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 →

3

He

5,494

175,5

3

He +

3

He →

4

He + 2p

12,86

205,8

3

He +

4

He →

7

Be + γ

1,558

21,4

7

Be →

7

Li + e

+

0,826

11,9

7

Li + p → 2

4

He

17,346

208,4

• Cykl węglowo-azotowo-tlenowy

Szczegółowy przebieg cyklu

Reakcja

Wydzielona energia

w MeV

w TJ/kg

12

C + p →

13

N + γ

1,944

14,4

13

N →

13

C + e

+

2,22

16,5

13

C + p →

14

N

7,551

52

14

N + p →

15

O + γ

7,297

46,9

15

O →

15

N + e

+

2,754

17,7

15

N + p →

12

C +

4

He

4,966

30,1

raz na tysiąc reakcji zachodzi

15

N + p →

16

O + γ

16

N + p →

17

F + γ

17

F →

17

O + e

+

17

O + p →

14

N +

4

He

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"