Бенар (1981), с. 347
- ^ «Мощная винодельня» . Обновление новостей . Новус Винум. 27 октября 2008 года . Проверено 5 ноября 2008 г.
- ^ Бутти и Перлин (1981), с. 19
- ^ Бутти и Перлин (1981), с. 41
- ^ «Мировая солнечная проблема – предыстория» (PDF) . Общество солнечной энергии Австралии и Новой Зеландии. Архивировано из оригинала (PDF) 19 июля 2008 года . Проверено 5 августа 2008 г.
- ^ «Североамериканский солнечный вызов» . Новая группа ресурсов . Проверено 3 июля 2008 г.
- ^ «Южноафриканский солнечный вызов» . Фонд передовой энергетики. Архивировано из оригинала 12 июня 2008 года . Проверено 3 июля 2008 г.
- ^ Применение вспомогательных транспортных средств для солнечных батарей . Институт инженеров-электриков. 1991. стр. 187–191. ISBN 0-85296-525-7 . Проверено 11 октября 2008 г.
- ^ «Systaic AG: Спрос на автомобильные солнечные крыши стремительно растет» . Архивировано из оригинала 5 мая 2009 года . Проверено 29 марта 2011 г.
- ^ Электрический обзор, том. 201, № 7, 12 августа 1977 г.
- ^ Шмидт, Теодор. «Солнечные корабли нового тысячелетия» . ТО Инжиниринг. Архивировано из оригинала 9 октября 2007 года . Проверено 30 сентября 2007 г.
- ^ «Sun21 завершает первое трансатлантическое пересечение на лодке, работающей на солнечной энергии» . Трансатлантический 21 . Проверено 30 сентября 2007 г.
- ^ «PlanetSolar, первое кругосветное путешествие на солнечной энергии» . Планета Солнечная. 14 августа 2015 года . Проверено 20 ноября 2016 г. .
- ^ «ФУНКЦИЯ EVWORLD: Sunseeker ищет новые рекорды: SUNSEEKER | ПАРУСНИК | ПАРЯЩИЙ | ПЛАНЕР | ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ | РЭЙМОНД | PV | ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ | СОЛНЕЧНЫЙ | СОЛНЦЕ | САМОЛЕТ | САМОЛЕТ | КИТТИХОК | ПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА" . Архивировано из оригинала 8 февраля 2008 года . Проверено 8 февраля 2008 г.
- ^ «Исследования солнечной энергии и Драйден» . НАСА . Проверено 30 апреля 2008 г.
- ^ «Программа НАСА по БПЛА ERAST HALE» . Грег Гебель. Архивировано из оригинала 10 февраля 2008 года . Проверено 30 апреля 2008 г.
- ^ Проект «Солнечный импульс». «Миссия HB-SIA» . Архивировано из оригинала 26 июля 2011 года . Проверено 5 декабря 2009 г.
- ^ «Явления, влияющие на солнечный шар» . Pagesperso-orange.fr . Проверено 19 августа 2008 г.
- ^ «Городской электромобиль Squad, работающий на солнечных батареях, прибудет в США за 6250 долларов» . 6 декабря 2022 г.
- ^ Болтон (1977), с. 1
- ^ Василевский М.Р. Фотоиндуцированный перенос электронов в супрамолекулярных системах для искусственного фотосинтеза. хим. Ред. 1992 г.; 92: 435–61.
- ^ Хаммарстрем Л. и Хаммес-Шиффер С. Искусственный фотосинтез и солнечное топливо. Отчеты о химических исследованиях, 2009 г.; 42 (12): 1859–60.
- ^ Gray HB Обеспечение планеты солнечным топливом. Химия природы 2009; 1:7.
- ^ Фэн, Хао; Лю, Цзянь; Чжан, Ин; Лю, Донг (20 июня 2022 г.). «Хранение солнечной энергии в полностью ванадиевой фотоэлектрохимической ячейке: структурный эффект нанокатализатора диоксида титана в фотоаноде» . Энергии . 15 (12): 4508. doi : 10.3390/en15124508 . ISSN 1996-1073 .
- ^ Аграфиотис (2005), с. 409
- ^ Зедвиц (2006), с. 1333
- ^ «Проект солнечной энергии в Институте Вейцмана обещает продвинуть использование водородного топлива» . Институт науки Вейцмана. Архивировано из оригинала 6 апреля 2008 года . Проверено 25 июня 2008 г.
- ^ Балкомб (1992), с. 6
- ^ «Запрос на участие, лето 2005 г. Изменение спроса из-за тепловой массы» (PDF) . Центр исследования реагирования спроса. Архивировано из оригинала (PDF) 7 сентября 2008 года . Проверено 26 ноября 2007 г.
- ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 212–14
- ^ «Преимущества использования расплавленной соли» . Сандия Национальная лаборатория . Проверено 29 сентября 2007 г.
- ^ «Фотоэлектрические системы и чистый учет» . Министерство энергетики. Архивировано из оригинала 4 июля 2008 года . Проверено 31 июля 2008 г.
- ^ «Насосное гидроаккумулирование» . Ассоциация по хранению электроэнергии. Архивировано из оригинала 21 июня 2008 года . Проверено 31 июля 2008 г.
- ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 63, 77, 101
- ^ Бутти и Перлин (1981), с. 249
- ^ Ергин (1991), стр. 634, 653–73.
- ^ «Хроника Фраунгоферовского общества» . Общество Фраунгофера . Проверено 4 ноября 2007 г.
- ^ Бутти и Перлин (1981), с. 117
- ^ Бутти и Перлин (1981), с. 139
- ^ Перейти обратно: а б Вайс, Вернер; Бергманн, Ирен; Фанингер, Герхард. «Солнечное тепло во всем мире – рынки и вклад в энергоснабжение, 2006 г.» (PDF) . Международное энергетическое агентство . Проверено 9 июня 2008 г.
- ^ «МЭА заявляет, что солнечная энергия может обеспечить треть мировой энергетики к 2060 году» . Блумберг Бизнесуик . 1 декабря 2011 г. Архивировано из оригинала 21 июля 2012 г.
- ^ « Возобновляемые источники энергии станут самым дешевым источником энергии в мире в 2020 году» . Всемирный Экономический Форум . 5 июля 2021 г. Проверено 25 января 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Приведенная стоимость энергии, приведенная стоимость хранения и приведенная стоимость водорода» . Lazard.com . Проверено 25 января 2022 г.
- ^ «Партнеры Kyocera объявляют о строительстве крупнейшей в мире плавучей солнечной электростанции в префектуре Хёго, Япония» . SolarServer.com. 4 сентября 2014 г. Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 г. Проверено 11 июня 2016 г.
- ^ «Не хватает драгоценной земли? Плавающие солнечные фотоэлектрические системы могут быть решением» . EnergyWorld.com. 7 ноября 2013 года. Архивировано из оригинала 26 декабря 2014 года . Проверено 11 июня 2016 г.
- ^ «Vikram Solar вводит в эксплуатацию первую в Индии плавучую фотоэлектрическую электростанцию» . SolarServer.com. 13 января 2015 г. Архивировано из оригинала 2 марта 2015 г.
- ^ «Плавучая солнечная электростанция подсолнечника в Корее» . ЧистаяТехника. 21 декабря 2014 года. Архивировано из оригинала 15 мая 2016 года . Проверено 11 июня 2016 г.
- ^ «Из-за нехватки земли Сингапур выбирает плавучие солнечные энергетические системы» . ЧистаяТехника. 5 мая 2014 года. Архивировано из оригинала 14 марта 2016 года . Проверено 11 июня 2016 г.
- ^ «Китай ограничивает морские проекты солнечной фотоэлектрической энергетики определенными морскими районами» . ПВ Тех . ISSN 0362-4331 .
- ^ «Откройте для себя морскую солнечную энергию» , RWE , ISSN 0362-4331 , получено 8 мая 2024 г.
- ^ Мэйвилл, Пирс; Патил, Неха Виджай; Пирс, Джошуа М. (01 декабря 2020 г.). «Распределенное производство послепродажных гибких плавающих фотоэлектрических модулей» . Устойчивые энергетические технологии и оценки . 42 : 100830. doi : 10.1016/j.seta.2020.100830 . ISSN 2213-1388 . S2CID 225132653 .
- ^ Хайибо, Коами Сулеман; Мэйвилл, Пирс; Пирс, Джошуа М. (01 марта 2022 г.). «Самая зеленая солнечная энергия? Оценка жизненного цикла гибких поплавков на основе пенопласта» . Устойчивая энергетика и топливо . 6 (5): 1398–1413. дои : 10.1039/D1SE01823J . ISSN 2398-4902 . S2CID 246498822 .
- ^ Гуд, Эрика (20 мая 2016 г.). «Новые солнечные электростанции генерируют плавучую зеленую энергию» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 25 января 2023 г.
- ^ Трапани, Ким; Редон Сантафе, Мигель (2015). «Обзор плавучих фотоэлектрических установок: 2007-2013 гг.». Прогресс в фотоэлектрической энергетике: исследования и приложения . 23 (4): 524–532. дои : 10.1002/pip.2466 . hdl : 10251/80704 . S2CID 98460653 .
- ^ Перейти обратно: а б «Плавающие солнечные панели превращают старые промышленные объекты в золотые прииски зеленой энергетики» . Bloomberg.com . 03.08.2023 . Проверено 03 августа 2023 г.
- ^ Хопсон (58da34776a4bb), Кристофер (15 октября 2020 г.). «Плавающая солнечная энергия станет глобальной с увеличением мощности на 10 ГВт к 2025 году: Fitch | Recharge» . Пополнить | Последние новости возобновляемой энергетики . Проверено 18 октября 2021 г.
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Мартин, Хосе Рохо (27 октября 2019 г.). «BayWa re усиливает европейский импульс плавучей солнечной энергии, реализовав двойной проект» . ПВ Тех . Архивировано из оригинала 11 ноября 2019 г. Проверено 11 ноября 2019 г.
- ^ «Плавающая солнечная батарея, давно популярная в Азии, завоевала популярность в США» . АП НОВОСТИ . 10 мая 2023 г. Проверено 11 мая 2023 г.
- ^ «Как плавучие солнечные панели используются для питания электрических сетей» . Bloomberg.com . 07.03.2023 . Проверено 21 апреля 2024 г.
- ^ «Солнечные тепловые насосы» . Архивировано из оригинала 28 февраля 2020 года . Проверено 21 июня 2016 г.
- ^ «Pompe di Calore elio-assistite» (на итальянском языке). Архивировано из оригинала 7 января 2012 года . Проверено 21 июня 2016 г.
- ^ «Силовое излучение» . Архивировано из оригинала 17 февраля 2013 года.
- ^ Нот, Андре (июль 2008 г.). «История солнечного полета» (PDF) . Лаборатория автономных систем . Цюрих: Швейцарский федеральный технологический институт. п. 3. Архивировано из оригинала (PDF) 1 февраля 2012 года . Проверено 8 июля 2010 г.
Гюнтер Рохельт был проектировщиком и строителем Solair I, солнечного самолета с размахом крыльев 16 м... 21 августа 1983 года он летал на Solair I, в основном на солнечной энергии, а также на термических источниках, в течение 5 часов 41 минуты.
- ^ «Инфографика: Хронология настоящего и будущего электрического полета» . Популярная наука . 20 августа 2015 года. Архивировано из оригинала 14 января 2016 года . Проверено 7 января 2016 г.
- ^ Тейлор, Джон В.Р. (1974). Jane's All the World's Aircraft 1974-75 . Лондон: Ежегодники Джейн. п. 573. ИСБН 0-354-00502-2 .
- ^ Батравы, Ая (9 марта 2015 г.). «Самолет на солнечной энергии отправляется в кругосветный полет» . Ассошиэйтед Пресс. Архивировано из оригинала 6 марта 2016 года . Проверено 14 марта 2015 г.
дальнейшее чтение
- Дензер, Энтони (2013). Солнечный дом: новаторский устойчивый дизайн . Риццоли. ISBN 978-0-8478-4005-2 . Архивировано из оригинала 26 июля 2013 года.
