太陽エネルギーの意味 – 太陽エネルギーとは何なのか、どのように作られるのかを説明します。 また、それは何のためにあるのか、そしてその利点と欠点は何ですか。
太陽エネルギーは、太陽からの放射光と熱であり、人類は古代から進化し続けるさまざまな技術を利用して利用してきました。 太陽放射と二次太陽資源は、地球上で利用可能な再生可能エネルギーの大部分を占めます。
ただし、利用可能な太陽エネルギーのごく一部のみが次の目的に使用できます。
- 電気を作り出す
- 加熱と冷却
- 料理
- 水の淡水化
太陽エネルギーとは何ですか?
太陽エネルギーは太陽によって生成されるエネルギーであり、電磁放射の形で放出されるこのエネルギーは、地球上の主な光と熱の源を構成します。 テクノロジーのおかげで、現在、それを利用して家庭や産業に供給するための電気エネルギーや熱エネルギーを得ることが可能になっています。 それは、安定的で経済的、無公害で安全なエネルギー源です。
太陽は常に膨大なエネルギーを放出しています。 その一部は地球に影響を与えます。 このエネルギーの約 30% は宇宙に反射されます。 残りの70％は大気、海洋、大陸に吸収されます。
地表に到達する太陽エネルギーは、ほとんどが可視光線と赤外線で構成されており、程度は低いですが、紫外線やその他の形態の放射線で構成されています。
太陽エネルギーはどのように生成されるのですか?
太陽エネルギーの起源は太陽の内部であり、そこでは水素原子の核間で核融合反応が常に起こり、その結果ヘリウム原子が形成されます。
太陽で起こる核融合は膨大な熱とエネルギーを発生します。 これらは波や粒子として宇宙に放射され、一部は惑星に到達します。 地球では、太陽エネルギーが地表を加熱し、地域間の温度差に基づいて風を引き起こし、気候を決定します。 さらに、それは植物によって使用され、光合成の過程で化学エネルギーに変換されます。
太陽エネルギーは何のためにあるのでしょうか?
太陽エネルギーは今日の世界において多くの実用的な可能性を秘めています。 その主な用途は、発電と熱エネルギーの取得に関連しています。 以下に太陽エネルギーの応用例をいくつか示します。
- 家庭における給湯と暖房の供給。
- 太陽熱集熱器で加熱された水の熱エネルギーによって駆動される吸熱システムによる冷却。
- 火力発電所での、太陽熱集熱器からの水蒸気からの発電。
- 太陽電池を使用した、計算機や時計からモーターや衛星に至る自律型電気機器の動作。
- 太陽電池池、この目的のために特別に設計された塩水タンクに蓄積された熱から、特に化学製品、繊維製品、食品などの工業生産。
- 太陽光を集中させ、高温の流体に蓄積された熱を放出する巨大なソーラーコレクターであるソーラーオーブンに蓄積された熱エネルギーから、金属の製錬と水素燃料の生産が行われます。
- 滅菌、低温殺菌、および一般的には熱の作用によって微生物を除去する方法の適用。
- 海水から塩を得るとともに、並行して塩水の浄化も行います。
- ソーラークッカーを使って料理を作る。
- 植物の光合成プロセスを模倣し、水から酸素と水素を分離する人工葉による水素生成。
太陽エネルギーはどのように使われますか?
太陽エネルギーを捕捉し、それを人間の活動に使用できるエネルギーに変換するためのさまざまな技術があります。 積極的に行う人もいれば、受動的に行う人もいます。
アクティブテクノロジー
これらは、電気または機械装置（太陽電池、熱集中技術）を使用して太陽エネルギーを捕捉および貯蔵し、それを別の種類のエネルギー（電気または熱）に変換するものです。
パッシブテクノロジー
これには、生物気候建築、つまりより多くの自然光を受け取るための建物の向き、太陽によって加えられる熱の拡散を防ぐことなどに関する規定が含まれています。
太陽エネルギー技術の種類
太陽放射からエネルギーを取得し、それを別の種類のエネルギーに変換する技術には、主に 2 つの種類があります。
- 太陽電池。 光電池または太陽電池とも呼ばれます。 これらは太陽放射のエネルギーを電気エネルギーに変換する装置です。 各太陽電池は半導体材料、通常はシリコンでできています。 半導体は太陽光を吸収して電子を放出します。 これらは、電場に捕捉されると電流を生成します。 屋根、テラス、または広い空き地に設置されるソーラーパネルは、多数の太陽電池で構成されています。
- サーマルコレクター。 太陽熱収集器または太陽熱収集器とも呼ばれます。 これらのシステムは、太陽放射から熱エネルギーを収集し、それを暖房、給湯、さらには発電などの実用的な目的に再分配します。 コレクターは、太陽光を集中または吸収するレンズ、鏡、または暗い金属板で構成されています。 このようにして集中または吸収された放射線は、チューブまたはタンク内を循環する流体 (水または空気) を加熱し、直接使用したり、別の媒体に移送および保管したりできます。
太陽エネルギーの利点
太陽エネルギーの利点としては、次のものが挙げられます。
可用性
化石燃料とは異なり、太陽は事実上無尽蔵のエネルギー源であり、他の再生可能資源（バイオマスなど）の場合のように乱開発される危険はありません。
生態系への影響が低い
太陽エネルギーは環境を汚染せず、環境に害を及ぼす複雑な原料抽出プロセスも必要ありません。 他のエネルギー源と比較して、太陽エネルギー機器は、その製造中に発生するものに限定され、環境への影響が低くなります。
保存
太陽は全世界に無料で放射しているため、これは安価なエネルギーモデルです。 必要な機器の導入には初期費用がかかりますが、中期的には投資回収が可能です。
アクセシビリティ
太陽エネルギー装置は設置が比較的容易で自律性があるため、送電網から遠く離れた農場や農村部でも電力にアクセスできます。
安全
太陽エネルギーには、原子力や化石燃料などの他の種類のエネルギーに由来する健康リスクはありません。
太陽エネルギーのデメリット
太陽エネルギーにはその大きな利点にもかかわらず、他のエネルギー源と同様にいくつかの欠点もあります。 いくつかは次のとおりです。
変動性
太陽エネルギーは均一でも一定でもありません。天候、時刻、時期などの要因が利用可能な太陽エネルギーの量に影響します。 日射量が少ない場所もあり、その使用は現実的な選択肢ではありません。
環境への悪影響
太陽エネルギー自体は汚染を引き起こしませんが、エネルギー機器の製造では、他の有害物質の生成に加えて、温室効果を増大させるガスが発生します。
初期費用
エネルギーの入手は非常に経済的ですが、必要な技術の量を考慮すると、太陽光発電所の設置コストは依然としてかなり高額です。
サイト
高い太陽エネルギー収量を得るには広い表面が必要ですが、多くの場合、これを達成するのは困難です。 砂漠地帯は通常、太陽がたくさん降り注ぎ、広大な平原が利用できますが、同時に人間の居住地からは非常に遠く離れています。
太陽エネルギーの未来
近年、太陽エネルギーの利用は大きく進歩しています。 設備のコストは大幅に削減され、太陽光が豊富な一部の地域では太陽エネルギーが最も経済的なエネルギー源となっています。 さらに、利用可能なテクノロジーは、より効率的にするために改良されました。
エネルギー源としての化石燃料（石油、石炭、ガス）への依存を減らすために、この種の技術に投資する国が増えています。
今後数年間で、機器はさらに安価になり、より効率的になることが予想されます。 この目的を目的としたアクションには次のようなものがあります。
- 現在のシステムの 1.5 倍のエネルギーを生成できる太陽エネルギー システムを設計する研究。
- 銀やシリコンに代わる安価な材料の研究。
- 両面から太陽光を取り込むことができる両面受光型ソーラーパネルの作成。