Energia słoneczna

Autorzy:Damian Momot

Sylwester Maleszka

Słońce

• Słońce to typową gwiazdą typu G2, ma około 4.5 miliarda lat. Od czasu swych narodzin zużyło około połowę wodoru ze swego rdzenia. Zawiera ono ponad 99.8% całkowitej masy układu słonecznego. W chwili obecnej Słońce, jest zbudowane z około 70% wodoru i 28% helu, reszta to pierwiastki cięższe i sporadycznie występujące proste związki chemiczne, ich zawartość to mniej niż 2%. Zmienia się to powolnie, gdyż Słońce zmienia wodór w hel wewnątrz swojego jądra. Słońce produkuje energię około 3.86x10^33 erg/s. Warunki przy rdzeniu Słońca są ekstremalne. Temperatura wynosi  15.6 milionów(K) a ciśnienie  250 miliardów atmosfer (około1016 Pa). Gęstość materii w jądrze Słońca wynosi 1,5×105 kg/m3, jednak wysoka temperatura utrzymuje materię w stanie gazowym, natomiast gęstość gazu na powierzchni wynosi 10-4 kg/m3, czyli jest to prawie próżnia. Na podstawie odmiennych własności plazmy i procesów w niej zachodzących, które wynikają z różnic w gęstości i temperaturze, można wyróżnić trzy różne obszary wewnątrz Słońca.

średnica: 1,390,000 km masa: 2×10^30 kg temperatura: 5800 K (powierzchnia) 15,600,000 K (jądro)   

Reakcje termojądrowe w gwiazdach

• Cykl protonowy Szczegółowy przebieg reakcji

Reakcja

Wydzielona energia

w MeV w TJ/kg

p + p → D + e+ 1,442 69,1

D + p → 3He 5,494 175,5

3He + 3He → 4He + 2p

12,86 205,8

3He + 4He → 7Be + γ

1,558 21,4

7Be → 7Li + e+ 0,826 11,9

7Li + p → 24He 17,346 208,4

• Cykl węglowo-azotowo-tlenowy

Szczegółowy przebieg cyklu

ReakcjaWydzielona energia

w MeV w TJ/kg 12C + p → 13N + γ 1,944 14,4

13N → 13C + e+ 2,22 16,513C + p → 14N 7,551 52

14N + p → 15O + γ 7,297 46,9

15O → 15N + e+ 2,754 17,715N + p → 12C + 4He 4,966 30,1

raz na tysiąc reakcji zachodzi15N + p → 16O + γ16N + p → 17F + γ

17F → 17O + e+

17O + p → 14N + 4He

Zastosowania ogniw fotowoltaicznych

• Baterii słonecznych używa się w elektrowniach słonecznych, małych kalkulatorach, lampach solarnych i zegarkach.

• Przydatne jest zastosowanie ich w przestrzeni kosmicznej, gdzie promieniowanie słoneczne jest dużo silniejsze.

• W 1981 r. Słoneczny samolot Solar Challenger przeleciał nad kanałem La Manche wykorzystując jako źródło zasilania tylko energię słoneczną. Skrzydła tego samolotu pokryte były bateriami słonecznymi, które zasilały silnik elektryczny.

• W niektórych miejscach na świecie ogniwa fotowoltaiczne wykorzystują np publiczne automaty telefoniczne (baterie słoneczne montowane są na dachu).

• Karawaning - w postaci paneli na dachu wozu kampingowego są w stanie doładowywać akumulator samochodu na postoju przy używaniu różnych odbiorników energii jak telewizory przenośne itp.

• Żeglarstwo - ogólnie stosowane do doładowywania akumulatora jachtu - bardzo istotne w związku z wymogiem posiadania radia (krótkofalówki) na pokładzie jachtów pełnomorskich .

• podgrzewania wody o termosyfonowe podgrzewacze wody• suszenia płodów rolnych

• Ogniwo fotowoltaiczne (inaczej fotoogniwo, solar lub ogniwo słoneczne) jest urządzeniem służącym do bezpośredniej konwersji energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną, poprzez wykorzystanie półprzewodnikowego złącza typu p-n, w którym pod wpływem fotonów, o energii większej niż szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika, elektrony przemieszczają się do obszaru n, a dziury (zob. nośniki ładunku) do obszaru p. Takie przemieszczenie ładunków elektrycznych powoduje pojawienie się różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego.

Gigantyczna elektrownia słoneczna

• W Australii już być może w tym roku ruszy budowa potężnej elektrowni słonecznej. Pomysł jest niezwykły. Zbudowana będzie potężna wieża o wysokości jednego kilometra na środku gigantycznej szklarni w kształcie koła o średnicy siedmiu kilometrów. Lekko spadzisty dach umieszczony kilka metrów nad ziemią zasłoni powierzchnię 3800 hektarów. Szklarnia będzie otwarta, bez zewnętrznych ścian na brzegach koła, co zapewni swobodny przepływ powietrza. Obiekt nazwano "Wieżą Słońca". Ze względu na zachęty ekonomiczne rządu, silne słońce i brak trzęsień ziemi, australijskie pustkowia są idealną lokalizacją. Koszt wzniesienia elektrowni szacuje się na 350 mln dolarów.

Zasada działania "Wieży Słońca"