これまで、ソーラーパネルは再生可能な資源から電気を生成する装置としてよく知られています。他にも方法があるとしたらどうでしょう? はい、太陽からのエネルギーは、光電池を含む 5 つの異なる方法で変換されます。太陽エネルギーを収集するさまざまな方法では、個人レベルから商業レベル、産業レベルまで、さまざまな目的で熱エネルギーが使用されます。
太陽エネルギーの収集とは何ですか?
太陽熱と太陽エネルギーから電気を生成する方法は、太陽エネルギーの採取と呼ばれます。すべての方法と技術は、基本的に太陽光を利用してエネルギーを生成します。太陽エネルギーの採取は、電気を生成するための化石燃料への依存を減らし、長期的には有益です。新しい技術革新により、太陽エネルギーの採取方法と技術の効率が向上します。方法とともに、使用される太陽エネルギー採取技術、ソーラーパネルのサイズの影響、およびこれらの方法の長所と短所について知ることができます。
太陽エネルギーを収集するさまざまな方法は何ですか? 太陽エネルギー収集装置とは何ですか?
太陽エネルギーの収集とは、太陽から放射される太陽エネルギーを捕らえて蓄えるプロセスです。その後、この熱と光エネルギーは適切な方法で電気エネルギーに変換されます。太陽エネルギーの収集には約 5 つの異なる方法があります。これらの方法は、太陽エネルギー収集装置と呼ばれることもあります。
1. 黒体
黒はほとんどの熱エネルギーを吸収するということはご存じでしょう。これは太陽エネルギーを採取するもう1つの方法です。太陽からの電磁放射とその赤外線スペクトルは黒色によって積極的に吸収されます。太陽からのエネルギーはこの放射によって熱エネルギーに変換されます。黒体や容器、デバイスは すべての波長を吸収し、放出する 電磁放射スペクトルの。この方法は、住宅の暖房に使用され、最も一般的には工業レベルでの給湯目的に使用されます。
2. 溶融塩熱エネルギー
この太陽エネルギー収集方法は、 電磁放射 塩を溶かすための装置です。溶けた塩は熱交換器に送られ、水を加熱して蒸気に変えます。この蒸気でタービンを回して発電します。断熱タンクにより曇りの日でも安定した火力発電が可能です。
3. 太陽光発電パネル
これは太陽光エネルギーを電気に変換する最も広く採用されている方法です。この目的のために、さまざまなサイズのソーラーパネルが使用されます。生成されるエネルギーの量は、 パネルの数とその効率. 単結晶または多結晶 日没後にエネルギーフローを供給するために、インバーターやバッテリーバンクとともにパネル構造が一般的に使用されます。
4. 太陽熱温水器
太陽熱パネルは、これらのヒーター用の太陽エネルギーを集めます。日照時間が長い地域では、この方法で太陽エネルギーを収集します。黒いヒーター本体は、太陽光パネルに似ています。 黒い表面は熱エネルギーを吸収する 効率的に。ポンプが容器内の冷水を循環させ、吸収した熱を奪い、容器を冷却し、水を温めます。
もう一つのシステムではポンプは使用せず、代わりに加熱された水によって生じる浮力を使用します。この方法では、冷たい水は沈み、暖かい水は上に留まり、流量が減少します。この状況は次のように知られています。 サーモサイフォン.
5. 真空管式または真空管式太陽熱温水器
これは太陽エネルギーを利用する別の方法であり、従来の太陽熱温水器の改良版です。真空管 システムへの放射エネルギーの流入を確実にする 熱エネルギーを封じ込めるとともに、この熱エネルギーはヒートパイプによって吸収され、大きな水タンクに送られます。真空管のおかげで熱エネルギーの放出は最小限に抑えられ、吸収された放射エネルギーのほぼすべてが熱エネルギーに変換されます。この後、太陽エネルギー収集技術とは何かを学びましょう。
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太陽エネルギー収集技術とは何ですか?
太陽エネルギーを収集するための 3 つの主要な技術は次のとおりです。
1. 集光型太陽光発電（CSP）
この太陽エネルギー収集技術は、熱（太陽からの熱）を利用して電気を駆動します。 タービン 実用規模では、鏡は太陽光を集中させて運転するために使用されます 伝統的な蒸気機関またはタービン 電気を生成します。パラボラトラフ、ディッシュエンジン、コンパクトなリニアフレネル反射鏡、パワータワーは、太陽エネルギーの集光原理を応用したさまざまな方法です。
a) 放物面トラフ
曲面鏡を使用して、太陽からのエネルギーをトラフの中央に走る受熱管に集中させます。合成油などの高温の熱伝達流体が受熱管内に充填されており、熱エネルギーを吸収してその温度は 華氏750度以上。 この熱は熱交換器を通過し、今度は熱交換器で水が加熱されて蒸気が生成されます。従来の蒸気タービンは、蒸気がタービンを通過すると作動します。個々のコレクター モデルは、高さが 15 ～ 20 フィート、長さが約 300 ～ 450 フィートになります。
b) ディッシュエンジン
パラボラ皿の表面は 均等に配置された鏡 固定焦点で熱エネルギーを受け取るアンテナです。受信機内の水素などの作動流体は華氏 1200 度まで加熱され、エンジンを駆動します。各パラボラアンテナは XNUMX つの軸に沿って回転し、一日中太陽を追跡します。
c) コンパクトリニアフレネルリフレクター（CLFR）
また使用します トラフシステム曲面ミラー 低コストの平面ミラーを長い平行列に並べることで、熱エネルギーを効率よく集めることができます。高架式レシーバーは熱エネルギーの集中点であり、水が流れるチューブ システムと対になっています。太陽エネルギー収集方法におけるこの技術では、集中した熱エネルギーによって水が沸騰し、発生した蒸気が発電や産業用蒸気用途に使用されます。
d) パワータワー
非常に効率的で、 高い動作温度ヘリオスタット（コンピューター制御の鏡）は、一日を通して熱エネルギーを追跡し、高い塔の頂上にある受信機に熱エネルギーを集中させるために使用されます。この熱エネルギーは、転送液体を華氏1000度以上に加熱して蒸気を生成し、中央発電機を稼働させます。
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2. 太陽光発電（PV）
この方法では、光が直接電気に変換されます。太陽光からの光子が太陽電池パネルの半導体材料に当たってイオン化し、電子の原子結合が壊れて自由振動します。半導体構造により、電子は一方向に移動するため、電流が発生します。ただし、吸収される光は一定の割合のみで、残りは反射されます。その他のタイプの太陽光発電技術には、建物一体型太陽光発電、集光型太陽光発電アレイ、薄膜太陽光発電などがあります。
a) 建物一体型太陽光発電（BIPV）： このシステムは、現場での使用のために電気を生成するか、または送電網に送出することができます。このシステムは、電気を生成するという目的と、構造物の外側の層として機能するという 2 つの目的を果たします。
b) 集光型太陽光発電アレイこのシステムは主に砂漠地帯で使用され、鏡とレンズを使用して太陽エネルギーを高効率セルに集中させます。システムがスムーズに機能するには、直射日光と追跡システムが必要です。
c) 薄膜太陽電池: この方法は、他の方法よりも安価で、実験的な技術を開発することがよくあります。薄くて効率の低いタイプの太陽電池です。同じ目的を果たしますが、速度は遅くなります。
3. 太陽熱冷暖房システム（SHC）
この技術は、熱エネルギーを集めて水と空気を加熱するとともに、冷水と冷気も提供します。太陽熱温水技術、熱技術を備えた太陽光発電、太陽熱空気技術は、この技術の実現に使用されるさまざまな方法です。
a) ソーラーエアテクノロジー
この太陽エネルギー収集技術により、商業ビルや工業ビルの空気は 加熱され、空間暖房の目的を果たす 農業用乾燥にも使用されます。システムは主に壁に取り付けられており、特に冬季に太陽放射を最大限に吸収できます。
南向きの壁には、空気の空洞を作るために、数インチ間隔で穴のあいた太陽光集熱パネルが設置されています。晴れた日には、壁から上部の空気が取り入れられ、華氏 30 ～ 100 度の温度に加熱されます。この加熱された空気は、接続部を介して暖房換気空調 (HVAC) の吸気口に送られます。
b) 熱技術を備えた太陽光発電（PVT）
屋根の上の強化されたソーラーパネルモジュールは、水を加熱して電気を生成するために使用されます。電力生産を向上させるために、太陽光発電熱コレクターは電気太陽光発電コンポーネントを冷却し、同時に熱エネルギーを提供します。太陽光発電モジュールの4倍の電力を生成する能力を持つ 電気出力は最大20%増加します システム規模は小規模から産業規模までさまざまです。
c) 太陽熱温水技術
温水タンク、断熱パイプ、ソーラーコレクターが主な要素で、電子制御と寒冷地向けの凍結防止システムと組み合わされています。熱エネルギーから集められた熱は飲料水に伝達され、温水タンクに流れ込みます。バックアップとして、補助加熱装置が温水タンクに接続されています。次に、ソーラーパネルのサイズがエネルギー収穫に与える影響について学びましょう。
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太陽光パネルのサイズはエネルギー収穫にどのような影響を与えますか?
太陽光パネルのサイズがエネルギー収穫に与える影響は、その効率に直接関係しています。 太陽光パネルの大きさ 効率が上がったり下がったりして、太陽エネルギーの収穫に影響する可能性があります。同様に、汚れたソーラーパネルは表面積が減ることを意味し、これも収穫に影響する可能性があります。効率を定義するパラメータは次のとおりです。
1. 面積（密度）: エネルギー出力を平方フィートあたりのワット数で測定します。ワット数が大きい大型パネルを使用すると、より多くのエネルギーが生成されます。
2.セル: セルの効率も同様に電力で測定されます。つまり、セルの数が増えれば効率も上がり、太陽光発電量も増えます。
3.モジュール: これは、ソーラーパネルまたはモジュールの全体的な効率です。効率が 15% のパネルは、そのパネルに当たる太陽エネルギー全体の 15% のみを吸収することを意味します。したがって、効率の高いソーラーモジュールは、より多くのエネルギーを収穫する傾向があります。
太陽エネルギー収集技術の利点と欠点は何ですか?
太陽エネルギーの採取方法について学んだ後は、その長所と短所を知っておくとよいでしょう。 利点ただし、まだいくつか欠点があります。
1. 太陽エネルギー収集技術の利点
- より環境に優しいアプローチにより、二酸化炭素排出量が削減されます。
- テクノロジーは進歩し、成熟しており、効率性を向上させるための新たなイノベーションが生まれています。
- 持続可能なエネルギー生産者
2.デメリット 太陽エネルギー収集技術
- シリコン太陽電池パネルの製造中に温室効果ガスが排出されるため、完全に無汚染ではありません。
- 製造業者は原材料を他国に依存しているため、サプライチェーンが長くなっています。
- 重くて硬いパネルは用途が狭くなります。必要なスペースと費用も欠点となります。
太陽エネルギーの収集方法は、通常、大規模に行われますが、自宅やオフィス用に小型バージョンを選択することもできます。市場にはさまざまなオプションがあります。また、いくつかの方法の太陽エネルギー収集デバイスは、住宅用に簡単に入手して設置できます。ただし、小規模に設置する場合は、より良いエネルギー出力を確保するために、それぞれにソーラーパネルが必要です。
