Astronomie

Solarenergie - Stromerzeugung

Stromerzeugung

Solarstrahlung kann direkt in umgewandelte Strom durch Solarzellen (Photovoltaikzellen ). In solchen Zellen wird eine kleine elektrische Spannung erzeugt, wenn Licht auf den Übergang zwischen einem Metall und einem Halbleiter (wie Silizium ) oder den Übergang zwischen zwei verschiedenen Halbleitern trifft . ( Siehe Photovoltaikeffekt .) Die von einer einzelnen Photovoltaikzelle erzeugte Leistung beträgt typischerweise nur etwa zwei Watt . Durch die Verbindung einer großen Anzahl einzelner Zellen miteinander, wie bei Solarpanel-Arrays, können jedoch Hunderte oder sogar Tausende von Kilowatt elektrischer Energie in einer Solarstromanlage oder in einem großen Haushaltsarray erzeugt werden. Die Energieeffizienz Von den meisten heutigen Photovoltaikzellen sind es nur etwa 15 bis 20 Prozent, und da die Intensität der Sonnenstrahlung zunächst gering ist , sind große und kostspielige Baugruppen solcher Zellen erforderlich, um selbst mäßige Strommengen zu erzeugen.

Kleine Photovoltaikzellen, die mit Sonnenlicht oder künstlichem Licht betrieben werden, haben in Anwendungen mit geringem Stromverbrauch große Verwendung gefunden - beispielsweise als Stromquellen für Taschenrechner und Uhren . Größere Einheiten wurden in abgelegenen Gebieten liefern Strom für Wasserpumpen und Kommunikationssystemen verwendet werden und für Wetter- und Kommunikationssatelliten . Klassische kristalline Siliziumplatten und neue Technologien mit Dünnschichtsolarzellen , einschließlich gebäudeintegrierter Photovoltaik , können von Hausbesitzern und Unternehmen auf ihren Dächern installiert werden, um die herkömmliche Stromversorgung zu ersetzen oder zu erweitern.

Konzentrierte Solarkraftwerke beschäftigenKonzentrieren oder Fokussieren von Kollektoren, um das von einem weiten Bereich empfangene Sonnenlicht auf einen kleinen geschwärzten Empfänger zu konzentrieren, wodurch die Lichtintensität erheblich erhöht wird , um hohe Temperaturen zu erzeugen. Die Arrays sorgfältig ausgerichteter Spiegel oder Linsen können genug Sonnenlicht fokussieren, um ein Ziel auf Temperaturen von 2.000 ° C (3.600 ° F) oder mehr zu erwärmen . Diese Wärme kann dann zum Betrieb eines Kessels verwendet werden, der wiederum Dampf für ein elektrisches Generatorkraftwerk einer Dampfturbine erzeugt . Zur direkten Dampferzeugung können die beweglichen Spiegel so angeordnet werden, dass große Mengen Sonnenstrahlung auf geschwärzte Rohre konzentriert werden, durch die Wasser zirkuliert und dadurch erwärmt wird.

Andere Anwendungen

Solarenergie wird auch in geringem Umfang für andere als die oben beschriebenen Zwecke genutzt. In einigen Ländern wird beispielsweise Sonnenenergie verwendet, um durch Verdunstung Salz aus Meerwasser zu gewinnen . Ebenso solarbetriebene Meerwasserentsalzung Transformationseinheiten Salzwasser in das Trinkwasser durch die Umwandlungs der Sonne in Wärmeenergie, die direkt oder indirekt den Entsalzungsprozess anzutreiben.

Solartechnik hat sich auch für die saubere und erneuerbare Produktion entstand Wasserstoff als alternative Energiequelle. Künstliche Blätter imitieren den Prozess der Photosynthese und sind Geräte auf Siliziumbasis, die mithilfe von Sonnenenergie Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten und praktisch keine Schadstoffe hinterlassen. Weitere Arbeiten sind erforderlich, um die Effizienz und Wirtschaftlichkeit dieser Geräte für den industriellen Einsatz zu verbessern.