Ufafanuzi wa Nishati ya Jua na Mifano na Matumizi

Ufafanuzi wa nishati ya jua na mifano na matumizi
Ufafanuzi wa nishati ya jua ni nishati inayotoka kwa Jua na ambayo tunaweza kukamata shukrani kwa mionzi ya jua.Dhana ya nishati ya jua mara nyingi hutumiwa kurejelea nishati ya umeme au ya joto ambayo hupatikana kwa kutumia mionzi ya jua.

Chanzo hiki cha nishati kinawakilisha chanzo kikuu cha nishati duniani.Kwa sababu ni chanzo kisichokwisha, inachukuliwa kuwa nishati mbadala.

Kutoka kwa nishati hii, vyanzo vingine vingi vya nishati hupatikana, kama vile:

Nishati ya upepo, ambayo hutumia nguvu za upepo.Upepo hutolewa wakati Jua linapokanzwa kiasi kikubwa cha hewa.
Mafuta ya kisukuku: yanatokana na mchakato mrefu sana wa mtengano wa chembe hai.Vitenganishi vya kikaboni kwa kiasi kikubwa vilikuwa mimea ya usanisinuru.
Nishati ya maji, ambayo hutumia nishati inayowezekana ya maji.Bila mionzi ya jua, mzunguko wa maji haungewezekana.
Nishati kutoka kwa majani, kwa mara nyingine tena, ni matokeo ya photosynthesis ya mimea.
Aina hii ya nishati mbadala ni mbadala wa mafuta ambayo hayatoi gesi chafu kama vile dioksidi kaboni.

Mifano ya Nishati ya Jua
Baadhi ya mifano ya nishati ya jua ni pamoja na yafuatayo:

Paneli za jua za Photovoltaic hutoa umeme;vifaa hivi hutumiwa katika nyumba, makao ya milima, nk.
Mitambo ya umeme ya Photovoltaic: ni viendelezi muhimu vya paneli za PV ambazo lengo lake ni kuzalisha umeme ili kusambaza gridi ya umeme.
Magari ya jua hutumia seli za PV kubadilisha mionzi ya jua kuwa umeme ili kuendesha gari la umeme.
Vijiko vya jua: vimeundwa kwa mfumo wa kimfano wa kuzingatia mwanga wa jua hadi kiwango cha kuongeza joto na kuweza kupika.
Mifumo ya joto: kwa nishati ya jua ya joto, maji yanaweza kuwashwa ambayo yanaweza kutumika katika mzunguko wa joto.
Kupasha joto kwenye bwawa la kuogelea ni mzunguko rahisi wa kiowevu ambamo maji huzunguka pamoja na mkusanyiko wa vitozaji vya nishati ya jua vilivyowekwa kwenye jua.
Vikokotoo: Baadhi ya vifaa vya kielektroniki vina paneli ndogo ya jua ili kusambaza nguvu kwenye saketi ya umeme.
Uingizaji hewa wa jua ni aina ya nishati ya jua inayotumia joto la jua kuingiza nafasi.Mara nyingi hutumiwa katika nyumba na majengo ili kuboresha ubora wa hewa na kupunguza gharama za nishati.Uingizaji hewa wa jua unaweza kutumika kuingiza chumba kimoja au jengo zima.
Photosynthesis ni njia ya asili ambayo mimea hutumia kubadilisha nishati ya jua kuwa nishati ya kemikali.
Aina za Nishati ya jua
Kuna aina tatu za teknolojia ya nishati ya jua:

Nishati ya jua ya Photovoltaic: Paneli za jua za PV zinaundwa na nyenzo ambayo, wakati mionzi ya jua inapiga, hutoa elektroni na kuzalisha mkondo wa umeme.
Nishati ya jua ya joto: Mfumo huu unachukua fursa ya uwezo wa joto wa miale ya Jua.Mionzi ya jua hubadilishwa kuwa nishati ya joto ili kupasha maji ambayo yanaweza kutumika kupasha maji moto ya nyumbani.Katika mimea ya nishati ya jua, mvuke hutolewa na, baadaye, umeme.
Nishati ya jua tulivu ni rasilimali ya kuchukua faida ya joto la jua bila kutumia rasilimali za nje.Kwa mfano, wasanifu wanaweza kuelekeza nyumba na kuamua wapi kuweka madirisha, kwa kuzingatia wapi mionzi ya jua itapokelewa.Mbinu hii inajulikana kama usanifu wa bioclimatic.
Nishati ya Jua Hutolewaje?
Kutoka kwa mtazamo wa kimwili, nishati ya jua hutolewa kwenye Jua kupitia mfululizo wa athari za nyuklia.Nishati hii inapotufikia Duniani, tunaweza kuitumia kwa njia nyingi:

Paneli za jua zilizo na seli za photovoltaic.Paneli za photovoltaic zinafanywa kwa nyenzo ambazo, wakati wa kupokea mwanga, moja kwa moja ionizes na hutoa elektroni.Kwa njia hii, mionzi ya jua inabadilishwa kuwa nishati ya umeme.
Kwa kutumia watozaji wa jua ambao wameundwa kubadilisha mionzi ya jua kuwa nishati ya joto.Kusudi lake ni kupasha joto maji ambayo huzunguka ndani.Katika kesi hii, hatuna umeme, lakini tuna maji kwenye joto la juu ambalo linaweza kutumika katika matumizi mengi.
Nishati ya jua iliyokolea ni mfumo unaoakisi mwangaza wote wa jua hadi sehemu kuu ili kufikia viwango vya juu vya joto.Teknolojia hii hutumiwa katika mimea ya thermosolar kwa ajili ya kuzalisha nishati.
Mifumo ya nishati ya jua tulivu hutumia nishati ya jua bila uingizaji wowote wa nishati ya nje.Kwa mfano, miundo ya usanifu inaruhusu mionzi ya jua ya juu katika majira ya baridi na kuepuka joto la ziada katika majira ya joto.
Aina za Paneli za jua
Neno paneli za jua hutumiwa kwa njia zote mbili (photovoltaic na thermal).Kwa hali yoyote, muundo ni tofauti sana kulingana na aina gani ya teknolojia ya jua itatumika kwa:

Paneli ya mafuta ya jua hutumia miale ya jua ili kupasha joto kioevu ambacho huhamisha joto kwenye kioevu na kisha kupasha maji.Hita za maji ya jua hutumiwa majumbani kupata maji ya moto.
Paneli ya photovoltaic hutumia sifa za vipengele maalum vya semiconductor vilivyowekwa kwenye seli za jua.Seli za jua hutoa nishati ya umeme wakati zinakabiliwa na mionzi ya jua.Shukrani kwa kinachojulikana athari ya photovoltaic, yatokanayo na jua husababisha harakati ya elektroni katika sehemu (kawaida silicon), ikitoa umeme unaoendelea.
Paneli ya jua inayozingatia pia hutumia mfululizo wa vioo vya parabolic na muundo wa mstari.Madhumuni ya vioo hivi ni kuelekeza mionzi ya jua kwenye sehemu kuu ili kufikia halijoto ya juu ya kutosha kuzalisha mvuke.
Matumizi ya Nishati ya jua

Kutumia Nguvu za Jua: Mwongozo wa Photovoltaics
Nishati ya jua ina matumizi na matumizi mengi ambayo yanaweza kufupishwa katika nukta tatu:

DHW ya Maji ya Moto ya Ndani
Kupokanzwa kwa maji ya jua hutumiwa kusambaza maji ya moto ya ndani (DHW) na inapokanzwa kwa nyumba na majengo madogo ya majengo.Mitambo ya nishati ya jua imejengwa ambayo, kwa kutumia turbine za mvuke, kubadilisha joto lililohifadhiwa kuwa umeme.

Hata hivyo, prototypes hizi hazijatumika sana kutokana na utendaji duni wa mitambo hii ya umeme ikilinganishwa na gharama kubwa na usambazaji wa umeme usio wa kawaida.

Uzalishaji wa Umeme
Paneli za Photovoltaic hutumiwa katika mifumo ya jua ya pekee ili kuimarisha vifaa mbali na mitandao ya umeme (vichunguzi vya nafasi, marudio ya simu ya juu, nk).Pia hutumiwa katika maombi na mahitaji ya chini ya nishati ambayo uunganisho kwenye gridi ya umeme hautakuwa wa kiuchumi (ishara za mwanga, mita za maegesho, nk).

Ni lazima vifaa hivi viwe na vikusanyiko vinavyoweza kukusanya umeme wa ziada unaozalishwa wakati wa mchana ili kuwasha vifaa usiku na wakati wa mawingu, kwa kawaida betri za jua.

Pia hutumiwa katika mifumo mikubwa iliyounganishwa na gridi ya taifa, ingawa ugavi wa umeme ni tofauti katika hali ya kila siku na msimu.Kwa hivyo, ni ngumu kutabiri na sio kupangwa.

Kutoendelea huku kunafanya iwe changamoto kukidhi mahitaji ya umeme wakati wowote, isipokuwa kwa uzalishaji ulio na kiwango kikubwa cha usalama zaidi ya kilele cha mahitaji ya kila mwaka.Hata hivyo, kuwa kilele cha uzalishaji wa mitambo ya nishati ya jua katika majira ya joto, inasimamia kukabiliana na mahitaji makubwa ya ndani kutokana na viyoyozi.

Je, ni faida na hasara gani za Umeme wa Jua?
Matumizi ya nishati ya jua inahusisha faida na hasara maalum.

Ukosoaji mkuu au mapungufu ni:

Gharama kubwa ya uwekezaji kwa kilowati iliyopatikana.
Inatoa ufanisi wa juu sana.
Utendaji unaopatikana unategemea ratiba ya jua, hali ya hewa, na kalenda.Kwa sababu hii, ni vigumu kujua ni nguvu gani za umeme tutaweza kupata kwa wakati fulani.Upungufu huu hutoweka pamoja na vyanzo vingine vya nishati, kama vile nyuklia au nishati ya kisukuku.
Kiasi cha nishati inachukua kutengeneza paneli ya jua.Kuzalisha paneli za photovoltaic kunahitaji nishati nyingi, mara nyingi kwa kutumia vyanzo vya nishati visivyoweza kurejeshwa kama vile makaa ya mawe.
Kwa upande mwingine, unapaswa kuzingatia faida za nishati ya jua:

Mawakili wake wanaunga mkono upunguzaji wa gharama na faida ya ufanisi kutokana na uchumi wa kiwango na uboreshaji wa teknolojia katika mifumo ya jua ya siku zijazo.
Kuhusu kutokuwepo kwa chanzo hiki cha nishati usiku, pia wanasema kwamba kilele cha juu cha matumizi ya umeme kinafikiwa wakati wa mchana, yaani, wakati wa uzalishaji wa juu wa nishati ya jua.
Ni chanzo cha nishati mbadala.Kwa maneno mengine, haina mwisho.
Ni nishati isiyo na uchafuzi wa mazingira: haitoi gesi chafu na, kwa hiyo, haichangia kuzidisha tatizo la mabadiliko ya hali ya hewa.
Mwandishi: Oriol Planas - Mhandisi wa Ufundi wa Viwanda