??nergie solaire
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L'??nergie solaire, rayonnante de lumi??re et la chaleur du soleil , a ??t?? exploit??e par l'homme depuis l'Antiquit?? en utilisant une gamme de technologies en constante ??volution. Technologies solaires comprennent chauffage solaire, l'??nergie solaire photovolta??que, l'??lectricit?? solaire thermique et architecture solaire, qui peut apporter des contributions consid??rables ?? r??soudre certains des probl??mes de l'??nergie les plus urgents dans le monde est confront?? aujourd'hui.
Les technologies solaires se caract??risent g??n??ralement que soit solaire passif ou solaire actif en fonction de la fa??on dont ils capturent, convertissent et distribuent l'??nergie solaire. Techniques solaires actifs comprennent l'utilisation de panneaux photovolta??ques et capteurs solaires thermiques pour exploiter l'??nergie. Techniques solaires passives autres ?? orienter un b??timent du Soleil, le choix des mat??riaux avec favorable masse thermique ou la lumi??re de dispersion des propri??t??s, et la conception des espaces circuler naturellement air.
En 2011, le Agence internationale de l'??nergie a d??clar?? que ??le d??veloppement de technologies ??nerg??tiques solaires abordables, propres et in??puisables aura d'??normes avantages ?? long terme. Il permettra d'accro??tre la s??curit?? ??nerg??tique des pays en se appuyant sur une ressource locale, in??puisable et surtout import-ind??pendante, am??liorer la durabilit??, r??duire la pollution, r??duire les co??ts de l'att??nuation du changement climatique , et de garder combustibles fossiles prix inf??rieurs autrement. Ces avantages sont mondiaux. Par cons??quent, les co??ts suppl??mentaires des mesures incitatives pour le d??ploiement rapide devraient ??tre consid??r??s comme des investissements d'apprentissage; ils doivent ??tre d??pens??s ?? bon escient et doivent ??tre largement partag??e ".
L'??nergie solaire
La Terre re??oit 174 petawatts (PW) du rayonnement solaire incident ( insolation) sup??rieure ?? la atmosph??re . Environ 30% est r??fl??chie vers l'espace tandis que le reste est absorb?? par les nuages, les oc??ans et les terres ??merg??es. Le spectre de la lumi??re solaire ?? la surface de la Terre est principalement r??parti entre le visible et gammes proche infrarouge avec une petite partie dans le proche ultraviolet .
La surface des terres, de la Terre oc??ans et de l'atmosph??re absorbent le rayonnement solaire, ce qui soul??ve leur temp??rature. L'air chaud contenant de l'eau ??vapor??e des oc??ans monte, ce qui provoque circulation atmosph??rique ou convection. Lorsque l'air atteint une haute altitude, o?? la temp??rature est faible, la vapeur d'eau se condense en nuages de pluie sur la surface de la Terre, qui terminent le cycle de l'eau . Le chaleur latente de condensation de l'eau amplifie convection, produire des ph??nom??nes atmosph??riques tels que le vent , cyclones et anti-cyclones. Lumi??re du soleil absorb??e par les oc??ans et les terres ??merg??es maintient la surface ?? une temp??rature moyenne de 14 ?? C. Par la photosynth??se des plantes vertes convertissent l'??nergie solaire en l'??nergie chimique, ce qui produit des aliments, du bois et la la biomasse ?? partir de combustibles fossiles qui sont d??riv??es.
| Flux solaires annuels et consommation d'??nergie humaine | |
|---|---|
| Solaire | 3850000 EJ |
| Vent | 2250 EJ |
| potentiel de la biomasse | 100-300 EJ |
| Consommation d'??nergie primaire (2009) | 510 EJ |
| Electricit?? (2009) | 62,5 EJ |
L'??nergie solaire totale absorb??e par l'atmosph??re, les oc??ans de la Terre et masses de terre est d'environ 3.850.000 exajoules (EJ) par an. En 2002, ce ??tait plus d'??nergie en une heure que le monde utilis?? dans un an. La photosynth??se capte environ 3000 EJ par an dans la biomasse. Le potentiel technique disponible ?? partir de la biomasse est de 100 ?? 300 EJ / an. La quantit?? d'??nergie solaire atteignant la surface de la plan??te est tellement vaste que, dans un an, il est environ deux fois plus que ne sera jamais obtenue ?? partir de toutes les ressources non renouvelables de la Terre de charbon, le p??trole, le gaz naturel et l'uranium extrait combin?? ,
L'??nergie solaire peut ??tre exploit??e ?? diff??rents niveaux ?? travers le monde, principalement en fonction de la distance de l'??quateur.
Applications de la technologie solaire
L'??nergie solaire se r??f??re principalement ?? l'utilisation de rayonnement solaire ?? des fins pratiques. Cependant, toutes les ??nergies renouvelables, autre que g??othermique et mar??e, tirent leur ??nergie du soleil.
Les technologies solaires se caract??risent g??n??ralement que soit passive ou active en fonction de la fa??on dont ils capturent, convertissent la lumi??re du soleil et de distribuer. Techniques solaires actifs utilisent des panneaux photovolta??ques, les pompes et ventilateurs pour convertir la lumi??re solaire en r??sultats utiles. Techniques solaires passives comprennent le choix des mat??riaux avec des propri??t??s thermiques favorables, la conception d'espaces qui circulent naturellement l'air, et le r??f??rencement de la position d'un b??timent au Soleil Technologies solaires actives accro??tre l'offre d'??nergie et sont consid??r??s comme technologies de c??t?? de l'offre, alors que les technologies solaires passives r??duisent le besoin des ressources de rechange et sont g??n??ralement consid??r??s comme les technologies ax??es sur la demande.
Architecture et urbanisme
La lumi??re du soleil a influenc?? la conception du b??timent depuis le d??but de l'histoire architecturale. Architecture solaire avanc??e et de planification urbaine m??thodes ont d'abord ??t?? utilis??s par les Grecs et Chinois, qui orient?? leurs b??timents vers le sud pour fournir la lumi??re et la chaleur.
Les caract??ristiques communes de architecture solaire passive sont l'orientation par rapport au Soleil, la proportion compact (une zone ?? faible rapport surface sur volume), ombrage s??lectifs (surplombs) et masse thermique. Lorsque ces caract??ristiques sont adapt??es au climat local et de l'environnement, ils peuvent produire des espaces bien ??clair??s qui restent dans une temp??rature confortable. de Socrate Megaron House est un exemple classique de conception solaire passive. Les approches les plus r??centes ?? l'utilisation de conception solaire mod??lisation informatique attachant ensemble ??clairage solaire, chauffage et syst??mes de ventilation dans une approche int??gr??e paquet de conception solaire. ??quipement solaire active tels que les pompes, les ventilateurs et les fen??tres commutables peut compl??ter conception passive et d'am??liorer les performances du syst??me.
??lots de chaleur urbains (ICU) sont des zones m??tropolitaines avec des temp??ratures plus ??lev??es que celle de l'environnement. Les temp??ratures plus ??lev??es sont le r??sultat d'une absorption accrue de la lumi??re solaire par des mat??riaux urbains comme l'asphalte et le b??ton, qui ont plus faibles alb??dos et plus capacit??s calorifiques que ceux dans le milieu naturel. Une m??thode simple de contrecarrer l'effet UHI est de peindre les b??timents et les routes blanches et planter des arbres. En utilisant ces m??thodes, un programme hypoth??tique ??des communaut??s fra??ches" dans Los Angeles a pr??vu que les temp??ratures urbaines pourraient ??tre r??duites d'environ 3 ?? C ?? un co??t estim?? ?? 1 milliard de dollars, donnant les prestations annuelles estimatives totales de 530 millions de dollars de la diminution de la climatisation co??ts et des ??conomies de soins de sant??.
Agriculture et l'horticulture
Agriculture et horticulture cherchent ?? optimiser la capture de l'??nergie solaire afin d'optimiser la productivit?? des plantes. Des techniques telles que les cycles de plantation chronom??tr??s, adapt?? orientation des rangs, des hauteurs d??cal??es entre les lignes et le m??lange des vari??t??s v??g??tales peuvent am??liorer les rendements des cultures. Alors que la lumi??re du soleil est g??n??ralement consid??r?? comme une ressource abondante, les exceptions soulignent l'importance de l'??nergie solaire ?? l'agriculture. Pendant les saisons de croissance courte du Petit Age Glaciaire , fran??ais et Fermiers anglais employ??es murs de fruits de maximiser la collecte de l'??nergie solaire. Ces murs ont agi comme des masses thermiques et acc??l??r?? la maturation des plantes en gardant au chaud. Murs de fruits pr??coces ont ??t?? construits perpendiculaire au sol et face au sud, mais au fil du temps, les murs en pente ont ??t?? d??velopp??s pour faire un meilleur usage de la lumi??re solaire. En 1699, Nicolas Fatio de Duillier m??me sugg??r?? d'utiliser un m??canisme de suivi qui pourrait pivoter pour suivre le Soleil Applications de l'??nergie solaire dans l'agriculture c??t?? de cultures en croissance comprennent pompage de l'eau, le s??chage des r??coltes, couvant des poussins et de s??chage du fumier de poulet. Plus r??cemment, la technologie a ??t?? adopt??e par Vinters, qui utilisent l'??nergie produite par des panneaux solaires pour alimenter pressoirs.
Serres convertissent la lumi??re solaire pour chauffer, permettant une production toute l'ann??e et la croissance (dans des environnements clos) des cultures de sp??cialit?? et autres plantes pas naturellement adapt??es au climat local. Serres primitifs ont ??t?? utilis??s en premier lors de l'??poque romaine ?? produire concombres toute l'ann??e pour l'empereur romain Tib??re. Les premi??res serres modernes ont ??t?? construits en Europe au 16??me si??cle pour garder les plantes exotiques ramen??s de l'??tranger explorations. Serres demeurent une partie importante de l'horticulture aujourd'hui, et des mat??riaux transparents en plastique ont ??galement ??t?? utilis??s dans le m??me sens dans polytunnels et minitunnels.
Transport et de reconnaissance
D??veloppement d'une voiture ?? ??nergie solaire a ??t?? un objectif de l'ing??nierie depuis les ann??es 1980. Le World Solar Challenge est une course de voiture solaire semestrielle, o?? les ??quipes des universit??s et des entreprises en concurrence sur 3021 km (1877 km) ?? travers le centre de l'Australie Darwin ?? Adelaide . En 1987, quand il a ??t?? fond??, la vitesse moyenne du vainqueur ??tait de 67 kilom??tres par heure (42 mph) et en 2007, la vitesse moyenne du vainqueur se ??tait am??lior??e ?? 90,87 kilom??tres ?? l'heure (56,46 mph). Le North American Solar Challenge et planifi??e Solar Challenge en Afrique du Sud sont comparables comp??titions qui refl??tent un int??r??t international dans l'ing??nierie et le d??veloppement de v??hicules ?? ??nergie solaire.
Certains v??hicules utilisent des panneaux solaires pour la puissance auxiliaire, comme pour la climatisation, de garder la fra??cheur ?? l'int??rieur, r??duisant ainsi la consommation de carburant.
En 1975, le premier bateau solaire pratique a ??t?? construit en Angleterre. En 1995, les bateaux de passagers int??grant des panneaux photovolta??ques ont commenc?? ?? appara??tre et sont maintenant largement utilis??s. En 1996, Kenichi Horie a fait la premi??re travers??e ?? ??nergie solaire de l'oc??an Pacifique, et le catamaran sun21 fait la premi??re travers??e ?? ??nergie solaire de l'oc??an Atlantique ?? l'hiver 2006-2007. Il ya des plans pour le tour du monde en 2010.
En 1974, le sans pilote Astroflight Lever avion a fait le premier vol solaire. Le 29 Avril 1979, le Riser solaire fait le premier vol dans une ??nergie solaire, enti??rement contr??l??, homme portant machine volante, atteignant une altitude de 40 pieds (12 m). En 1980, le Gossamer Penguin a fait les premiers vols pilot??s propuls?? uniquement par l'??nergie photovolta??que. Il a rapidement ??t?? suivi par le Solar Challenger qui a travers?? la Manche en Juillet 1981. En 1990, Eric Raymond Scott dans 21 houblon a vol?? de la Californie ?? la Caroline du Nord en utilisant l'??nergie solaire. D??veloppements puis retourn??s aux v??hicules a??riens sans pilote (UAV) avec le Pathfinder (1997) et suivantes dessins, aboutissant ?? la Helios qui a ??tabli le record d'altitude pour un avion non-roquettes ?? 29 524 m??tres (96 864 pieds) en 2001. Le Zephyr, d??velopp?? par BAE Systems , est le dernier d'une ligne de avion solaire record, faisant un vol de 54 heures en 2007, et les vols de long mois sont envisag??es d'ici 2010.
Un solaire ballon est un ballon noir qui est rempli avec de l'air ordinaire. Comme la lumi??re du soleil brille sur le ballon, l'air est ?? l'int??rieur chauff?? et dilat?? provoquant une hausse force de flottabilit??, un peu comme un chauff?? artificiellement ballon ?? air chaud . Certains ballons solaires sont assez grands pour le vol humain, mais l'usage est g??n??ralement limit?? au march?? du jouet que la surface de la zone ratio charge utile-poids est relativement ??lev??.
Daylighting
L'histoire de l'??clairage est domin?? par l'utilisation de la lumi??re naturelle. Les Romains ont reconnu un droit ?? la lumi??re d??s le 6??me si??cle et le droit anglais ??cho ces jugements avec la Loi sur la prescription de 1832. Au 20e si??cle artificielle l'??clairage est devenu la principale source de techniques d'??clairage int??rieur et l'??clairage naturel, mais des solutions d'??clairage solaires hybrides sont des fa??ons de r??duire la consommation d'??nergie.
syst??mes d'??clairage naturel collectent et distribuent la lumi??re du soleil pour fournir un ??clairage int??rieur. Cette technologie passive compense directement la consommation d'??nergie en rempla??ant l'??clairage artificiel, et indirectement compense la consommation d'??nergie non-solaire en r??duisant la n??cessit?? de climatisation. Bien que difficile ?? quantifier, l'utilisation de l'??clairage naturel offre ??galement des avantages physiologiques et psychologiques par rapport ?? ??clairage artificiel. conception de l'??clairage naturel implique une s??lection rigoureuse des types de fen??tres, de tailles et l'orientation; dispositifs d'ombrage ext??rieurs peuvent ??tre consid??r??s ainsi. Arbres ?? feuilles caduques aux extr??mit??s est et ouest des b??timents offrent de l'ombre en ??t?? et ne bloquent pas le soleil en hiver. Les caract??ristiques individuelles comprennent toits en dents de scie, fen??tres claire-voie, ??tag??res lumineuses, lucarnes et tubes lumineux. Ils peuvent ??tre incorpor??s dans les structures existantes, mais sont plus efficaces lorsqu'ils sont int??gr??s dans un paquet de conception solaire qui tient compte des facteurs tels que ??blouissement, le flux de chaleur et temps d'utilisation. Lorsque les fonctionnalit??s ??clairage naturel sont correctement appliqu??es, elles peuvent r??duire les besoins en ??nergie li??es ?? l'??clairage de 25%.
??clairage solaire hybride (HSL) est un m??thode solaire actif de fournir un ??clairage int??rieur. syst??mes de NSL recueillent la lumi??re du soleil en utilisant des miroirs de focalisation qui suivre le soleil et utiliser des fibres optiques pour transmettre ?? l'int??rieur du b??timent pour compl??ter l'??clairage conventionnel. Dans les applications de plain-pied ces syst??mes sont capables de transmettre 50% de la lumi??re directe du soleil re??ue.
Les lampes solaires qui chargent pendant la journ??e et se allument au cr??puscule sont une vue commune le long des all??es. Lanternes solaires charg??es sont devenus populaires dans les pays en d??veloppement o?? ils fournissent une alternative plus s??re et moins co??teux de lampes ?? p??trole.
Bien que l'heure d'??t?? est promu comme un moyen d'utiliser la lumi??re du soleil pour ??conomiser l'??nergie, la recherche r??cente rapporte des r??sultats contradictoires: plusieurs ??tudes rapportent des ??conomies, mais aussi de nombreux sugg??rent pas d'effet ou m??me une perte nette, en particulier lorsque la consommation d'essence est prise en compte. La consommation d'??lectricit?? est fortement influenc??e par la g??ographie, le climat et l'??conomie, ce qui rend difficile de g??n??raliser ?? partir des ??tudes uniques.
Solaire thermique
Technologies solaires thermiques peuvent ??tre utilis??s pour le chauffage de l'eau, le chauffage, le refroidissement de l'espace et la production de chaleur de processus.
Chauffage de l'eau
Syst??mes de chauffe-eau solaires utilisent la lumi??re solaire pour chauffer l'eau. Dans les latitudes g??ographiques faibles (inf??rieures ?? 40 degr??s) de 60 ?? 70% de l'utilisation d'eau chaude sanitaire avec des temp??ratures jusqu'?? 60 ?? C peuvent ??tre fournies par les syst??mes de chauffage solaire. Les types les plus communs de chauffe-eau solaires sont ??vacu??s capteurs ?? tubes (44%) et les capteurs vitr??s plats de la plaque (34%) g??n??ralement utilis??s pour l'eau chaude sanitaire; et de capteurs de plastique non vitr??s (21%) principalement utilis??es pour chauffer les piscines.
En 2007, la capacit?? totale install??e de syst??mes solaires ?? eau chaude est d'environ 154 GW. La Chine est le leader mondial dans leur d??ploiement avec 70 GW install??s en 2006 et un objectif ?? long terme de 210 GW d'ici 2020. Isra??l et Chypre sont les leaders par habitant dans l'utilisation des syst??mes de chauffe-eau solaires avec plus de 90% des foyers qui les utilisent . Aux ??tats-Unis, le Canada et l'Australie chauffage des piscines est l'application dominante d'eau chaude solaire avec une capacit?? install??e de 18 GW en 2005.
Chauffage, climatisation et de ventilation
Aux Etats-Unis, syst??mes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) repr??sentent 30% (4,65 EJ) de l'??nergie utilis??e dans les b??timents commerciaux et pr??s de 50% (10,1 EJ) de l'??nergie utilis??e dans les immeubles r??sidentiels. Technologies de chauffage, de refroidissement et de ventilation solaires peuvent ??tre utilis??s pour compenser une partie de cette ??nergie.
La masse thermique est tout mat??riau qui peut ??tre utilis?? pour stocker la chaleur la chaleur du soleil dans le cas de l'??nergie solaire. Mat??riaux thermiques communs de masse comprennent pierre, le ciment et l'eau. Historiquement, ils ont ??t?? utilis??s dans des climats arides ou les r??gions temp??r??es chaudes de maintenir les b??timents frais en absorbant l'??nergie solaire pendant la journ??e et rayonnant la chaleur stock??e dans l'atmosph??re plus frais la nuit. Cependant, ils peuvent ??tre utilis??s dans les zones temp??r??es froides pour maintenir la chaleur ainsi. La taille et l'emplacement de la masse thermique d??pendent de plusieurs facteurs tels que le climat, l'??clairage naturel et d'ombrage conditions. Lorsqu'il est correctement int??gr??e, la masse thermique maintient la temp??rature de l'espace dans une gamme confortable et r??duit le besoin de chauffage d'appoint et de refroidissement.
Une chemin??e solaire (thermique ou d'une chemin??e, dans ce contexte) est un syst??me de ventilation passive solaire compos?? d'un arbre vertical reliant l'int??rieur et l'ext??rieur d'un b??timent. Comme la chemin??e se r??chauffe, l'air int??rieur est chauff?? provoquant une courant ascendant qui aspire l'air ?? travers le b??timent. La performance peut ??tre am??lior??e en utilisant des mat??riaux de vitrage et la masse thermique d'une mani??re qui imite les serres.
Arbres ?? feuilles caduques et les plantes ont ??t?? promus comme un moyen de contr??ler le chauffage solaire et de refroidissement. Quand il est plant?? sur le c??t?? sud du b??timent, leurs feuilles fournissent de l'ombre pendant l'??t??, tandis que les membres nus laissent passer la lumi??re pendant l'hiver. Depuis nus, arbres sans feuilles ombre 01/03 ?? 01/02 du rayonnement solaire incident, il ya un ??quilibre entre les avantages de l'ombre en ??t?? et la perte correspondante de chauffage en hiver. Dans les climats avec des charges de chauffage importants, arbres ?? feuilles caduques devraient pas ??tre plant??s sur le c??t?? sud d'un b??timent car ils vont interf??rer avec l'hiver disponibilit?? solaire. Ils peuvent, toutefois, ??tre utilis??s sur les c??t??s est et ouest de fournir un degr?? de l'ombre en ??t?? sans affecter sensiblement le gain solaire en hiver.
Traitement de l'eau
Distillation solaire peut ??tre utilis?? pour faire une solution saline ou potable de l'eau saum??tre. L'instance d'abord enregistr?? de ce ??tait par les alchimistes arabes du 16??me si??cle. Un projet de distillation solaire ?? grande ??chelle a ??t?? construit en 1872 dans la chilienne ville mini??re de Las Salinas. L'usine, qui avait une superficie de collecte solaire de 4700 m 2, pourrait produire jusqu'?? 22 700 L par jour et exploit?? pendant 40 ans. Individuel encore mod??les comprennent une seule pente, double-pente (ou de type ?? effet de serre), vertical, conique, amortisseur invers??, multi-m??che, et l'effet multiple. Ces alambics peuvent fonctionner en mode passif, actifs, ou hybrides. Alambics Double-pente sont les plus ??conomiques ?? des fins domestiques d??centralis??s, tandis que plusieurs unit??s d'effets actifs sont plus appropri??s pour des applications ?? grande ??chelle.
Eau solaire d??sinfection (SODIS) consiste ?? exposer en plastique rempli d'eau poly??thyl??ne t??r??phtalate (PET) des bouteilles ?? la lumi??re du soleil pendant plusieurs heures. Les temps d'exposition varient selon le temps et le climat depuis un minimum de six heures ?? deux jours dans des conditions totalement couvert. Il est recommand?? par l' Organisation mondiale de la sant?? comme une m??thode viable pour le traitement de l'eau des m??nages et l'entreposage s??curitaire. Plus de deux millions de personnes dans les pays en d??veloppement utilisent cette m??thode pour leur eau potable par jour.
L'??nergie solaire peut ??tre utilis?? dans un ??tang de stabilisation de l'eau pour traiter gaspiller l'eau sans produits chimiques ou de l'??lectricit??. Un autre avantage est que l'environnement algues se d??veloppent dans des ??tangs et consomment du dioxyde de carbone dans la photosynth??se, bien que les algues peuvent produire des produits chimiques toxiques qui rendent l'eau inutilisable.
Cuisine
Les cuisini??res solaires utilisent la lumi??re solaire pour la cuisson, de s??chage et la pasteurisation. Ils peuvent ??tre regroup??s en trois grandes cat??gories: les cuisini??res de bo??te, cuisini??res et cuisini??res du panneau r??flecteur. Le cuiseur solaire simple est la cuisini??re de bo??te de premiers construit par Horace de Saussure en 1767. Une bo??te de base se compose d'un four contenant isol?? avec un couvercle transparent. Il peut ??tre utilis?? efficacement avec un ciel partiellement couvert et g??n??ralement atteindre des temp??ratures de 90 ?? 150 ?? C. Les fours ?? panneaux utilisent un panneau r??fl??chissant au soleil sur un conteneur isotherme et atteindre des temp??ratures comparables ?? cuisini??res de bo??te. cuiseurs r??flecteurs utilisent diff??rentes g??om??tries de concentration (plat, creux, miroirs de Fresnel) pour focaliser la lumi??re sur un r??cipient de cuisson. Ces cuisini??res atteignent des temp??ratures de 315 ?? C et au-dessus, mais ont besoin de lumi??re directe pour fonctionner correctement et doivent ??tre repositionn??s pour suivre le Soleil
Le bol solaire est une technologie de concentration employ??e par la cuisine solaire au Auroville, dans Tamil Nadu, en Inde , o?? un r??flecteur sph??rique fixe focalise la lumi??re le long d'une ligne perpendiculaire ?? la surface int??rieure de la sph??re, et un syst??me de commande par ordinateur d??place le r??cepteur ?? couper cette ligne. La vapeur est produite dans le r??cepteur, ?? des temp??ratures atteignant 150 ?? C et ensuite utilis?? pour la chaleur du proc??d?? dans la cuisine.
Un r??flecteur d??velopp?? par Wolfgang Scheffler en 1986 est utilis?? dans de nombreuses cuisines solaires. R??flecteurs Scheffler sont antennes paraboliques flexibles qui combinent des aspects de creux et de la tour de puissance concentrateurs. Le rep??rage polaire est utilis?? pour suivre course quotidienne du soleil et la courbure du r??flecteur est ajust?? des variations saisonni??res de l'angle d'incidence de la lumi??re du soleil. Ces r??flecteurs peuvent atteindre des temp??ratures de 450 ?? 650 ?? C et avoir un point focal fixe, ce qui simplifie la cuisson. Plus grand syst??me de r??flecteur Scheffler au monde ?? Abu Road, Rajasthan, en Inde est capable de cuisson jusqu'?? 35 000 repas par jour. En 2008, plus de 2 000 grandes cuisini??res Scheffler avaient ??t?? construites dans le monde entier.
Chaleur de process
Technologies solaires ?? concentration, tels que antenne parabolique, creux et des r??flecteurs Scheffler peuvent fournir de la chaleur de processus pour les applications commerciales et industrielles. Le premier syst??me commercial ??tait le Projet solaire totale d'??nergie (STEP) ?? Shenandoah, G??orgie, Etats-Unis o?? un champ de 114 antennes paraboliques a fourni 50% de la production de chaleur industrielle, la climatisation et les exigences ??lectriques pour une usine de v??tements. Ce syst??me de cog??n??ration raccord??e au r??seau fourni 400 kW d'??lectricit?? ainsi que l'??nergie thermique sous forme de 401 kW vapeur et 468 kW eau glac??e, et a eu une heure de la charge de pointe stockage thermique.
??tangs d'??vaporation sont mares peu profondes qui se concentrent solides dissous par ??vaporation. L'utilisation des bassins d'??vaporation pour obtenir le sel de l'eau de mer est l'une des applications les plus anciens de l'??nergie solaire. Utilisations modernes comprennent concentration de solutions de saumure utilis??s dans les mines de lixiviation et la suppression solides dissous provenant des flux de d??chets.
V??tements lignes, clotheshorses, et des v??tements racks v??tements secs par ??vaporation par le vent et la lumi??re du soleil sans consommer d'??lectricit?? ou de gaz. Dans certains Etats de la l??gislation des ??tats-Unis prot??ge le ??droit ?? s??cher" v??tements.
Collecteurs non vitr??s transpir?? (UTC) sont les murs de soleil face perfor??es utilis??es pour le pr??chauffage de l'air de ventilation. UTC peuvent ??lever la temp??rature de l'air entrant ?? 22 ?? C et de fournir des temp??ratures de sortie de 45 ?? 60 ?? C. La courte p??riode de r??cup??ration de collectionneurs transpir?? (3-12 ans) eux une alternative plus rentable que les syst??mes de collecte vitrage fait. En 2003, plus de 80 syst??mes avec une zone de collecteur combin?? de 35 000 m 2 avait ??t?? install?? dans le monde entier, y compris un collecteur 860 m 2 dans Costa Rica utilis?? pour le s??chage des grains de caf?? et un collecteur 1300 m 2 dans Coimbatore, en Inde utilis?? pour le s??chage soucis.
La production d'??lectricit??
L'??nergie solaire est la conversion du rayonnement solaire en ??lectricit?? , soit directement ?? l'aide photovolta??que (PV), ou indirectement en utilisant l'??nergie solaire concentr??e (CSP). Syst??mes CSP utilisent des lentilles ou des miroirs et des syst??mes de suivi pour concentrer une grande partie de la lumi??re du soleil en un petit faisceau. PV convertit la lumi??re en courant ??lectrique en utilisant la effet photo??lectrique.
Centrales CSP commerciaux ont ??t?? d??velopp??s dans les ann??es 1980. Depuis 1985, la 354 MW ?? terme L'installation SEGS CSP, dans le d??sert de Mojave en Californie, est la plus grande centrale solaire dans le monde. Autres grandes centrales CSP comprennent les 150 MW Centrale solaire de Solnova et 100 MW Andasol centrale solaire, ?? la fois en Espagne. Le 250 MW Agua Caliente projet solaire, aux ??tats-Unis, et 214 MW Charanka parc solaire en Inde , sont les de plus grand installations photovolta??ques. Projets solaires de plus de 1 GW sont en cours d'??laboration, mais la plupart des syst??mes photovolta??ques sont d??ploy??es dans de petits tableaux sur le toit de moins de 5 kW, qui sont connect??s au r??seau en utilisant la facturation nette et / ou un tarif de rachat.
L'??nergie solaire concentr??e
Concentration de l'??nergie solaire (CSP) syst??mes utilisent des lentilles ou des miroirs et des syst??mes de suivi pour concentrer une grande partie de la lumi??re du soleil en un petit faisceau. La chaleur concentr??e est ensuite utilis?? comme source de chaleur pour une centrale ??lectrique conventionnelle. Une large gamme de technologies de concentration existe; les plus d??velopp??s sont les capteurs cylindro-paraboliques, le Fresnel lin??aire concentrer r??flecteur, le plat Stirling et la tour de l'??nergie solaire. Diverses techniques sont utilis??es pour suivre le soleil et concentrer la lumi??re. Dans tous ces syst??mes, un le fluide de travail est chauff?? par le rayonnement solaire concentr??, et est ensuite utilis?? pour la production d'??lectricit?? ou de stockage d'??nergie.
Photovolta??que
Un pile solaire, ou cellule photovolta??que (PV), est un dispositif qui convertit la lumi??re en courant ??lectrique en utilisant le effet photo??lectrique. La premi??re cellule solaire a ??t?? construite en Charles Fritts dans les ann??es 1880. En 1931, un ing??nieur allemand, le Dr Bruno Lange, a d??velopp?? une cellule photo ?? l'aide s??l??niure d'argent ?? la place de oxyde de cuivre. Bien que le prototype s??l??nium cellules converties moins de 1% de la lumi??re incidente en ??lectricit??, ?? la fois Ernst Werner von Siemens et James Clerk Maxwell ont reconnu l'importance de cette d??couverte. Suite aux travaux de Russell Ohl dans les ann??es 1940, des chercheurs Gerald Pearson, Calvin Fuller et Daryl Chapin cr???? le silicium cellule solaire en 1954. Ces premi??res cellules solaires co??tent 286 USD / watt et ont atteint des rendements de 4,5 ?? 6%. En 2012 l'efficacit?? disponibles d??passent 20% et le maximum d'efficacit?? de l'??nergie photovolta??que de recherche est de plus de 40%.
Autres
Outre la puissance et l'??nergie photovolta??que solaire concentr??e, il ya d'autres techniques utilis??es pour l'??lectricit?? produite ?? partir de l'??nergie solaire. Ceux-ci comprennent:
- Dye-sensitized_solar_cells,
- Concentrateurs solaires luminescents (un type de cellules photovolta??ques concentr??s ou technologie CPV),
- Biohybrides cellules solaires,
- syst??mes Thermionic ??mission de photons renforc??e
la production de carburant
Processus chimiques solaires utilisent l'??nergie solaire pour conduire des r??actions chimiques. Ces processus compens??s ??nergie qui autrement viendrait d'une source de combustible fossile et peut aussi convertir l'??nergie solaire en combustibles stockables et transportable. Solaires induite par des r??actions chimiques peuvent ??tre divis??es en thermochimique ou photochimique. Une vari??t?? de carburants peut ??tre produit par photosynth??se artificielle. La chimie catalytique multielectron impliqu?? dans la fabrication des combustibles ?? base de carbone (tels que le methanol ) de r??duction de dioxyde de carbone est difficile; une alternative possible est l'hydrog??ne production de protons, bien que l'utilisation d'eau comme source d'??lectrons (comme le font les plantes) n??cessite la ma??trise de l'oxydation de multielectron de deux mol??cules d'eau de l'oxyg??ne mol??culaire. Certains ont envisag?? de travailler centrales ?? combustibles solaires dans les r??gions m??tropolitaines c??ti??res en 2050- la scission de l'eau de mer fournir de l'hydrog??ne ?? courir ?? travers des piles ?? combustible des centrales ??lectriques adjacentes et l'eau pure sous-produit va directement dans le r??seau d'aqueduc municipal.
technologies de production d'hydrog??ne ??t?? un domaine important de la recherche chimique solaire depuis les ann??es 1970. Mis ?? part l'??lectrolyse entra??n??e par les cellules photovolta??ques ou photochimiques, plusieurs proc??d??s thermochimiques ont ??galement ??t?? explor??es. Un tel itin??raire utilise des concentrateurs pour d??composer l'eau en oxyg??ne et hydrog??ne ?? des temp??ratures ??lev??es (2300-2600 ?? C). Une autre approche utilise la chaleur de concentrateurs solaires pour conduire le reformage ?? la vapeur du gaz naturel augmentant ainsi le rendement global de l'hydrog??ne par rapport aux m??thodes classiques de reformage. Cycles thermochimiques caract??ris??es par la d??composition et la r??g??n??ration des r??actifs pr??sentent une autre avenue pour la production d'hydrog??ne. Le processus SOLZINC cours de d??veloppement au Institut Weizmann utilise un four solaire de 1 MW ?? se d??composer l'oxyde de zinc (ZnO) ?? des temp??ratures sup??rieures ?? 1200 ?? C. Cette r??action produit initial zinc pur, qui peut ensuite ??tre mis ?? r??agir avec l'eau pour produire de l'hydrog??ne.
m??thodes de stockage de l'??nergie
Syst??mes de masse thermique peuvent stocker l'??nergie solaire sous forme de chaleur ?? des temp??ratures localement utiles pour tous les jours ou dur??es de saison. Syst??mes de stockage thermique utilisent g??n??ralement des mat??riaux facilement disponibles avec haute capacit??s thermiques sp??cifiques tels que l'eau, la terre et la pierre. Des syst??mes bien con??us peuvent r??duire la demande de pointe, Time Shift d'utilisation ?? heures creuses et de r??duire les exigences globales de chauffage et de refroidissement.
Les mat??riaux ?? changement de phase tel que la cire de paraffine et de sel de Glauber sont un autre support de stockage thermique. Ces mat??riaux sont peu co??teux, facilement disponibles, et peuvent fournir des temp??ratures localement utiles (environ 64 ?? C). Le "Dover House" (en Dover, Massachusetts) ??tait le premier ?? utiliser le syst??me de chauffage de sel de Glauber, en 1948.
L'??nergie solaire peut ??tre stock?? ?? des temp??ratures ??lev??es en utilisant sels fondus. Les sels sont un support de stockage efficaces parce qu'ils sont ?? faible co??t, d'une capacit?? de chaleur sp??cifique ??lev??e et peut fournir de la chaleur ?? des temp??ratures compatibles avec les syst??mes ??lectriques conventionnelles. Le Deux solaire utilis?? cette m??thode de stockage d'??nergie, ce qui permet de stocker 1,44 TJ dans son 68 m 3 r??servoir de stockage avec une efficacit?? de stockage annuel d'environ 99%.
Hors r??seau des syst??mes photovolta??ques ont traditionnellement utilis?? batteries rechargeables pour stocker l'??lectricit?? exc??dentaire. Avec les syst??mes reli??s au r??seau, l'??lectricit?? exc??dentaire peut ??tre envoy?? ?? la transmission grille, tandis que l'??lectricit?? de la grille standard peut ??tre utilis?? pour couvrir les d??ficits. Programmes net de mesure donnent syst??mes domestiques un cr??dit pour l'??lectricit?? qu'ils offrent ?? la grille. Ce est souvent l??galement assur??e par ??reculer?? le compteur ?? chaque fois que la maison produit plus d'??lectricit?? qu'il ne en consomme. Si l'utilisation nette d'??lectricit?? est en dessous de z??ro, l'utilitaire est n??cessaire pour payer pour le suppl??ment au m??me rythme que les consommateurs qu'ils facturent. D'autres approches juridiques impliquent l'utilisation de deux m??tres, pour mesurer l'??lectricit?? consomm??e par rapport ?? l'??lectricit?? produite. Ceci est moins fr??quent en raison de l'augmentation de co??t de l'installation du deuxi??me compteur.
?? accumulation par pompage magasins d'hydro??lectricit?? ??nergie sous forme d'eau pomp??e lorsque l'??nergie est disponible ?? partir d'un r??servoir d'??l??vation inf??rieure ?? une altitude plus ??lev??e. L'??nergie est r??cup??r??e lorsque la demande est forte en lib??rant l'eau ?? courir ?? travers un g??n??rateur hydro??lectrique.
D??veloppement, le d??ploiement et l'??conomie
Commen??ant par la flamb??e des charbon usage qui a accompagn?? la r??volution industrielle , la consommation d'??nergie n'a cess?? de transition ?? partir de bois et de la biomasse pour les combustibles fossiles . Le d??veloppement rapide de technologies solaires ?? partir dans les ann??es 1860 a ??t?? tir??e par une attente que le charbon allait bient??t devenir rares. Cependant le d??veloppement des technologies solaires a stagn?? au d??but du 20e si??cle dans le visage de l'augmentation de la disponibilit??, de l'??conomie, et l'utilit?? de charbon et de p??trole .
L' embargo p??trolier de 1973 et 1979 crise de l'??nergie a entra??n?? une r??organisation des politiques ??nerg??tiques dans le monde et a attir?? l'attention renouvel??e au d??veloppement de technologies solaires. Strat??gies de d??ploiement ax??s sur les programmes d'incitation tels que le Programme d'utilisation photovolta??que f??d??ral aux ??tats-Unis et le Programme de Sunshine au Japon. D'autres efforts comprenaient la cr??ation d'installations de recherche aux ??tats-Unis (SERI, maintenant NREL), le Japon ( NEDO), et Allemagne ( Institut Fraunhofer pour les syst??mes d'??nergie solaire ISE).
Chauffe-eau solaires commerciales ont commenc?? ?? appara??tre aux Etats-Unis dans les ann??es 1890. Ces systèmes ont vu l'utilisation de plus en plus jusqu'à ce que les années 1920, mais ont été progressivement remplacés par des moins chers et plus fiables combustibles de chauffage. Comme avec le photovoltaïque, le chauffage solaire de l'eau a attiré une attention renouvelée à la suite des chocs pétroliers dans les années 1970, mais l'intérêt calmée dans les années 1980 en raison des prix du pétrole en baisse. Développement dans le secteur du chauffage solaire de l'eau a progressé de façon constante tout au long des années 1990 et les taux de croissance ont atteint en moyenne 20% par an depuis 1999. Bien que généralement sous-estimé, le chauffage solaire de l'eau et le refroidissement est de loin la technologie solaire la plus largement déployée avec une capacité estimée de 154 GW 2007.
Le Agence internationale de l'énergie a déclaré que l'énergie solaire peut apporter des contributions considérables à résoudre certains des problèmes les plus urgents dans le monde est confronté aujourd'hui:
Le développement des technologies de l'énergie solaire abordable, inépuisables et propres aura d'énormes avantages à long terme. Il permettra d'accroître la sécurité énergétique de pays à travers le recours à une ressource locale, inépuisable et surtout import-indépendante, améliorer la durabilité, de réduire la pollution, réduire les coûts de l'atténuation du changement climatique, et de maintenir les prix des combustibles fossiles plus faible que le contraire. Ces avantages sont mondiaux. Par cons??quent, les co??ts suppl??mentaires des mesures incitatives pour le d??ploiement rapide devraient ??tre consid??r??s comme des investissements d'apprentissage; ils doivent être dépensés à bon escient et doivent être largement partagée.
En 2011, le Agence internationale de l'énergie a déclaré que les technologies d'énergie solaire tels que les panneaux photovoltaïques, les chauffe-eau solaires et de centrales construites avec des miroirs pourraient fournir un tiers de l'énergie dans le monde d'ici à 2060 si les politiciens engagent à limiter le changement climatique . L'énergie du soleil pourrait jouer un rôle clé dans de-carbonisation de l'économie mondiale aux côtés de l'amélioration de l'efficacité énergétique et d'imposer des coûts sur les gaz à effet de serre émetteurs. «La force de l'énergie solaire est l'incroyable variété et la flexibilité des applications, de la petite échelle à grande échelle».
Nous avons prouvé que ... après nos magasins de pétrole et de charbon sont épuisés la race humaine peut recevoir un pouvoir illimité à partir des rayons du soleil.- Frank Shuman,New York Times 2 Juillet 1916
Normes ISO
Le Organisation internationale de normalisation a établi un certain nombre de normes relatives aux équipements de l'énergie solaire. Par exemple, la norme ISO 9050 concerne le verre dans le bâtiment alors que l'ISO 10217 concerne les matériaux utilisés dans les chauffe-eau solaires.
