Energjia diellore është çdo lloj energjie e gjeneruar nga dielli.

Energjia diellore krijohet nga shkrirja bërthamore që ndodh në diell.Fusion ndodh kur protonet e atomeve të hidrogjenit përplasen dhunshëm në thelbin e diellit dhe siguresat për të krijuar një atom heliumi.

Ky proces, i njohur si një reagim i zinxhirit PP (proton-proton), lëshon një sasi të madhe energjie.Në thelbin e saj, dielli bashkon rreth 620 milion tonë metrikë hidrogjeni çdo sekondë.Reagimi i zinxhirit PP ndodh në yje të tjerë që kanë të bëjnë me madhësinë e diellit tonë, dhe u siguron atyre energji dhe nxehtësi të vazhdueshme.Temperatura për këto yje është rreth 4 milion gradë në shkallën Kelvin (rreth 4 milion gradë Celsius, 7 milion gradë Fahrenheit).

Në yjet që janë rreth 1.3 herë më të mëdha se dielli, cikli CNO drejton krijimin e energjisë.Cikli CNO gjithashtu konverton hidrogjenin në helium, por mbështetet në karbon, azot dhe oksigjen (C, N, dhe O) për ta bërë këtë.Aktualisht, më pak se dy përqind e energjisë së Diellit krijohet nga cikli CNO.

Fuzioni bërthamor nga reaksioni i zinxhirit PP ose cikli CNO lëshon sasi të jashtëzakonshme të energjisë në formën e valëve dhe grimcave.Energjia diellore po rrjedh vazhdimisht larg diellit dhe në të gjithë sistemin diellor.Energjia diellore ngroh tokën, shkakton erë dhe mot dhe mban jetën e bimëve dhe kafshëve.

Energjia, nxehtësia dhe drita nga dielli rrjedhin larg në formën e rrezatimit elektromagnetik (EMR).

Spektri elektromagnetik ekziston si valë me frekuenca të ndryshme dhe gjatësi vale.Frekuenca e një valë paraqet sa herë vala përsëritet në një njësi të caktuar kohe.Valët me gjatësi vale shumë të shkurtra përsëriten disa herë në një njësi të caktuar kohe, kështu që ato janë me frekuencë të lartë.Në të kundërt, valët me frekuencë të ulët kanë gjatësi vale shumë më të gjata.

Pjesa dërrmuese e valëve elektromagnetike janë të padukshme për ne.Valët më të frekuencës së lartë të emetuara nga dielli janë rrezet gama, rrezet X dhe rrezatimi ultravjollcë (rrezet UV).Rrezet më të dëmshme UV janë zhytur pothuajse plotësisht nga atmosfera e Tokës.Rrezet më pak të fuqishme UV udhëtojnë nëpër atmosferë dhe mund të shkaktojnë djegie nga dielli.

Dielli lëshon gjithashtu rrezatim infra të kuqe, valët e të cilit janë me frekuencë shumë më të ulët.Shumica e nxehtësisë nga dielli arrin si energji infra të kuqe.

Sanduiç midis infra të kuqe dhe UV është spektri i dukshëm, i cili përmban të gjitha ngjyrat që shohim në Tokë.E kuqja e ngjyrave ka gjatësinë e valëve më të gjata (më të afërta me infra të kuqe), dhe Violet (më afër UV) më të shkurtër.

Energji diellore natyrore

Efekti serrë
Valët infra të kuqe, të dukshme dhe UV që arrijnë në tokë marrin pjesë në një proces të ngrohjes së planetit dhe duke e bërë të mundur jetën-të ashtuquajturin "efekt serë".

Rreth 30 përqind e energjisë diellore që arrin Tokën reflektohet përsëri në hapësirë.Pjesa tjetër thithet në atmosferën e Tokës.Rrezatimi ngroh sipërfaqen e Tokës, dhe sipërfaqja rrezaton disa nga energjia e kthimit në formën e valëve infra të kuqe.Ndërsa ngrihen nëpër atmosferë, ato përgjohen nga gazrat e serrës, të tilla si avulli i ujit dhe dioksidi i karbonit.

Gazrat e serrës bllokojnë nxehtësinë që reflekton përsëri në atmosferë.Në këtë mënyrë, ata veprojnë si muret e qelqit të një serë.Ky efekt serë e mban Tokën mjaft të ngrohtë për të mbajtur jetën.

Fotosintezë
Pothuajse e gjithë jeta në tokë mbështetet në energjinë diellore për ushqim, drejtpërdrejt ose indirekt.

Prodhuesit mbështeten drejtpërdrejt në energjinë diellore.Ata thithin dritën e diellit dhe e shndërrojnë atë në lëndë ushqyese përmes një procesi të quajtur fotosinteza.Prodhuesit, të quajtur gjithashtu autotrofë, përfshijnë bimë, algat, bakteret dhe kërpudhat.Autotrofët janë themeli i rrjetit të ushqimit.

Konsumatorët mbështeten te prodhuesit për lëndë ushqyese.Herbivorët, mishngrënësit, omnivorët dhe detrivores mbështeten në energjinë diellore në mënyrë indirekte.Herbivorët hanë bimë dhe prodhues të tjerë.Mishngrënësit dhe omnivorët hanë si prodhuesit ashtu edhe barngrënësit.Detritivores dekompozojnë lëndën e bimëve dhe kafshëve duke e konsumuar atë.

Lëndë djegëse fosile
Fotosinteza është gjithashtu përgjegjëse për të gjitha karburantet fosile në Tokë.Shkencëtarët vlerësojnë se rreth tre miliardë vjet më parë, autotrofët e parë evoluan në mjediset ujore.Drita e diellit lejoi që jeta e bimëve të lulëzojë dhe të evoluojë.Pasi vdiqën autotrofët, ata dekompozuan dhe u zhvendosën më thellë në tokë, ndonjëherë mijëra metra.Ky proces vazhdoi për miliona vjet.

Nën presion intensiv dhe temperatura të larta, këto mbetje u bënë ato që ne njohim si lëndë djegëse fosile.Mikroorganizmat u bënë naftë, gaz natyror dhe qymyr.

Njerëzit kanë zhvilluar procese për nxjerrjen e këtyre karburanteve fosile dhe përdorimin e tyre për energji.Sidoqoftë, karburantet fosile janë një burim i rinovueshëm.Ata duhen miliona vjet për të formuar.

Duke shfrytëzuar energjinë diellore

Energjia diellore është një burim i rinovueshëm, dhe shumë teknologji mund ta korrin atë direkt për përdorim në shtëpi, biznese, shkolla dhe spitale.Disa teknologji të energjisë diellore përfshijnë qelizat dhe panelet fotovoltaike, energjinë diellore të përqendruar dhe arkitekturën diellore.

Ekzistojnë mënyra të ndryshme të kapjes së rrezatimit diellor dhe shndërrimit të tij në energji të përdorshme.Metodat përdorin ose energjinë diellore aktive ose energjinë diellore pasive.

Teknologjitë diellore aktive përdorin pajisje elektrike ose mekanike për të kthyer në mënyrë aktive energjinë diellore në një formë tjetër të energjisë, më shpesh nxehtësi ose energji elektrike.Teknologjitë diellore pasive nuk përdorin pajisje të jashtme.Përkundrazi, ata përfitojnë nga klima lokale për të nxehur strukturat gjatë dimrit, dhe pasqyrojnë nxehtësinë gjatë verës.

Fotovoltaikë

Photovoltaics është një formë e teknologjisë aktive diellore që u zbulua në 1839 nga fizikani francez 19-vjeçar Alexandre-Edmond Becquerel.Becquerel zbuloi se kur ai vendosi klorur argjendi në një zgjidhje acidike dhe e ekspozoi atë në rrezet e diellit, elektrodat e platinit të bashkangjitur në të gjeneruan një rrymë elektrike.Ky proces i gjenerimit të energjisë elektrike direkt nga rrezatimi diellor quhet efekti fotovoltaik, ose fotovoltaikët.

Sot, Photovoltaics është ndoshta mënyra më e njohur për të shfrytëzuar energjinë diellore.Arrat fotovoltaike zakonisht përfshijnë panele diellore, një koleksion të dhjetëra apo edhe qindra qelizave diellore.

Celldo qelizë diellore përmban një gjysmëpërçues, zakonisht të bërë nga silikoni.Kur gjysmëpërçuesi thith rrezet e diellit, ajo troket elektronet e lirshme.Një fushë elektrike drejton këto elektrone të lirshme në një rrymë elektrike, që rrjedh në një drejtim.Kontaktet metalike në krye dhe në fund të një qelize diellore direkte atë rrymë në një objekt të jashtëm.Objekti i jashtëm mund të jetë po aq i vogël sa një kalkulator me energji diellore ose aq e madhe sa një stacion elektrik.

Photovoltaics u përdor për herë të parë gjerësisht në anije kozmike.Shumë satelitë, përfshirë Stacionin Ndërkombëtar Hapësinor (ISS), shfaqin "krahë" të gjerë, reflektues të paneleve diellore.ISS ka dy krahë të vargjeve diellore (SAWS), secila duke përdorur rreth 33,000 qeliza diellore.Këto qeliza fotovoltaike furnizojnë të gjithë energjinë elektrike në ISS, duke lejuar astronautët të operojnë stacionin, të jetojnë në mënyrë të sigurt në hapësirë ​​për muaj me radhë, dhe të kryejnë eksperimente shkencore dhe inxhinierike.

Stacionet e energjisë fotovoltaike janë ndërtuar në të gjithë botën.Stacionet më të mëdha janë në Shtetet e Bashkuara, Indi dhe Kinë.Këto stacione energjetike lëshojnë qindra megavat energji elektrike, të përdorura për të furnizuar shtëpi, biznese, shkolla dhe spitale.

Teknologjia fotovoltaike gjithashtu mund të instalohet në një shkallë më të vogël.Panelet diellore dhe qelizat mund të fiksohen në çatitë ose muret e jashtme të ndërtesave, duke furnizuar energji elektrike për strukturën.Ato mund të vendosen përgjatë rrugëve drejt autostradave të lehta.Qelizat diellore janë mjaft të vogla për të fuqizuar pajisjet edhe më të vogla, siç janë kalkulatorët, njehsorët e parkimit, kompaktorët e plehrave dhe pompat e ujit.

Energjia diellore e përqendruar

Një lloj tjetër i teknologjisë diellore aktive është energjia diellore e përqendruar ose energjia diellore e përqendruar (CSP).Teknologjia CSP përdor lente dhe pasqyra për të përqendruar (përqendruar) rrezet e diellit nga një zonë e madhe në një zonë shumë më të vogël.Kjo zonë intensive e rrezatimit ngroh një lëng, i cili nga ana tjetër gjeneron energji elektrike ose karburantet tjetër.

Furrat diellore janë një shembull i energjisë diellore të përqendruar.Ekzistojnë shumë lloje të ndryshme të furrave diellore, duke përfshirë kullat e energjisë diellore, luginat parabolike dhe reflektorët e Fresnel.Ata përdorin të njëjtën metodë të përgjithshme për të kapur dhe kthyer energji.

Kullat e energjisë diellore përdorin heliostat, pasqyra të sheshta që kthehen për të ndjekur harkun e diellit nëpër qiell.Pasqyrat janë rregulluar rreth një "kullë koleksionistike" qendrore dhe reflektojnë rrezet e diellit në një rreze të përqendruar të dritës që shkëlqen në një pikë fokale në kullë.

Në modelet e mëparshme të kullave të energjisë diellore, rrezet e diellit të përqendruar ngrohin një enë me ujë, i cili prodhonte avull që mundësonte një turbinë.Kohët e fundit, disa kulla të energjisë diellore përdorin natrium të lëngshëm, i cili ka një kapacitet më të lartë të nxehtësisë dhe mban nxehtësinë për një periudhë më të gjatë kohore.Kjo do të thotë që lëngu jo vetëm që arrin temperaturat prej 773 deri në 1,273k (500 ° deri 1.000 ° C ose 932 ° deri 1,832 ° F), por mund të vazhdojë të ziejë ujë dhe të gjenerojë fuqi edhe kur dielli nuk po shkëlqen.

Termocentralet diellore të përqendruara u zhvilluan për herë të parë në vitet 1980.Objekti më i madh në botë është një seri bimësh në shkretëtirën Mojave në shtetin amerikan të Kalifornisë.Ky sistem i gjenerimit të energjisë diellore (SEGS) gjeneron më shumë se 650 gigawatt-orë energji elektrike çdo vit.Bimë të tjera të mëdha dhe efektive janë zhvilluar në Spanjë dhe Indi.

Energjia diellore e përqendruar mund të përdoret gjithashtu në një shkallë më të vogël.Për shembull, mund të gjenerojë nxehtësi për sobat diellore.Njerëzit në fshatra në të gjithë botën përdorin sobat diellore për të zier ujin për kanalizime dhe për të gatuar ushqim.

Sobat diellore ofrojnë shumë përparësi mbi sobat e djegies së drurit: ato nuk janë një rrezik zjarri, nuk prodhojnë tym, nuk kërkojnë karburant dhe zvogëlojnë humbjen e habitatit në pyjet ku pemët do të korrren për karburant.Sobat diellore gjithashtu lejojnë fshatarët të ndjekin kohën për arsim, biznes, shëndet ose familje gjatë kohës që ishte përdorur më parë për mbledhjen e druve të zjarrit.Sobat diellore përdoren në zona po aq të larmishme sa adad, Izrael, Indi dhe Peru.

Gjatë gjithë ditës, energjia diellore është pjesë e procesit të konvekcionit termik, ose lëvizja e nxehtësisë nga një hapësirë ​​më e ngrohtë në një më të freskët.Kur dielli lind, fillon të ngroh objekte dhe materiale në tokë.Gjatë gjithë ditës, këto materiale thithin nxehtësinë nga rrezatimi diellor.Natën, kur dielli perëndon dhe atmosfera është ftohur, materialet lëshojnë nxehtësinë e tyre përsëri në atmosferë.

Teknikat pasive të energjisë diellore përfitojnë nga ky proces natyror i ngrohjes dhe ftohjes.

Shtëpitë dhe ndërtesat e tjera përdorin energji diellore pasive për të shpërndarë nxehtësinë në mënyrë efikase dhe të lirë.Llogaritja e "masës termike" të një ndërtese është një shembull i kësaj.Masa termike e një ndërtese është pjesa më e madhe e materialit të ngrohur gjatë gjithë ditës.Shembuj të masës termike të një ndërtese janë druri, metali, betoni, balta, guri ose baltë.Natën, masa termike lëshon nxehtësinë e saj përsëri në dhomë.Sistemet efektive të ventilimit - shtëpitë, dritaret dhe kanalet e ajrit - shpërndajnë ajrin e ngrohur dhe mbajnë një temperaturë të moderuar, të qëndrueshme të brendshme.

Për shembull, në fazën e planifikimit të ndërtimit, inxhinieri ose arkitekti mund të përafrojnë ndërtesën me rrugën e përditshme të diellit për të marrë sasi të dëshirueshme të dritës së diellit.

Shembuj të tjerë të arkitekturës diellore pasive janë çatitë e ftohta, pengesat rrezatuese dhe çatitë e gjelbërta.Kulmet e ftohta janë pikturuar të bardha dhe pasqyrojnë rrezatimin e diellit në vend që ta thithin atë.Sipërfaqja e bardhë zvogëlon sasinë e nxehtësisë që arrin në brendësi të ndërtesës, e cila nga ana tjetër zvogëlon sasinë e energjisë që është e nevojshme për të ftohur ndërtesën.

Barrierat rrezatuese funksionojnë në mënyrë të ngjashme me çatitë e ftohta.Ato ofrojnë izolim me materiale shumë reflektuese, siç është petë alumini.Petë pasqyron, në vend të thithjes, nxehtësisë dhe mund të zvogëlojë kostot e ftohjes deri në 10 përqind.Përveç çatisë dhe papafingo, pengesat rrezatuese mund të instalohen edhe nën dyshemetë.

Kulmet e gjelbërta janë çati që janë plotësisht të mbuluara me bimësi.Ata kërkojnë tokë dhe ujitje për të mbështetur bimët, dhe një shtresë të papërshkueshme nga uji poshtë.Kulmet e gjelbërta jo vetëm që zvogëlojnë sasinë e nxehtësisë që thithet ose humbet, por gjithashtu sigurojnë bimësi.Përmes fotosintezës, bimët në çatitë e gjelbërta thithin dioksidin e karbonit dhe lëshojnë oksigjen.Ata filtrojnë ndotësit nga uji i shiut dhe ajri, dhe kompensojnë disa nga efektet e përdorimit të energjisë në atë hapësirë.

Kulmet e gjelbërta kanë qenë një traditë në Skandinavi për shekuj, dhe kohët e fundit janë bërë të njohura në Australi, Evropë Perëndimore, Kanada dhe Shtetet e Bashkuara.Për shembull, Ford Motor Company mbuloi 42,000 metra katrorë (450,000 metra katrorë) të çatisë së saj të bimëve të montimit në Dearborn, Michigan, me bimësi.Përveç zvogëlimit të emetimeve të gazrave serë, çatitë zvogëlojnë rrjedhjen e ujërave të stuhisë duke thithur disa centimetra të reshjeve.

Kulmet e gjelbërta dhe çatitë e ftohta gjithashtu mund të kundërveprojnë me efektin e "ishullit të nxehtësisë urbane".Në qytetet e zënë, temperatura mund të jetë vazhdimisht më e lartë se zonat përreth.Shumë faktorë kontribuojnë në këtë: Qytetet janë ndërtuar nga materiale të tilla si asfalti dhe betoni që thithin nxehtësinë;Ndërtesat e larta bllokojnë erën dhe efektet e saj të ftohjes;dhe sasi të larta të nxehtësisë së mbeturinave gjenerohen nga industria, trafiku dhe popullsia e lartë.Përdorimi i hapësirës në dispozicion në çati për të mbjellë pemë, ose pasqyruar nxehtësi me çati të bardha, mund të lehtësojë pjesërisht rritjen e temperaturës lokale në zonat urbane.

Energjia diellore dhe njerëzit

Meqenëse rrezet e diellit shkëlqejnë vetëm për rreth gjysmën e ditës në pjesën më të madhe të botës, teknologjitë e energjisë diellore duhet të përfshijnë metodat e ruajtjes së energjisë gjatë orëve të errëta.

Sistemet e masës termike përdorin dylli parafine ose forma të ndryshme të kripës për të ruajtur energjinë në formën e nxehtësisë.Sistemet fotovoltaike mund të dërgojnë energji elektrike të tepërt në rrjetin lokal të energjisë, ose të ruajnë energjinë në bateritë e rimbushshme.

Ka shumë të mirat dhe të këqijat për përdorimin e energjisë diellore.

Përparësitë
Një avantazh i madh për përdorimin e energjisë diellore është se është një burim i rinovueshëm.Ne do të kemi një furnizim të qëndrueshëm, të pakufishëm të dritës së diellit për pesë miliardë vjet të tjerë.Në një orë, atmosfera e Tokës merr mjaft dritë dielli për të fuqizuar nevojat e energjisë elektrike të çdo qenieje njerëzore në tokë për një vit.

Energjia diellore është e pastër.Pasi të ndërtohen dhe të vendosen pajisjet e teknologjisë diellore, energjia diellore nuk ka nevojë për karburant për të punuar.Ai gjithashtu nuk lëshon gazra serë ose materiale toksike.Përdorimi i energjisë diellore mund të zvogëlojë në mënyrë drastike ndikimin që kemi në mjedis.

Ka vendndodhje ku energjia diellore është praktike.Shtëpitë dhe ndërtesat në zona me sasi të larta të dritës së diellit dhe mbulesës së ulët të reve kanë mundësinë të shfrytëzojnë energjinë e bollshme të diellit.

Sobat diellore ofrojnë një alternativë të shkëlqyeshme për gatimin me soba me zjarr druri-në të cilat dy miliardë njerëz ende mbështeten.Sobat diellore ofrojnë një mënyrë më të pastër dhe më të sigurt për të sanitizuar ujin dhe gatuar ushqim.

Energjia diellore plotëson burime të tjera të rinovueshme të energjisë, të tilla si era ose energjia hidroelektrike.

Shtëpitë ose bizneset që instalojnë panele diellore të suksesshme në të vërtetë mund të prodhojnë energji elektrike të tepërt.Këta pronarë të shtëpive ose qytetarë të biznesit mund të shesin energji përsëri tek ofruesi elektrik, duke zvogëluar apo edhe duke eleminuar faturat e energjisë.

Disavantazhet
Parandaluesi kryesor për përdorimin e energjisë diellore është pajisja e kërkuar.Pajisjet e teknologjisë diellore janë të shtrenjta.Blerja dhe instalimi i pajisjeve mund të kushtojë dhjetëra mijëra dollarë për shtëpitë individuale.Megjithëse qeveria shpesh ofron taksa të zvogëluara për njerëzit dhe bizneset që përdorin energjinë diellore, dhe teknologjia mund të eleminojë faturat e energjisë elektrike, kostoja fillestare është shumë e pjerrët për shumë njerëz që duhet të merren parasysh.

Pajisjet e energjisë diellore janë gjithashtu të rënda.Për të rivendosur ose instaluar panele diellore në çatinë e një ndërtese, çatia duhet të jetë e fortë, e madhe dhe e orientuar drejt rrugës së diellit.

Të dy teknologjia diellore aktive dhe pasive varen nga faktorët që janë jashtë kontrollit tonë, siç janë klima dhe mbulesa e reve.Zonat lokale duhet të studiohen për të përcaktuar nëse energjia diellore do të ishte efektive në atë zonë.

Drita e diellit duhet të jetë e bollshme dhe e qëndrueshme që energjia diellore të jetë një zgjedhje efikase.Në shumicën e vendeve në Tokë, ndryshueshmëria e dritës së diellit e bën të vështirë zbatimin si burimin e vetëm të energjisë.