Aurinkoenergia | auringosta peräisin olevan lämmön, energian, muuntaminen
Aurinkoenergia on auringosta peräisin olevan lämpöenergian muuntamista. Ihmiset ympäri maailmaa ovat käyttäneet sitä tuhansia vuosia monin eri tavoin. Aurinkoenergian vanhimmat käyttökohteet ovat lämmitys, ruoanlaitto ja kuivaus. Nykyään aurinkoenergiaa käytetään myös sähkön tuottamiseen siellä, missä muita voimanlähteitä ei ole, kuten kaukana ihmisistä sijaitsevissa paikoissa ja avaruudessa.
Sähkön tuottaminen aurinkoenergiasta on yhä halvempaa. Koska aurinko tuottaa aina lämpöä ja valoa, aurinkoenergiaa voidaan pitää uusiutuvana energialähteenä ja vaihtoehtona uusiutumattomille luonnonvaroille, kuten hiilelle ja öljylle.
Auringon säteilykartta: Global Horizontal Irradiation in Europe
Ylimmässä kuvassa näkyy, että auringonvalon voimakkuus on pienempi lähempänä maapallon napoja. Alempi kartta osoittaa, kuinka paljon aurinkoenergiaa osuu Maan pinnalle sen jälkeen, kun pilvet ja pöly ovat heijastaneet ja imeneet osan aurinkoenergiasta.
Energian käyttötarkoitukset
Aurinkoenergiaa käytetään nykyään monin tavoin:
- Lämpönä lämpimän veden valmistukseen, rakennusten lämmitykseen ja ruoanlaittoon.
- Sähkön tuottaminen aurinkokennoilla tai lämpövoimakoneilla
- Suolan poistaminen merivedestä.
- Auringonsäteiden käyttäminen vaatteiden ja pyyhkeiden kuivaamiseen.
- Kasvit käyttävät sitä fotosynteesissä.
- Käytetään ruoanlaittoon (aurinkokeittimet).
Energiaa auringosta
Maan ilmakehän läpi kuljettuaan suurin osa auringon energiasta on näkyvän valon ja infrapunasäteilyn muodossa. Kasvit muuttavat auringonvalon energian kemialliseksi energiaksi (sokeriksi ja tärkkelykseksi) fotosynteesin avulla. Ihmiset käyttävät tätä energiavarastoa säännöllisesti eri tavoin, esimerkiksi polttaessaan puuta fossiilisista polttoaineista tai yksinkertaisesti syödessään kasveja, kaloja ja eläimiä.
Auringon säteily saavuttaa maapallon yläilmakehän teholla 1366 wattia neliömetriä kohti (W/m2 ). Koska maapallo on pyöreä, sen napoja lähempänä oleva pinta on kulmassa poispäin auringosta ja saa paljon vähemmän aurinkoenergiaa kuin päiväntasaajan lähempänä oleva pinta.
Tällä hetkellä aurinkokennopaneelit muuttavat parhaimmillaan noin 15 prosenttia niihin osuvasta auringonvalosta sähköksi. Kolmannessa kuvassa oikealla olevat tummat kiekot ovat kuvitteellisia esimerkkejä maa-alueista, jotka 8 prosentin hyötysuhteella toimivilla aurinkopaneeleilla peitettynä tuottaisivat hieman enemmän energiaa sähkön muodossa kuin mitä maailma tarvitsi vuonna 2003.
Teknologiatyypit
Auringon säteilyn hyödyntämiseksi on kehitetty monia tekniikoita. Osa näistä teknologioista hyödyntää suoraan aurinkoenergiaa (esim. valon, lämmön jne. tuottamiseen), kun taas osa tuottaa sähköä.
Aurinkovoimalat
Aurinkovoimalat muuttavat auringonvalon sähköksi joko suoraan aurinkosähköllä (PV) tai epäsuorasti keskitetyllä aurinkoenergialla (CSP). Keskitetyn aurinkoenergian järjestelmissä käytetään linssejä tai peilejä ja seurantajärjestelmiä, joilla suuri auringonvalon alue keskitetään pieneksi säteeksi. Aurinkosähkö muuttaa valon sähkövirraksi valosähköisen ilmiön avulla.
Aurinkosähkö
| Maailman suurimmat aurinkosähkövoimalat | |||||
| Aurinkosähkövoimala | Maa | Sivuston koordinaatit |
| Tuotanto ( | Huomautukset ja viitteet |
| Topaz Solar Farm | YHDYSVALLAT | 35°23′N 120°4′W / 35.383°N 120.067°W | 500 | asennettu kapasiteetti kesäkuussa 2019. | |
| Desert Sunlight Solar Farm | YHDYSVALLAT | 33°49′33″N 115°24′08″W / 33.82583°N 115.40222°W | 500 | Käyttöönotettu marraskuusta 2013 lähtien kohti lopullista kapasiteettia 550 MW. | |
| Longyangxia Dam -aurinkopuisto | Kiina | 36°07′20″N 100°55′06″E / 36.12222°N 100.91833°E | 320 | Valmistui joulukuussa 2013 | |
| Aurinkotähti I ja II | YHDYSVALLAT | 309 | Rakenteilla, valmistuessaan 579MW | ||
| California Valley Solar Ranch | YHDYSVALLAT | 35°20′N 119°55′W / 35.333°N 119.917°W | 292 | 399 | Ensimmäinen 130MW kytketty 1. helmikuuta 2013. |
| Agua Calienten aurinkoenergiahanke | YHDYSVALLAT | 32°57.2′N 113°29.4′W / 32.9533°N 113.4900°W | 290 | 626 | valmistui huhtikuussa 2014 |
| Antelope Valley Solar Ranch | YHDYSVALLAT | 34°46′N 118°25′W / 34.767°N 118.417°W | 266 | 230 MWAC . On saanut valtion lainatakuun | |
Keskitetty aurinkolämpö
Aurinkoenergiaa absorboivia paneeleita Münchenin lentokentän vieressä sijaitsevassa äänivallissa.
Sijoitus
| Sijoitus | Asema | Maa | Sijainti | Kapasiteetti (MW) | Viite |
| 1 | Ivanpah |
| 35°34′N 115°28′W / 35.567°N 115.467°W | 377 | |
| 2 | SEGS |
| 35°01′54″N 117°20′53″W / 35.03167°N 117.34806°W | 354 | |
| 3 | Solana |
| 32°55′N 112°58′W / 32.917°N 112.967°W | 280 | |
| 4 | Genesis |
| 33°38′38″N 114°59′17″W / 33.64389°N 114.98806°W | 250 | |
| 5 | Solaben | 39°13′29″N 5°23′26″W / 39.22472°N 5.39056°W | 200 | ||
| 6 | Solnova | 37°25′00″N 06°17′20″W / 37.41667°N 6.28889°W | 150 | ||
| 6 | 37°13′43″N 03°04′07″W / 37.22861°N 3.06861°W | 150 | |||
| 6 | Extresol | 38°39′N 6°44′W / 38.650°N 6.733°W | 150 | ||
| 9 | Palma del Rio | 37°38′N 5°15′W / 37.633°N 5.250°W | 100 | ||
| 9 | Manchasol | 39°11′N 3°18′W / 39.183°N 3.300°W | 100 | ||
| 9 | Valle | 36°39′N 5°50′W / 36.650°N 5.833°W | 100 |
Aurinkokeitin
Aurinkokeittämisessä käytetään aurinkoa energianlähteenä tavanomaisten ruoanlaittopolttoaineiden, kuten puuhiilen, hiilen tai kaasun, sijaan. Aurinkokeittimet ovat edullinen ja ympäristöystävällinen vaihtoehto perinteisille uuneille. Niitä aletaan käyttää laajalti kehitysmaissa, joissa metsäkato on ongelma, taloudelliset resurssit polttoaineen hankkimiseen ovat rajalliset ja joissa avotulet aiheuttaisivat vakavan riskin ihmisille ja ympäristölle. Aurinkokeittimet on päällystetty lasilevyllä. Niissä saavutetaan korkeampi lämpötila käyttämällä peilejä auringonsäteiden keskittämiseen.
Aurinkolämmitin
Aurinkoa voidaan käyttää veden lämmittämiseen sähkön tai kaasun sijaan. Aktiivisia aurinkolämmitysjärjestelmiä on kahta perustyyppiä, jotka perustuvat aurinkoenergian keräimissä lämmitettävän nesteen - joko nesteen tai ilman - tyyppiin. (Keräin on laite, jossa aurinko lämmittää nestettä).
Nestepohjaiset järjestelmät lämmittävät vettä tai jäätymisenestoliuosta "hydronisessa" keräimessä, kun taas ilmapohjaiset järjestelmät lämmittävät ilmaa "ilmakeräimessä". Sekä ilma- että nestejärjestelmät voivat täydentää paineilmajärjestelmiä.
Aurinkokennot
Aurinkokennoilla voidaan tuottaa sähköä auringonvalosta. Se on laite, joka muuntaa valoenergiaa sähköenergiaksi. Joskus termi aurinkokenno on varattu laitteille, jotka on tarkoitettu nimenomaan keräämään energiaa auringonvalosta, kun taas termiä aurinkokenno käytetään, kun valonlähdettä ei ole määritelty.
Aurinkokennoilla on monia sovelluksia. Niitä on jo pitkään käytetty tilanteissa, joissa sähköverkosta ei ole saatavissa sähköä, kuten syrjäseutujen sähköjärjestelmissä, maapalloa kiertävissä satelliiteissa ja avaruusluotaimissa, kuluttajajärjestelmissä, kuten käsilaskimissa tai rannekelloissa, kauko-ohjatuissa radiopuhelimissa ja vesipumppusovelluksissa. Suuri määrä aurinkokennoja yhdistetään aurinkokennopaneeliksi kutsuttuun järjestelyyn, joka voi tuottaa riittävästi sähköä käytännön käyttöön. Aurinkopaneelien tuottamaa sähköä voidaan varastoida ladattaviin aurinkoparistoihin, joista se otetaan tarvittaessa käyttöön.
Näkymä Ivanpahin aurinkosähkövoimalaitokseen Yates Well Roadilta, San Bernardino County, Kalifornia. Etäisyydessä näkyy Clark-vuoristo.
Aurinkokeittäminen
Talo, jossa on aurinkopaneelit lämmitystä ja muita tarpeita varten Jablunkovissa, Tšekin tasavallassa.
Kuva 4 tuuman x 4 tuuman kennosta.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Luettelo uusiutuvan energian aiheista
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on aurinkoenergia?
V: Aurinkoenergia on auringosta peräisin olevan lämpöenergian muuntumista.
K: Kuinka kauan aurinkoenergiaa on käytetty?
V: Ihmiset kaikkialla maailmassa ovat käyttäneet aurinkoenergiaa tuhansia vuosia monin eri tavoin.
K: Mitkä ovat aurinkoenergian vanhimpia käyttötapoja?
V: Aurinkoenergian vanhimpia käyttötapoja ovat lämmitys, ruoanlaitto ja kuivaus.
K: Missä aurinkoenergiaa voidaan käyttää sähkön tuottamiseen?
V: Aurinkoenergiaa voidaan käyttää sähkön tuottamiseen siellä, missä muita voimanlähteitä ei ole saatavilla, esimerkiksi kaukana ihmisten asuinpaikoista tai avaruudessa.
Kysymys: Onko aurinkoenergiasta tuotetun sähkön tuotanto tulossa halvemmaksi?
V: Kyllä, sähkön tuottaminen aurinkoenergialla on tulossa halvemmaksi.
K: Onko aurinkoenergia uusiutuvaa vai uusiutumatonta energiaa?
V: Aurinkoenergiaa voidaan pitää uusiutuvana luonnonvarana ja vaihtoehtona uusiutumattomille luonnonvaroille, kuten hiilelle ja öljylle.
