Солнечная энергия - Solar energy

Об академическом журнале см. Солнечная энергия (журнал). О производстве электроэнергии с использованием солнечной энергии см. Солнечная энергия.

Источник солнечной энергии Земли: солнце
Часть серии по
Возобновляемая энергия
Логотип «Возобновляемая энергия» Мелани Меккер-Турсун V1 bgGreen.svg
Часть серии о
Устойчивая энергия
Ветряные турбины возле Вендсисселя, Дания (2004 г.)
Обзор
Энергосбережение
Возобновляемая энергия
Экологичный транспорт
  • Ветряная турбина-icon.svg Портал возобновляемой энергии
  • Aegopodium podagraria1 ies.jpg Портал окружающей среды

Солнечная энергия является лучистый свет и тепло Солнца который используется с использованием ряда постоянно развивающихся технологий, таких как солнечное отопление, фотогальваника, солнечная тепловая энергия, солнечная архитектура, электростанции на расплаве соли и искусственный фотосинтез.[1][2]

Это важный источник Возобновляемая энергия, а его технологии в целом характеризуются как пассивный солнечный или же активный солнечный в зависимости от того, как они улавливают и распределяют солнечную энергию или преобразуют ее в солнечная энергия. Активные солнечные методы включают использование фотоэлектрические системы, концентрированная солнечная энергия, и солнечное водонагревание использовать энергию. Пассивные солнечные методы включают ориентацию здания на Солнце, выбор материалов с подходящими термическая масса или светорассеивающие свойства, а также проектирование пространств, которые естественная циркуляция воздуха.

Большой объем доступной солнечной энергии делает его очень привлекательным источником электричества. В Программа Развития ООН в своей оценке мировой энергетики 2000 г. обнаружил, что годовой потенциал солнечной энергии составлял 1,575–49,837 эксаджоули (ЭДЖ). Это в несколько раз больше, чем общая мировое потребление энергии, что в 2012 г. составило 559,8 ЭДж.[3][4]

В 2011 г. Международное энергетическое агентство заявил, что «развитие доступных, неисчерпаемых и чистых технологий солнечной энергии принесет огромные долгосрочные выгоды. Оно повысит энергетическую безопасность стран за счет опоры на местные, неисчерпаемые и в основном не зависящие от импорта ресурсы. устойчивость, уменьшить загрязнение, снизить затраты на смягчение последствий глобальное потепление, и хранить ископаемое топливо цены ниже, чем в противном случае. Эти преимущества глобальны. Следовательно, дополнительные затраты на стимулы для раннего развертывания следует рассматривать как инвестиции в обучение; они должны быть разумно потрачены и должны быть широко распространены ".[1]

Потенциал

Дальнейшая информация: Солнечная радиация
Около половины поступающей солнечной энергии достигает поверхности Земли.
Средний инсоляция. Теоретической площади маленьких черных точек достаточно для мировые потребности в энергии из 18 TW с солнечной энергией.

Земля получает 174петаватты (PW) приходящей солнечной радиации (инсоляция ) в верхней атмосфера.[5] Примерно 30% отражается обратно в космос, а остальная часть поглощается облаками, океанами и сушей. В спектр солнечного света на поверхности Земли в основном распространяется по видимый и ближний инфракрасный диапазоны с небольшой долей в ближний ультрафиолет.[6] Большая часть населения мира проживает в районах с уровнем инсоляции 150–300 Вт / м.2, или 3,5–7,0 кВтч / м2 в день.[нужна цитата ]

Солнечная радиация поглощается поверхностью суши Земли, океанами, которые покрывают около 71% земного шара, и атмосферой. Теплый воздух, содержащий испаренную воду из океанов, поднимается вверх, вызывая атмосферная циркуляция или же конвекция. Когда воздух достигает большой высоты при низкой температуре, водяной пар конденсируется в облака, которые падают дождем на поверхность Земли, завершая круговорот воды. В скрытая теплота конденсации воды усиливает конвекцию, вызывая атмосферные явления, такие как ветер, циклоны и антициклоны.[7] Солнечный свет, поглощаемый океанами и сушей, поддерживает среднюю температуру поверхности 14 ° C.[8] К фотосинтез, зеленые растения преобразуют солнечную энергию в химически накопленную энергию, которая производит продукты питания, древесину и биомасса из которых получают ископаемое топливо.[9]

Общая солнечная энергия, поглощаемая атмосферой, океанами и сушей Земли, составляет примерно 3,850,000эксаджоули (EJ) в год.[10] В 2002 году это было больше энергии за один час, чем мир израсходовал за один год.[11][12] Фотосинтез захватывает около 3000 ЭДж в год биомассы.[13] Количество солнечной энергии, достигающей поверхности планеты, настолько велико, что за один год ее будет примерно вдвое больше, чем когда-либо будет получено из всех невозобновляемых ресурсов Земли, включая уголь, нефть, природный газ и добытый уран вместе взятые. ,[14]

Годовые солнечные потоки и потребление человеком1
Солнечная3,850,000[10]
Ветер2,250[15]
Потенциал биомассы~200[16]
Использование первичной энергии2539[17]
Электричество2~67[18]
1 Энергия дана в Экзаджоуль (EJ) = 1018 J = 278 ТВтч  
2 Потребление с 2010 г.

Потенциальная солнечная энергия, которую могут использовать люди, отличается от количества солнечной энергии, присутствующей у поверхности планеты, потому что такие факторы, как география, изменение времени, облачный покров и доступная для людей земля, ограничивают количество солнечной энергии, которую мы можно приобрести.

География влияет на потенциал солнечной энергии, потому что районы, расположенные ближе к экватор имеют большее количество солнечной радиации. Однако использование фотогальваника которые могут следовать за положением Солнца, могут значительно увеличить потенциал солнечной энергии в областях, удаленных от экватора.[4] Изменение во времени влияет на потенциал солнечной энергии, потому что в ночное время на поверхности Земли мало солнечной радиации. солнечные панели Абсорбировать. Это ограничивает количество энергии, которое солнечные панели могут поглотить за один день. Облачность может повлиять на потенциал солнечных панелей, потому что облака блокируют входящий свет от Солнца и уменьшают свет, доступный для солнечных батарей.

Кроме того, наличие земли имеет большое влияние на доступную солнечную энергию, поскольку солнечные панели можно устанавливать только на земле, которая в противном случае не используется и подходит для солнечных батарей. Крыши - подходящее место для солнечных батарей, так как многие люди обнаружили, что таким образом они могут собирать энергию прямо из дома. Другие области, которые подходят для солнечных батарей, - это земли, которые не используются для предприятий, где можно установить солнечные электростанции.[4]

Солнечные технологии характеризуются как пассивные или активные в зависимости от того, как они улавливают, преобразовывают и распределяют солнечный свет и позволяют использовать солнечную энергию на разных уровнях по всему миру, в основном в зависимости от расстояния от экватора. Хотя солнечная энергия в первую очередь относится к использованию солнечного излучения для практических целей, все возобновляемые источники энергии, кроме Геотермальная энергия и Приливная сила, получают свою энергию прямо или косвенно от Солнца.

В активных солнечных технологиях используется фотоэлектрическая энергия, концентрированная солнечная энергия, солнечные тепловые коллекторы, насосы и вентиляторы для преобразования солнечного света в полезную продукцию. Пассивные солнечные технологии включают выбор материалов с благоприятными тепловыми свойствами, проектирование пространств с естественной циркуляцией воздуха и привязку положения здания к Солнцу. Активные солнечные технологии увеличивают запас энергии и считаются сторона предложения технологии, в то время как пассивные солнечные технологии уменьшают потребность в альтернативных ресурсах и обычно считаются технологиями на стороне спроса.[19]

В 2000 г. Программа Развития ООН, Департамент ООН по экономическим и социальным вопросам, и Мировой энергетический совет опубликовали оценку потенциальной солнечной энергии, которая может использоваться людьми каждый год, с учетом таких факторов, как инсоляция, облачный покров и земля, пригодная для использования людьми. Оценка показала, что глобальный потенциал солнечной энергии составляет от 1600 до 49800 экджоулей (4,4×1014 до 1,4×1016 кВтч) в год (см. таблицу ниже).[4]

Годовой потенциал солнечной энергии по регионам (экзаджоули) [4]
Область, крайСеверная АмерикаЛатинская Америка и Карибский бассейнзападная ЕвропаЦентральная и Восточная ЕвропаБывший Советский СоюзБлижний Восток и Северная АфрикаК югу от СахарыТихоокеанская АзияЮжная АзияЦентрализованно планируемая АзияТихоокеанский регион ОЭСР
Минимум181.1112.625.14.5199.3412.4371.941.038.8115.572.6
Максимум7,4103,3859141548,65511,0609,5289941,3394,1352,263
Примечание:
  • Общий годовой потенциал солнечной энергии в мире составляет от 1,575 ЭДж (минимум) до 49,837 ЭДж (максимум).
  • Данные отражают предположения о годовой освещенности при ясном небе, среднегодовой высоте неба и доступной площади суши. Все цифры даны в экзаджоулях.

Количественное отношение глобального солнечного потенциала по сравнению с мировым потребление первичной энергии:

  • Отношение потенциала к текущему потреблению (402 ЭДж) по состоянию на год: от 3,9 (минимум) до 124 (максимум)
  • Соотношение потенциального и прогнозируемого потребления к 2050 году (590–1050 ЭДж): от 1,5–2,7 (минимум) до 47–84 (максимум)
  • Соотношение потенциального и прогнозируемого потребления к 2100 году (880–1900 ЭДж): 0,8–1,8 (минимум) до 26–57 (максимум)

Источник: Программа Развития ООН - Оценка мировой энергетики (2000)[4]

Тепловая энергия

Основная статья: Солнечная тепловая энергия

Солнечные тепловые технологии могут использоваться для нагрева воды, отопления помещений, охлаждения помещений и выработки технологического тепла.[20]

Ранняя коммерческая адаптация

В 1878 году на Всемирной выставке в Париже Огюстен Мушо успешно продемонстрировал солнечный паровой двигатель, но не смог продолжить разработку из-за дешевого угля и других факторов.

1917 г. - Патентный чертеж солнечного коллектора Шумана.

В 1897 г. Фрэнк Шуман, американский изобретатель, инженер и пионер солнечной энергетики построил небольшой демонстрационный солнечный двигатель, который работал, отражая солнечную энергию на квадратные коробки, заполненные эфиром, который имеет более низкую температуру кипения, чем вода, и был снабжен внутренними черными трубами, которые, в свою очередь, приводили в действие пар двигатель. В 1908 году Шуман основал компанию Sun Power Company с намерением построить более крупные солнечные электростанции. Он вместе со своим техническим советником A.S.E. Аккерманн и британский физик сэр Чарльз Вернон Бойз,[нужна цитата ] разработали улучшенную систему с использованием зеркал для отражения солнечной энергии от коллекторных ящиков, увеличивая теплопроизводительность до такой степени, что теперь можно было использовать воду вместо эфира. Затем Шуман построил полномасштабный паровой двигатель, работающий на воде под низким давлением, что позволило ему запатентовать всю систему солнечного двигателя к 1912 году.

Шуман построил первый в мире солнечная тепловая электростанция в Маади, Египет, между 1912 и 1913 годами. Его завод использовал параболические желоба для питания 45–52 киловатт (60–70л.с. ) двигатель, перекачивающий более 22000 литров (4800 имп галлонов; 5800 галлонов США) воды в минуту из река Нил на прилегающие хлопковые поля. Хотя начало Первой мировой войны и открытие дешевая нефть в 1930-е годы препятствовали развитию солнечной энергии, видение Шумана и базовая конструкция были возрождены в 1970-х годах с новой волной интереса к солнечной тепловой энергии.[21] В 1916 году средства массовой информации цитировали Шумана, выступающего за использование солнечной энергии:

Мы доказали коммерческую выгоду солнечной энергии в тропиках и, в частности, доказали, что после того, как наши запасы нефти и угля исчерпаны, человечество может получать неограниченную энергию от солнечных лучей.

— Фрэнк Шуман, New York Times, 2 июля 1916 г.[22]

Водяное отопление

Основные статьи: Солнечная горячая вода и Солнечная комбинированная система
Солнечные водонагреватели, обращенные к солнце чтобы максимизировать прибыль

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 с температурой воды до 60 ° C (140 ° F) может обеспечиваться системами солнечного отопления.[23] 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 обогрева бассейнов.[24]

По состоянию на 2007 год общая установленная мощность солнечных систем горячего водоснабжения составляла примерно 154 тепловой гигаватт (ГВтth).[25] Китай является мировым лидером по развертыванию с мощностью 70 ГВт.th установлен с 2006 года и долгосрочной целью 210 ГВтth к 2020 году.[26] Израиль и Кипр являются лидерами в использовании солнечных систем горячего водоснабжения на душу населения, их используют более 90% домов.[27] В США, Канаде и Австралии обогрев плавательных бассейнов является преобладающим применением солнечной энергии для горячего водоснабжения с установленной мощностью 18 ГВт.th по состоянию на 2005 год.[19]

Отопление, охлаждение и вентиляция

Основные статьи: Солнечное отопление, Термическая масса, Солнечный дымоход, и Солнечное кондиционирование

В Соединенных Штатах, отопление, вентиляция, кондиционирование На системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха приходится 30% (4,65 ЭДж / год) энергии, используемой в коммерческих зданиях, и почти 50% (10,1 ЭДж / год) энергии, используемой в жилых зданиях.[28][29] Для компенсации части этой энергии можно использовать солнечные технологии отопления, охлаждения и вентиляции.

Массачусетский технологический институт Солнечный дом №1, построенный в 1939 году в США, использовался сезонное хранение тепловой энергии для круглогодичного отопления.

Термическая масса - это любой материал, который можно использовать для хранения тепла - тепла от Солнца в случае солнечной энергии. Обычные термальные массы включают камень, цемент и воду. Исторически они использовались в засушливом климате или в регионах с умеренно теплым климатом для охлаждения зданий за счет поглощения солнечной энергии в течение дня и излучения накопленного тепла в более прохладную атмосферу в ночное время. Тем не менее, их можно использовать в регионах с умеренно холодным климатом, чтобы поддерживать тепло. Размер и размещение тепловой массы зависит от нескольких факторов, таких как климат, дневное освещение и условия затенения. При правильном включении тепловая масса поддерживает температуру в помещении в комфортном диапазоне и снижает потребность во вспомогательном оборудовании для обогрева и охлаждения.[30]

Солнечный дымоход (или тепловой дымоход, в данном контексте) - это пассивная солнечная система вентиляции, состоящая из вертикальной шахты, соединяющей внутреннюю и внешнюю часть здания. По мере того, как дымоход нагревается, воздух внутри нагревается, вызывая восходящий поток который втягивает воздух через здание. Производительность можно улучшить, используя остекление и термомассы.[31] таким образом, чтобы имитировать теплицы.

Лиственный деревья и растения рекламировались как средство управления солнечным отоплением и охлаждением. Если их посадить на южной стороне здания в северном полушарии или на северной стороне в южном полушарии, их листья обеспечивают тень летом, в то время как голые конечности пропускают свет зимой.[32] Поскольку голые деревья без листвы затеняют от 1/3 до 1/2 падающей солнечной радиации, существует баланс между преимуществами летнего затенения и соответствующей потерей тепла зимой.[33] В климате со значительными тепловыми нагрузками не следует сажать лиственные деревья на обращенной к экватору стороне здания, потому что они будут мешать доступу солнечной энергии зимой. Однако их можно использовать на восточной и западной сторонах, чтобы обеспечить некоторое летнее затенение, не оказывая заметного воздействия на зиму. солнечное усиление.[34]

Готовка

Основная статья: Солнечная плита
Параболическая посуда производит пар для приготовления, в Ауровиль, Индия

Солнечные плиты используют солнечный свет для приготовления, сушки и пастеризация. Их можно сгруппировать в три большие категории: кухонные плиты, панельные плиты и отражатели.[35] Самая простая солнечная плита - это коробчатая плита, впервые построенная Гораций де Соссюр в 1767 г.[36] Базовая коробчатая плита состоит из изолированного контейнера с прозрачной крышкой. Его можно эффективно использовать при частично пасмурном небе, и обычно температура достигает 90–150 ° C (194–302 ° F).[37] Панельные плиты используют отражающую панель, чтобы направлять солнечный свет на изотермический контейнер и достигать температуры, сравнимой с боксерскими плитами. В рефлекторных плитах используется различная концентрирующая геометрия (блюдо, корыто, зеркала Френеля) для фокусировки света на емкости для приготовления пищи. Эти кухонные плиты достигают температуры 315 ° C (599 ° F) и выше, но для правильной работы требуется прямой свет, и их необходимо перемещать для отслеживания Солнца.[38]

Технологическое тепло

Основные статьи: Солнечный пруд, Пруд для испарения соли, и Солнечная печь

Технологии концентрации солнечной энергии, такие как параболическая тарелка, желоб и отражатели Шеффлера, могут обеспечивать технологическое тепло для коммерческих и промышленных применений. Первой коммерческой системой была Проект солнечной энергии (STEP) в Шенандоа, Джорджия, США, где 114 параболических тарелок обеспечивали 50% технологического обогрева, кондиционирования воздуха и электричества для швейной фабрики. Эта подключенная к сети система когенерации обеспечивала 400 кВт электроэнергии плюс тепловую энергию в виде пара 401 кВт и охлажденной воды 468 кВт, а также имела одночасовое накопление тепла при пиковой нагрузке.[39] Пруды-испарители - это неглубокие бассейны, в которых растворенные твердые частицы концентрируются через испарение. Использование прудов-испарителей для получения соли из морской воды - одно из старейших применений солнечной энергии. Современные применения включают концентрирование солевых растворов, используемых при добыче выщелачивания, и удаление растворенных твердых частиц из потоков отходов.[40] Линии для одежды, прищепки, и вешалки для одежды сушат одежду за счет испарения ветром и солнечным светом без потребления электричества или газа. В некоторых штатах США законодательство защищает «право сушить» одежду.[41] Неглазурованные прозрачные коллекторы (UTC) представляют собой перфорированные обращенные к солнцу стены, используемые для предварительного нагрева вентиляционного воздуха. UTC могут повышать температуру входящего воздуха до 22 ° C (40 ° F) и обеспечивать температуру на выходе 45–60 ° C (113–140 ° F).[42] Короткий срок окупаемости установленных коллекторов (от 3 до 12 лет) делает их более рентабельной альтернативой, чем застекленные коллекторы.[42] По состоянию на 2003 год во всем мире было установлено более 80 систем с общей площадью коллектора 35 000 квадратных метров (380 000 квадратных футов), в том числе 860 м 2.2 (9300 кв. Футов) коллектор в Коста-Рика используется для сушки кофейных зерен и 1300 м2 (14000 кв. Футов) коллектор в Коимбатур, Индия, используется для сушки бархатцев.[43]

Очистка воды

Основные статьи: Солнечный еще, Солнечная дезинфекция воды, Солнечное опреснение, и Опреснительная установка на солнечной энергии
Солнечная дезинфекция воды в Индонезии

Солнечная дистилляция может быть использована для получения физиологический раствор или же солоноватая вода питьевой. Первый зарегистрированный случай этого был сделан арабскими алхимиками 16 века.[44] Крупномасштабный проект солнечной дистилляции был впервые построен в 1872 году в Чилийский шахтерский городок Лас-Салинас.[45] Завод площадью 4700 м².2 (51 000 квадратных футов), может производить до 22 700 литров (5000 имп галлонов; 6000 галлонов США) в день и работать в течение 40 лет.[45] Индивидуальный Все еще конструкции бывают односкатные, двухскатные (или тепличного типа), вертикальные, конические, перевернутые поглотители, многожильные фитили и многоэффекты. Эти кадры могут работать в пассивном, активном или гибридном режимах. Перегонные кубы с двойным уклоном являются наиболее экономичными для децентрализованных домашних целей, в то время как активные мультиэффектные устройства больше подходят для крупномасштабных приложений.[44]

Солнечная вода дезинфекция (SODIS) обнажает пластик, наполненный водой полиэтилентерефталат (ПЭТ) бутылки на солнечный свет в течение нескольких часов.[46] Время воздействия варьируется в зависимости от погоды и климата от минимум шести часов до двух дней при полной облачности.[47] Рекомендуется Всемирная организация здоровья как эффективный метод очистки и безопасного хранения воды в домашних условиях.[48] Более двух миллионов человек в развивающихся странах используют этот метод для ежедневного питья воды.[47]

Солнечная энергия может использоваться в водоеме стабилизации воды для очистки Сточные Воды без химикатов и электричества. Еще одно экологическое преимущество заключается в том, что водоросли расти в таких прудах и потреблять углекислый газ при фотосинтезе, хотя водоросли могут производить токсичные химические вещества, которые делают воду непригодной для использования.[49][50]

Технология расплавленной соли

Расплав соли можно использовать в качестве накопитель тепловой энергии метод сохранения тепловой энергии, собираемой солнечная башня или же солнечный желоб из концентрированная солнечная электростанция так что его можно использовать для выработки электроэнергии в плохую погоду или ночью. Это было продемонстрировано в Солнечный Два проект с 1995 по 1999 год. Согласно прогнозам, система будет иметь годовую эффективность 99%, что соответствует энергии, сохраняемой за счет накопления тепла перед превращением его в электричество, по сравнению с прямым преобразованием тепла в электричество.[51][52][53] Смеси расплавов солей различаются. Самая распространенная смесь содержит нитрат натрия, азотнокислый калий и нитрат кальция. Он негорючий и нетоксичный, и уже использовался в химической и металлургической промышленности в качестве теплоносителя. Следовательно, опыт использования таких систем существует в приложениях, не связанных с солнечными батареями.

Соль плавится при 131 ° C (268 ° F). Он хранится в жидком состоянии при температуре 288 ° C (550 ° F) в изолированном «холодном» резервуаре. Жидкая соль прокачивается через панели солнечного коллектора, где сфокусированное излучение нагревает ее до 566 ° C (1051 ° F). Затем его отправляют в резервуар для горячего хранения. Он настолько хорошо изолирован, что тепловая энергия может сохраняться до недели.[54]

Когда требуется электричество, горячая соль перекачивается в обычный парогенератор для производства перегретый пар для турбины / генератора, используемого на любой традиционной угольной, нефтяной или атомной электростанции. Для турбины мощностью 100 мегаватт потребуется резервуар примерно 9,1 метра (30 футов) в высоту и 24 метра (79 футов) в диаметре, чтобы она могла работать в течение четырех часов по этой конструкции.

Несколько параболический желоб электростанции в Испании[55] и солнечная энергетическая башня разработчик SolarReserve используйте эту концепцию аккумулирования тепловой энергии. В Электростанция Солана в США есть шесть часов хранения в расплаве соли. Завод Марии Елены[56] это солнечно-термоэлектрический комплекс мощностью 400 МВт на севере Чилийский регион Антофагаста с использованием технологии расплава солей.

Производство электроэнергии

Основная статья: Солнечная энергия
Некоторые из крупнейших в мире солнечных электростанций: Иванпа (CSP) и Топаз (PV)

Солнечная энергия - это преобразование солнечного света в электричество, либо напрямую используя фотогальваника (PV), или косвенно используя концентрированная солнечная энергия (CSP). Системы CSP используют линзы или зеркала и системы слежения для фокусировки большой площади солнечного света в небольшой луч. PV преобразует свет в электрический ток с помощью фотоэлектрический эффект.

Ожидается, что к 2050 году солнечная энергия станет крупнейшим источником электроэнергии в мире, при этом солнечная фотоэлектрическая энергия и концентрированная солнечная энергия будут составлять 16 и 11 процентов от общего мирового потребления, соответственно.[57] В 2016 году, после еще одного года быстрого роста, солнечная энергия вырабатывала 1,3% мировой энергии.[58]

Коммерческие концентрированные солнечные электростанции были впервые разработаны в 1980-х годах. 392 МВт Солнечная электростанция Иванпа в пустыне Мохаве в Калифорнии находится самая большая солнечная электростанция в мире. Другие крупные концентрированные солнечные электростанции включают 150 МВт Солнечная электростанция Сольнова и 100 МВт Солнечная электростанция Andasol, оба в Испании. 250 МВт Проект солнечной энергии в Агуа Калиенте, в США и мощностью 221 МВт Солнечный парк Чаранка в Индии самый большой в мире фотоэлектрические установки. В настоящее время разрабатываются солнечные проекты мощностью более 1 ГВт, но большая часть развернутых фотоэлектрических систем находится в небольших батареях на крышах мощностью менее 5 кВт, которые подключены к сети с использованием нетто-измерений или зеленого тарифа.[59]

Фотогальваника

Основная статья: Фотогальваника
50,000
100,000
150,000
200,000
2006
2010
2014
Desc-i.svg
     Европа
     Азиатско-Тихоокеанский регион
     Америка
     Китай
     Ближний Восток и Африка

Мировой рост фотоэлектрической мощности, сгруппированной по регионам в МВт (2006–2014 гг.)

За последние два десятилетия фотогальваника (PV), также известная как солнечная PV, превратилась из чисто нишевого рынка малых приложений в основной источник электроэнергии. А солнечная батарея это устройство, которое преобразует свет непосредственно в электричество с помощью фотоэлектрического эффекта. Первый солнечный элемент был построен Чарльз Фриттс в 1880-х гг.[60] В 1931 году немецкий инженер доктор Бруно Ланге разработал фотоэлемент с использованием селенид серебра на месте оксид меди.[61] Хотя прототип селен ячейки преобразовали менее 1% падающего света в электричество, оба Эрнст Вернер фон Сименс и Джеймс Клерк Максвелл признал важность этого открытия.[62] Следуя за работой Рассел Ол в 1940-х годах исследователи Джеральд Пирсон, Кэлвин Фуллер и Дэрил Чапин создали кристаллический кремний солнечная батарея в 1954 году.[63] Эти первые солнечные элементы стоили 286 долларов США за ватт, а их эффективность составляла 4,5–6%.[64] К 2012 году доступная эффективность превышала 20%, а максимальная эффективность исследовательских фотоэлектрических систем превышала 40%.[65]

Концентрированная солнечная энергия

Смотрите также: Концентрированная солнечная энергия

В системах концентрирования солнечной энергии (CSP) используются 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, концентрирующий линейный отражатель Френеля, тарелка Стирлинга и солнечная энергетическая башня. 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.[66] При проектировании необходимо учитывать риск Песчаная буря, град, или другое экстремальное погодное явление, которое может повредить тонкие стеклянные поверхности солнечных электростанций. Металлические решетки позволят большому проценту солнечного света попадать на зеркала и солнечные панели, а также предотвратят большинство повреждений.

Архитектура и градостроительство

Основные статьи: Пассивная солнечная конструкция здания и Городской остров тепла
Дармштадтский технологический университет, Германия, выиграла 2007 Солнечное десятиборье в Вашингтоне, округ Колумбия, с этим пассивный дом разработан для влажного и жаркого субтропического климата.[67]

Солнечный свет влиял на дизайн зданий с самого начала истории архитектуры.[68] Передовая солнечная архитектура и методы городского планирования были впервые применены Греки и Китайский, которые ориентировали свои здания на юг, чтобы обеспечить свет и тепло.[69]

Общие черты пассивный солнечный Архитектура - это ориентация относительно Солнца, компактная пропорция (низкое отношение площади поверхности к объему), выборочное затенение (выступы) и термическая масса.[68] Когда эти функции адаптированы к местному климату и окружающей среде, они могут создавать хорошо освещенные помещения с комфортным температурным диапазоном. Сократ «Megaron House» - классический пример пассивного солнечного дизайна.[68] Самые последние подходы к солнечному дизайну используют объединение компьютерного моделирования солнечное освещение, обогрев и вентиляция системы в интегрированном солнечный дизайн упаковка.[70] Активный солнечный такое оборудование, как насосы, вентиляторы и переключаемые окна, может дополнить пассивный дизайн и повысить производительность системы.

Городские тепловые острова (UHI) - это мегаполисы с более высокими температурами, чем в окружающей среде.Более высокие температуры являются результатом повышенного поглощения солнечной энергии городскими материалами, такими как асфальт и бетон, которые имеют более низкую альбедо и выше тепловые мощности чем в естественной среде. Простой метод противодействия эффекту UHI - выкрасить здания и дороги в белый цвет и посадить деревья в этом районе. Используя эти методы, гипотетическая программа «прохладных сообществ» в Лос-Анджелесе прогнозирует, что городские температуры могут быть снижены примерно на 3 ° C при ориентировочных затратах в 1 миллиард долларов США, что дает предполагаемую общую годовую выгоду в 530 миллионов долларов США от сокращения кондиционирования воздуха. затраты и экономия на здравоохранении.[71]

Сельское хозяйство и садоводство

Теплицы например, в муниципалитете Вестленд в Нидерландах выращивают овощи, фрукты и цветы.

сельское хозяйство и садоводство стремятся оптимизировать улавливание солнечной энергии для оптимизации производительности растений. Такие методы, как синхронизированные посевные циклы, индивидуальная ориентация рядков, ступенчатая высота между рядами и смешивание сортов растений, могут улучшить урожайность.[72][73] Хотя солнечный свет обычно считается богатым ресурсом, исключения подчеркивают важность солнечной энергии для сельского хозяйства. В короткие вегетационные периоды Маленький ледниковый период, Французский и английский Фермеры использовали фруктовые стены, чтобы максимизировать сбор солнечной энергии. Эти стены действовали как тепловые массы и ускоряли созревание, сохраняя растения в тепле. Ранние фруктовые стены были построены перпендикулярно земле и обращены на юг, но со временем были построены наклонные стены, чтобы лучше использовать солнечный свет. В 1699 г. Николя Фатио де Дуйе даже предложил использовать механизм слежения который мог повернуться, чтобы следовать за Солнцем.[74] Применение солнечной энергии в сельском хозяйстве, помимо выращивания сельскохозяйственных культур, включает перекачивание воды, сушку культур, выращивание цыплят и сушку куриного помета.[43][75] Совсем недавно эту технологию приняли виноделы, которые используют энергию, вырабатываемую солнечными панелями, для привода виноградных прессов.[76]

Теплицы преобразовывать солнечный свет в тепло, обеспечивая круглогодичное производство и выращивание (в закрытых помещениях) специальных культур и других растений, которые не подходят для местного климата. Примитивные теплицы впервые использовались во времена Римской империи для производства огурцы круглый год для римского императора Тиберий.[77] Первые современные теплицы были построены в Европе в 16 веке, чтобы содержать экзотические растения, привезенные из заграничных исследований.[78] Теплицы и сегодня остаются важной частью садоводства. Пластиковые прозрачные материалы также использовались с аналогичным эффектом в политуннели и ряды крышки.

Транспорт

Основные статьи: Солнечный автомобиль, Автомобиль на солнечной батарее, Электрическая лодка, и Солнечный шар
Победитель 2013 года Мировой солнечный вызов в Австралии
Солнечная электрический самолет кругосветное путешествие в 2015 году

Разработка автомобиля на солнечной энергии была инженерной целью с 1980-х годов. В Мировой солнечный вызов это гонка автомобилей на солнечной энергии, проводимая два раза в год, в которой команды из университетов и предприятий соревнуются на расстояние более 3021 км (1877 миль) по центральной Австралии из Дарвин к Аделаида. 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 увеличилась до 90,87 километров в час (56,46 миль в час).[79]В Североамериканский солнечный вызов и запланированный Южноафриканский солнечный вызов это сопоставимые соревнования, отражающие международный интерес к проектированию и развитию транспортных средств на солнечной энергии.[80][81]

Некоторые автомобили используют солнечные батареи в качестве вспомогательного источника энергии, например, для кондиционирования воздуха, чтобы поддерживать прохладу в салоне, что снижает расход топлива.[82][83]

В 1975 году в Англии была построена первая практическая солнечная лодка.[84] К 1995 году начали появляться пассажирские катера с фотоэлектрическими панелями, которые сейчас широко используются.[85] В 1996 г. Кеничи Хори совершил первый переход через Тихий океан на солнечных батареях, а Вс 21 Катамаран совершил первое пересечение Атлантического океана на солнечных батареях зимой 2006–2007 гг.[86] В 2010 году планировалось совершить кругосветное путешествие.[87]

В 1974 году беспилотный AstroFlight Восход Солнца самолет совершил первый солнечный полет. 29 апреля 1979 г. Солнечный стояк совершил первый полет на солнечном, полностью управляемом летательном аппарате с человеком на борту, достигнув высоты 40 футов (12 м). В 1980 г. Пингвин-паутинка совершил первые пилотируемые полеты исключительно на фотоэлектрических батареях. За этим быстро последовали Солнечный Челленджер который пересек Ла-Манш в июле 1981 г. В 1990 г. Эрик Скотт Рэймонд в 21 перелет из Калифорнии в Северную Каролину с использованием солнечной энергии.[88] Затем разработки вернулись к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) с Следопыт (1997) и последующие разработки, завершившиеся Гелиос которые установили рекорд высоты для нереакетных самолетов на высоте 29 524 метра (96 864 фута) в 2001 году.[89] В Зефир, разработан BAE Systems, является последним в линейке рекордных самолетов на солнечных батареях, совершивший 54-часовой полет в 2007 году, а к 2010 году предусматривались полеты на месяц.[90] По состоянию на 2016 год Солнечный импульс, электрический самолет, в настоящее время совершает кругосветное плавание. Это одноместный самолет с приводом от солнечные батареи и способен взлетать своим ходом. Конструкция позволяет самолету оставаться в воздухе несколько дней.[91]

А солнечный шар представляет собой черный воздушный шар, наполненный обычным воздухом. Когда солнечный свет попадает на воздушный шар, воздух внутри нагревается и расширяется, вызывая восходящее движение. плавучесть сила, очень похожая на искусственно нагретую воздушный шар. Некоторые солнечные шары достаточно велики для полета человека, но их использование, как правило, ограничено рынком игрушек, поскольку отношение площади поверхности к весу полезной нагрузки относительно велико.[92]

Производство топлива

Концентрированные солнечные панели получают все больше энергии. Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория (PNNL) будет тестировать новую концентрированную солнечную энергетическую систему, которая может помочь электростанциям, работающим на природном газе, сократить потребление топлива до 20 процентов.
Основные статьи: Солнечная химия, Солнечное топливо, и Искусственный фотосинтез

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 пригодное для хранения и транспортировки топливо. Химические реакции, индуцированные солнечным светом, можно разделить на термохимические и фотохимический.[93] Различные виды топлива могут быть произведены искусственный фотосинтез.[94] Многоэлектронная каталитическая химия, участвующая в создании углеродных топлив (таких как метанол ) от сокращения углекислый газ сложно; возможная альтернатива водород производство из протонов, хотя использование воды в качестве источника электронов (как это делают растения) требует овладения многоэлектронным окислением двух молекул воды до молекулярного кислорода.[95] Некоторые предполагают, что к 2050 году в прибрежных мегаполисах будут работать солнечные топливные электростанции - расщепление морской воды, обеспечивающее пропускание водорода через соседние электростанции на топливных элементах, а побочный продукт чистой воды поступает непосредственно в городскую систему водоснабжения.[96] Другое видение предполагает, что все человеческие структуры, покрывающие поверхность Земли (например, дороги, транспортные средства и здания), фотосинтезируют более эффективно, чем растения.[97]

Производство водорода технологии были важной областью солнечных химических исследований с 1970-х годов. Помимо электролиза, управляемого фотоэлектрическими или фотохимическими элементами, также были исследованы несколько термохимических процессов. В одном из таких маршрутов используются концентраторы для разделения воды на кислород и водород при высоких температурах (2 300–2 600 ° C или 4 200–4 700 ° F).[98] Другой подход использует тепло от солнечных концентраторов для приведения в действие паровая реформация природного газа, тем самым увеличивая общий выход водорода по сравнению с традиционными методами риформинга.[99] Термохимические циклы, характеризующиеся разложением и регенерацией реагентов, представляют собой еще одно направление для производства водорода. Процесс Solzinc разрабатывается на Институт науки Вейцмана использует солнечную печь мощностью 1 МВт для разложения оксид цинка (ZnO) при температурах выше 1200 ° C (2200 ° F). Эта начальная реакция дает чистый цинк, который впоследствии может реагировать с водой с образованием водорода.[100]

Способы хранения энергии

Основные статьи: Хранилище энергии, Сезонное хранение тепловой энергии, Материал с фазовым переходом, Хранение энергии в сети, и V2G
Хранение тепловой энергии. В Андасол Завод CSP использует резервуары с расплавленной солью для хранения солнечной энергии.

Термическая масса системы могут хранить солнечную энергию в виде тепла при температуре, полезной для бытового использования, для ежедневного или межсезонная продолжительность. В системах хранения тепла обычно используются легкодоступные материалы с высокой удельная теплоемкость емкости, такие как вода, земля и камень. Хорошо спроектированные системы могут снизить пиковый спрос, перенести время использования на внепиковый часов и снизить общие потребности в обогреве и охлаждении.[101][102]

Материалы с фазовым переходом, такие как парафиновая свеча и Глауберова соль являются еще одним носителем тепла. Эти материалы недороги, легкодоступны и могут обеспечивать полезные для внутреннего использования температуры (приблизительно 64 ° C или 147 ° F). «Дуврский дом» (в г. Довер, Массачусетс ) был первым, кто использовал систему обогрева глауберовской солью в 1948 году.[103] Солнечная энергия также может храниться при высоких температурах, используя расплавленные соли. Соли являются эффективным средством хранения, поскольку они дешевы, обладают высокой удельной теплоемкостью и могут отдавать тепло при температурах, совместимых с обычными энергосистемами. В Солнечный Два проект использовал этот метод хранения энергии, позволяя хранить 1,44 тераджоули (400 000 кВтч) в резервуаре для хранения 68 м³ с годовой эффективностью хранения около 99%.[104]

От сетки Фотоэлектрические системы традиционно использовали перезаряжаемые батарейки для хранения лишнего электричества. В системах, связанных с сетью, избыточная электроэнергия может быть отправлена ​​на передачу сетка, в то время как стандартная электроэнергия сети может использоваться для покрытия дефицита. Чистый учет программы дают домашним 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 в киловатт-часах на следующий месяц.[105] Другие подходы включают использование двух счетчиков для измерения потребляемой и производимой электроэнергии. Это встречается реже из-за удорожания установки второго счетчика. Большинство стандартных измерителей точно измеряют в обоих направлениях, поэтому второй метр не нужен.

Накопительная гидроэлектроэнергия сохраняет энергию в виде перекачиваемой воды, когда энергия доступна от резервуара, расположенного ниже, к резервуару, расположенному выше. Энергия восстанавливается, когда потребность высока, путем выпуска воды, при этом насос становится гидроэлектрическим генератором энергии.[106]

Разработка, внедрение и экономика

Участники семинара по устойчивому развитию осматривают солнечные панели на Монтеррейский технологический институт и высшее образование, Мехико на крыше здания в университетском городке.
Дальнейшая информация: Внедрение солнечной энергии в энергосети
Смотрите также: Стоимость электроэнергии по источникам и Возобновляемая энергия по странам

Начиная с всплеска каменный уголь использование, которое сопровождало Индустриальная революция, потребление энергии постепенно переходит с древесины и биомассы на ископаемое топливо. Раннее развитие солнечных технологий, начавшееся в 1860-х годах, было обусловлено ожиданием того, что скоро уголь станет дефицитом. Однако развитие солнечных технологий застопорилось в начале 20-го века из-за растущей доступности, экономии и полезности угля и угля. нефть.[107]

В Нефтяное эмбарго 1973 г. и Энергетический кризис 1979 г. вызвало реорганизацию энергетической политики во всем мире. Это привлекло новое внимание к развитию солнечных технологий.[108][109] Стратегии развертывания сосредоточены на программах стимулирования, таких как Федеральная программа утилизации фотоэлектрических систем в США и Программа Sunshine в Японии. Другие усилия включали создание исследовательских центров в США (SERI, сейчас NREL ), Япония (НЕДО ), и Германия (Институт систем солнечной энергии им. Фраунгофера ISE ).[110]

Коммерческие солнечные водонагреватели начали появляться в Соединенных Штатах в 1890-х годах.[111] Эти системы все шире использовались до 1920-х годов, но постепенно были заменены более дешевыми и надежными видами топлива для отопления.[112] Как и в случае с фотоэлектрическими элементами, солнечное водонагревание вновь привлекли к себе внимание в результате нефтяного кризиса 1970-х годов, но в 1980-х годах интерес снизился из-за падения цен на нефть. Развитие сектора солнечного нагрева воды неуклонно прогрессировало на протяжении 1990-х годов, и с 1999 года среднегодовые темпы роста составили 20%.[25] Хотя в целом это недооценивается, солнечное нагревание и охлаждение воды на сегодняшний день является наиболее широко применяемой солнечной технологией с расчетной мощностью 154 ГВт по состоянию на 2007 год.[25]

В Международное энергетическое агентство сказал, что солнечная энергия может внести значительный вклад в решение некоторых из наиболее актуальных проблем, с которыми сейчас сталкивается мир:[1]

Развитие доступных, неисчерпаемых и чистых технологий солнечной энергии 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 сохранит цены на ископаемое топливо ниже, чем в противном случае. Эти преимущества глобальны. Следовательно, дополнительные затраты на стимулы для раннего развертывания следует рассматривать как инвестиции в обучение; они должны быть потрачены с умом и должны быть широко распространены.[1]

В 2011 году отчет Международное энергетическое агентство обнаружили, что технологии солнечной энергии, такие как фотоэлектрические, 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 переход на возобновляемые источники энергии. Энергия Солнца может сыграть ключевую роль в декарбонизации мировой экономики наряду с улучшением энергоэффективность и накладывая расходы на парниковый газ излучатели. «Сила солнечной энергии заключается в невероятном разнообразии и гибкости приложений, от малых до крупных».[113]

Мы доказали ... что после того, как наши запасы нефти и угля исчерпаны, человечество может получить неограниченную энергию от лучей Солнца.

— Фрэнк Шуман, New York Times, 2 июля 1916 г.[22]

Стандарты ISO

В Международная организация по стандартизации установила несколько стандартов, касающихся оборудования для солнечной энергии. Например, ISO 9050 относится к стеклу в здании, а ISO 10217 относится к материалам, используемым в солнечных водонагревателях.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d «Перспективы солнечной энергетики: резюме» (PDF). Международное энергетическое агентство. 2011. Архивировано с оригинал (PDF) 13 января 2012 г.
  2. ^ «Энергия». rsc.org. 2014-04-02.
  3. ^ «Ключевая статистика мировой энергетики за 2014 год» (PDF). iea.org. МЭА. 2014. С. 6, 24, 28. В архиве (PDF) из оригинала от 5 апреля 2015 г.
  4. ^ а б c d е ж «Энергия и проблема устойчивости» (PDF). Программа развития ООН и Мировой энергетический совет. Сентябрь 2000 г.. Получено 17 января 2017.
  5. ^ Смил (1991), стр. 240
  6. ^ «Естественное воздействие климатической системы». Межправительственная комиссия по изменению климата. Архивировано из оригинал 29 сентября 2007 г.. Получено 29 сентября 2007.
  7. ^ «Радиационный бюджет». Исследовательский центр НАСА в Лэнгли. 17 октября 2006 г.. Получено 29 сентября 2007.
  8. ^ Сомервилль, Ричард. «Исторический обзор науки об изменении климата» (PDF). межправительственная комиссия по изменению климата. Получено 29 сентября 2007.
  9. ^ Вермасс, Вим. «Введение в фотосинтез и его применение». Государственный университет Аризоны. Архивировано из оригинал 3 декабря 1998 г.. Получено 29 сентября 2007.
  10. ^ а б Смил (2006), стр. 12
  11. ^ Мортон, Оливер (6 сентября 2006 г.). «Солнечная энергия: рассвет нового дня ?: восход Кремниевой долины». Природа. 443 (7107): 19–22. Bibcode:2006Натура 443 ... 19 млн. Дои:10.1038 / 443019a. PMID  16957705. S2CID  13266273.
  12. ^ Льюис, Н. С .; Ночера, Д. Г. (2006). «Энергия планеты: химические проблемы в использовании солнечной энергии» (PDF). Труды Национальной академии наук. 103 (43): 15729–35. Bibcode:2006ПНАС..10315729Л. Дои:10.1073 / pnas.0603395103. ЧВК  1635072. PMID  17043226. Получено 7 августа 2008.
  13. ^ «Преобразование энергии фотосинтезирующими организмами». Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. Получено 25 мая 2008.
  14. ^ «Блок-схемы Exergy - GCEP». stanford.edu.
  15. ^ Арчер, Кристина; Якобсон, Марк. «Оценка глобальной ветроэнергетики». Стэнфорд. Получено 3 июн 2008.
  16. ^ "Возобновляемые источники энергии" (PDF). Лаборатория возобновляемых и подходящих источников энергии. п. 12. Архивировано из оригинал (PDF) 19 ноября 2012 г.. Получено 6 декабря 2012.
  17. ^ «Общее потребление первичной энергии». Управление энергетической информации. Получено 30 июн 2013.
  18. ^ «Общее чистое потребление электроэнергии». Управление энергетической информации. Получено 30 июн 2013.
  19. ^ а б Филибер, Седрик (2005). «Настоящее и будущее использование солнечной тепловой энергии в качестве основного источника энергии» (PDF). МЭА. В архиве (PDF) из оригинала 26 апреля 2012 г.
  20. ^ "Солнечные энергетические технологии и приложения". Канадская сеть возобновляемых источников энергии. Архивировано из оригинал 25 июня 2002 г.. Получено 22 октября 2007.
  21. ^ Смит, Захари Олден; Тейлор, Катрина Д. (2008). Возобновляемые и альтернативные источники энергии: Справочник. ABC-CLIO. п.174. ISBN  978-1-59884-089-6.
  22. ^ а б «Американский изобретатель использует египетское солнце в качестве источника энергии - устройство концентрирует тепловые лучи и производит пар, который может использоваться для привода ирригационных насосов в жарком климате» (PDF). nytimes.com. 2 июля 1916 г.
  23. ^ «Возобновляемые источники энергии для отопления и охлаждения» (PDF). Международное энергетическое агентство. Получено 13 августа 2015.
  24. ^ Вайс, Вернер; Бергманн, Ирен; Faninger, Герхард. «Солнечное тепло во всем мире (рынки и вклад в энергоснабжение, 2005 г.)» (PDF). Международное энергетическое агентство. Получено 30 мая 2008.
  25. ^ а б c Вайс, Вернер; Бергманн, Ирен; Faninger, Герхард. «Солнечное тепло во всем мире - рынки и вклад в энергоснабжение 2006» (PDF). Международное энергетическое агентство. Получено 9 июн 2008.
  26. ^ «Отчет о состоянии возобновляемых источников энергии в мире за 2007 год» (PDF). Институт всемирного наблюдения. Архивировано из оригинал (PDF) 29 мая 2008 г.. Получено 30 апреля 2008.
  27. ^ Дель Кьяро, Бернадетт; Теллин-Лоутон, Тимоти. «Солнечное водонагревание (как Калифорния может уменьшить свою зависимость от природного газа)» (PDF). Центр исследований и политики Калифорнии в области окружающей среды. Архивировано из оригинал (PDF) 27 сентября 2007 г.. Получено 29 сентября 2007.
  28. ^ Apte, J .; и другие. «Современные окна будущего для домов с нулевым потреблением энергии» (PDF). Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. Архивировано из оригинал (PDF) 10 апреля 2008 г.. Получено 9 апреля 2008.
  29. ^ «Характеристики энергопотребления систем отопления, вентиляции и кондиционирования коммерческих зданий, Том III: потенциал экономии энергии» (PDF). Министерство энергетики США. Получено 24 июн 2008.
  30. ^ Mazria (1979), стр. 29–35.
  31. ^ Брайт, Дэвид (18 февраля 1977 г.). «Пассивное солнечное отопление проще для среднего владельца». Bangor Daily News. Получено 3 июля 2011.
  32. ^ Mazria (1979), стр. 255
  33. ^ Балкомб (1992), стр. 56
  34. ^ Балкомб (1992), стр. 57
  35. ^ Андерсон и Палкович (1994), стр. xi
  36. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 54–59.
  37. ^ , Андерсон и Палкович (1994), стр. xii
  38. ^ Андерсон и Палкович (1994), стр. xiii
  39. ^ Стайн, У. И Харриган Р.В. (1982). «Проект солнечной энергии в Шенандоа». Технический отчет NASA Sti / Recon N. Джон Вили. 83: 25168. Bibcode:1982STIN ... 8325168L. Получено 20 июля 2008.
  40. ^ Бартлетт (1998), стр. 393–94.
  41. ^ Томсон-Филбрук, Джулия. «Право на отсутствие законодательства в Новой Англии и других штатах». Генеральная Ассамблея Коннектикута. Получено 27 мая 2008.
  42. ^ а б «Солнечные здания (вентилируемые коллекторы - предварительный подогрев вентиляции)» (PDF). Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. Получено 29 сентября 2007.
  43. ^ а б Леон (2006), стр. 62
  44. ^ а б Tiwari (2003), стр. 368–71.
  45. ^ а б Дэниелс (1964), стр. 6
  46. ^ «Солнечная дезинфекция воды SODIS». EAWAG (Швейцарский федеральный институт экологических наук и технологий). Получено 2 мая 2008.
  47. ^ а б «Варианты очистки воды в домашних условиях в развивающихся странах: солнечная дезинфекция (SODIS)» (PDF). Центры по контролю и профилактике заболеваний. Архивировано из оригинал (PDF) 29 мая 2008 г.. Получено 13 мая 2008.
  48. ^ «Бытовая очистка воды и безопасное хранение». Всемирная организация здоровья. Получено 2 мая 2008.
  49. ^ Шилтон А.Н .; Powell N .; Mara D.D .; Крэгс Р. (2008). «Аэрация и дезинфекция на солнечных батареях, анаэробное совместное сбраживание, биологическая очистка CO (2) и производство биотоплива: возможности управления энергией и углеродом в прудах-стабилизационных бассейнах». Water Sci. Technol. 58 (1): 253–58. Дои:10.2166 / зап. 2008.666. PMID  18653962.
  50. ^ Tadesse I .; Исоахо С.А .; Green F.B .; Пухакка Я.А. (2003). «Удаление органических и питательных веществ из сточных вод кожевенного завода с помощью передовой интегрированной технологии систем очистки сточных вод». Water Sci. Technol. 48 (2): 307–14. Дои:10.2166 / wst.2003.0135. PMID  14510225.
  51. ^ Манчини, Том (10 января 2006 г.). «Преимущества использования расплавленной соли». Сандийские национальные лаборатории. Архивировано из оригинал 5 июня 2011 г.. Получено 2011-07-14.
  52. ^ Система хранения энергии из расплавленной соли - Технико-экономическое обоснование Jones, B.G .; Roy, R.P .; Бол, Р.В. (1977) - Смитсоновский институт / НАСА, абстрактная физическая служба ADS. Резюме по состоянию на декабрь 2007 г.
  53. ^ Бьелло, Дэвид. «Как использовать солнечную энергию ночью». Scientific American. Scientific American, подразделение Nature America, Inc.. Получено 19 июн 2011.
  54. ^ Эрлих, Роберт, 2013 г., «Возобновляемые источники энергии: первый курс», CRC Press, гл. 13.1.22 Тепловое хранение п. 375 ISBN  978-1-4398-6115-8
  55. ^ Технология хранения тепловой энергии с параболическим желобом В архиве 2013-09-01 на Wayback Machine Сеть солнечной энергии с параболическим желобом. 4 апреля 2007 г. По состоянию на декабрь 2007 г.
  56. ^ А вот и солнце Чили дает зеленый свет огромному проекту солнечной энергии мощностью 400 мегаватт www.thisischile.cl Пятница, 23 августа 2013 г. извлечено 30 августа 2013 г.
  57. ^ Международное энергетическое агентство (2014). «Технологическая дорожная карта: солнечная фотоэлектрическая энергия» (PDF). iea.org. МЭА. В архиве (PDF) из оригинала 1 октября 2014 г.. Получено 7 октября 2014.
  58. ^ http://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/statistical-review-of-world-energy/renewable-energy/solar-energy.html
  59. ^ «Возобновляемые источники энергии, подключенные к сетям: солнечные электрические технологии» (PDF). energytoolbox.org.
  60. ^ Перлин (1999), стр. 147
  61. ^ "Волшебные тарелки, коснитесь солнца для силы", июнь 1931 г., Popular Science. Bonnier Corporation. Июнь 1931 г.. Получено 19 апреля 2011.
  62. ^ Перлин (1999), стр. 18–20
  63. ^ Перлин (1999), стр. 29
  64. ^ Перлин (1999), стр. 29–30, 38
  65. ^ Антонио Луке. «Сможем ли мы превысить 50% -ный КПД фотоэлектрических систем?». aip.org. Архивировано из оригинал на 2016-05-15.
  66. ^ Мартин и Госвами (2005), стр. 45
  67. ^ «Дизайн дома для десятиборья на солнечных батареях Дармштадтского технологического университета». Дармштадтский технологический университет. Архивировано из оригинал 18 октября 2007 г.. Получено 25 апреля 2008.
  68. ^ а б c Schittich (2003), стр. 14
  69. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 4, 159
  70. ^ Балкомб (1992)
  71. ^ Розенфельд, Артур; и другие. «Раскрашивание города в бело-зеленое». Группа островов тепла. Архивировано из оригинал 14 июля 2007 г.. Получено 29 сентября 2007.
  72. ^ Джеффри С. Сильвертут. «Взаимосвязь междурядий, численности растений и урожайности». Университет Аризоны. Получено 24 июн 2008.
  73. ^ Каул (2005), стр. 169–74.
  74. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 42–46.
  75. ^ Бенар (1981), стр. 347
  76. ^ "Винодельня Powerhouse". Новости Обновление. Novus Vinum. 27 октября 2008 г.. Получено 5 ноября 2008.
  77. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 19
  78. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 41 год
  79. ^ «Мировая солнечная проблема - предыстория» (PDF). Австралийское и новозеландское общество солнечной энергии. Архивировано из оригинал (PDF) 19 июля 2008 г.. Получено 5 августа 2008.
  80. ^ "Североамериканский солнечный вызов". Группа новых ресурсов. Получено 3 июля 2008.
  81. ^ "Южноафриканский солнечный вызов". Фонд Advanced Energy Foundation. Архивировано из оригинал 12 июня 2008 г.. Получено 3 июля 2008.
  82. ^ Вспомогательные автомобильные источники энергии для солнечных батарей. 1991. ISBN  0-85296-525-7. Получено 11 октября 2008.
  83. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2009-05-05. Получено 2011-03-29.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  84. ^ Электрический обзор Vol. 201, No. 7, 12 августа 1977 г.
  85. ^ Шмидт, Теодор. «Солнечные корабли для нового тысячелетия». ТО Инжиниринг. Архивировано из оригинал 9 октября 2007 г.. Получено 30 сентября 2007.
  86. ^ «Sun21 завершает первый трансатлантический переход с лодкой на солнечной энергии». Трансатлантический 21. Получено 30 сентября 2007.
  87. ^ «PlanetSolar, первое кругосветное путешествие на солнечной энергии». PlanetSolar. 14 августа 2015 г.. Получено 20 ноября 2016.
  88. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2008-02-08. Получено 2008-02-08.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  89. ^ "Исследования солнечной энергии и Драйден". НАСА. Получено 30 апреля 2008.
  90. ^ "Программа БПЛА НАСА ERAST HALE". Грег Гебель. Архивировано из оригинал 10 февраля 2008 г.. Получено 30 апреля 2008.
  91. ^ Проект Solar Impulse. «Миссия HB-SIA». Архивировано из оригинал 26 июля 2011 г.. Получено 5 декабря 2009.
  92. ^ «Явления, влияющие на солнечный шар». pagesperso-orange.fr. Получено 19 августа 2008.
  93. ^ Болтон (1977), стр. 1
  94. ^ Василевский М.Р. Фотоиндуцированный перенос электронов в супрамолекулярных системах для искусственного фотосинтеза. Chem. Rev.1992; 92: 435–61.
  95. ^ Хаммарстром Л. и Хаммес-Шиффер С. Искусственный фотосинтез и солнечное топливо. Отчет о химических исследованиях 2009 г .; 42 (12): 1859–60.
  96. ^ Серый H.B. Энергия планеты солнечным топливом. Химия природы 2009; 1: 7.
  97. ^ Амаль, Роза; Ван, Ляньчжоу; Хиллер, Уорик; Дау, Хольгер; Тиде, Дэвид М .; Nocera, Daniel G .; Ханкамер, Бен; MacFarlane, Doug R .; Фонтекаве, Марк; Дегроот, Хуб; Hill, Craig L .; Ли, Адам Ф .; Мессинджер, Йоханнес; Резерфорд, А. Уильям; Brudvig, Gary W .; Василевски, Майкл Р .; Стайринг, Стенбьерн; Фонс, Томас (20 марта 2013 г.). «Искусственный фотосинтез как передовая технология для обеспечения энергетической устойчивости - Энергетика и наука об окружающей среде (RS C Publishing)». rsc.org. 6 (4): 1074–1076. Дои:10.1039 / C3EE40534F.
  98. ^ Аграфиотис (2005), стр. 409
  99. ^ Zedtwitz (2006), стр. 1333
  100. ^ «Проект солнечной энергии в Институте Вейцмана обещает продвинуть использование водородного топлива». Институт науки Вейцмана. Архивировано из оригинал 6 апреля 2008 г.. Получено 25 июн 2008.
  101. ^ Балкомб (1992), стр. 6
  102. ^ "Заявка на участие летом 2005 г. Изменение спроса с помощью тепловой массы" (PDF). Центр исследования реакции на спрос. Архивировано из оригинал (PDF) 7 сентября 2008 г.. Получено 26 ноября 2007.
  103. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 212–14.
  104. ^ «Преимущества использования расплавленной соли». Сандийская национальная лаборатория. Получено 29 сентября 2007.
  105. ^ «Фотоэлектрические системы и нетто-учет». Министерство энергетики. Архивировано из оригинал 4 июля 2008 г.. Получено 31 июля 2008.
  106. ^ «ГАЗ». Ассоциация хранения электроэнергии. Архивировано из оригинал 21 июня 2008 г.. Получено 31 июля 2008.
  107. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 63, 77, 101
  108. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 249
  109. ^ Ергин (1991), стр. 634, 653–73
  110. ^ "Хроники Fraunhofer-Gesellschaft". Fraunhofer-Gesellschaft. Получено 4 ноября 2007.
  111. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 117
  112. ^ Бутти и Перлин (1981), стр. 139
  113. ^ «МЭА утверждает, что солнечная энергия может обеспечить треть мировой энергии к 2060 году». Bloomberg Businessweek. 1 декабря 2011 г.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка

Библиотечные ресурсы о
Солнечная энергия