Ứng dụng hệ thống điện năng lượng mặt trời

Một số ứng dụng chính của năng lượng mặt trời như sau: Bình nước nóng bằng năng lượng mặt trời, làm nóng mặt trời các tòa nhà, chưng cất năng lượng mặt trời; máy bơm năng lượng mặt trời, máy sấy năng lượng mặt trời các sản phẩm nông nghiệp và động vật, trạm năng lượng mặt trời; nấu ăn bằng năng lượng mặt trời, sản xuất năng lượng mặt trời, sản xuất nhiệt điện mặt trời.

Bình nước nóng năng lượng mặt trời:

Một bộ phận làm nóng nước bằng năng lượng mặt trời bao gồm một bộ thu kim loại tấm phẳng màu đen với một ống kim loại liên quan hướng về phía mặt trời. Bộ thu tấm có nắp thủy tinh trong suốt ở trên và một lớp cách nhiệt bên dưới nó.

Các ống kim loại của bộ thu được nối với nhau bằng một đường ống đến một bể cách nhiệt lưu trữ nước nóng trong những ngày nhiều mây. Bộ thu hấp thụ bức xạ mặt trời và truyền nhiệt cho nước lưu thông qua ống hoặc bằng trọng lực hoặc bằng máy bơm.

Nước nóng này được cung cấp cho bể chứa thông qua các ống kim loại liên quan. Hệ thống sưởi ấm nước này thường được sử dụng trong các khách sạn, nhà khách, nhà nghỉ du lịch, bệnh viện, căng tin cũng như các đơn vị trong nước và công nghiệp.

Hệ thống sưởi năng lượng mặt trời của các tòa nhà:

Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để sưởi ấm không gian của các tòa nhà theo nhiều cách cụ thể là:

– Thu thập bức xạ mặt trời bằng một số yếu tố của chính tòa nhà, tức là năng lượng mặt trời được đưa trực tiếp vào tòa nhà thông qua các cửa sổ lớn hướng về phía Nam.

– Sử dụng các bộ thu năng lượng mặt trời riêng biệt có thể làm nóng nước hoặc không khí hoặc các thiết bị lưu trữ có thể tích lũy năng lượng mặt trời thu được để sử dụng vào ban đêm và trong những ngày khắc nghiệt.

Khi tòa nhà cần nhiệt từ các bộ thu hoặc thiết bị lưu trữ này, nhiệt được truyền bằng các thiết bị thông thường như quạt, ống dẫn, cửa thoát khí, bộ tản nhiệt và thanh ghi khí nóng, vv để làm nóng không gian sống của tòa nhà.

Khi tòa nhà không cần nhiệt, không khí nóng hoặc nước từ bộ thu có thể được chuyển đến thiết bị lưu trữ nhiệt như bình chứa nước cách nhiệt tốt hoặc vật liệu giữ nhiệt khác. Đối với những ngày khắc nghiệt, một hệ thống sưởi ấm phụ trợ sử dụng gas, dầu hoặc điện được yêu cầu như một hệ thống dự phòng.

Trạm lưu trữ mặt trời:

Ở các khu vực bán và ven biển khô cằn có sự khan hiếm nước uống. Ánh sáng mặt trời dồi dào ở những khu vực này có thể được sử dụng để chuyển đổi nước mặn thành nước cất có thể uống được bằng phương pháp chưng cất mặt trời. Trong phương pháp này, bức xạ mặt trời được thừa nhận thông qua một lớp phủ thủy tinh kín khí trong suốt vào một bể đen nông có chứa nước muối.

Bức xạ mặt trời đi qua các nắp và được hấp thụ và chuyển thành nhiệt trong bề mặt bị đen làm cho nước bay hơi khỏi nước muối (nước muối không tinh khiết). Hơi được tạo ra được ngưng tụ để tạo thành nước tinh khiết trong phần bên trong mát mẻ của mái nhà.

Nước ngưng tụ chảy xuống mái dốc và được thu gom trong các máng đặt dưới đáy và từ đó vào bể chứa nước để cung cấp nước cất có thể uống được ở những nơi khan hiếm. Trong các trường đại học, phòng thí nghiệm khoa học trường học; phòng thí nghiệm quốc phòng, bơm xăng, bệnh viện và các ngành công nghiệp dược phẩm. Mỗi lít nước cất chi phí thu được từ hệ thống này rẻ hơn nước cất thu được từ các quá trình dựa trên năng lượng điện khác.

Máy bơm năng lượng mặt trời:

Trong khi sử dụng máy bơm năng lượng mặt trời; thì năng lượng được tạo ra bởi năng lượng mặt trời được sử dụng để bơm nước cho mục đích tưới tiêu. Yêu cầu bơm nước là lớn nhất trong những tháng mùa hè nóng bức trùng với bức xạ mặt trời tăng lên trong giai đoạn này.

Vì vậy phương pháp này phù hợp nhất cho mục đích tưới tiêu. Trong thời kỳ thời tiết khắc nghiệt khi bức xạ mặt trời thấp thì yêu cầu bơm nước cũng tương đối ít hơn. Do tổn thất thoát hơi nước từ cây trồng cũng thấp.

Máy sấy năng lượng mặt trời

Đây là một phương pháp truyền thống sử dụng năng lượng mặt trời để sấy khô các sản phẩm nông nghiệp và động vật. Các sản phẩm nông nghiệp được sấy khô trong một máy sấy tủ đơn giản bao gồm một hộp cách nhiệt ở đế, sơn màu đen ở mặt trong và được phủ một tấm kính trong suốt nghiêng.

Ở chân đế và trên cùng của các lỗ thông gió hai bên được cung cấp để tạo điều kiện cho luồng không khí đi qua vật liệu sấy được đặt trên các khay đục lỗ bên trong tủ. Những khay hoặc giá đỡ được đục lỗ này được thiết kế cẩn thận để cung cấp khả năng tiếp xúc có kiểm soát với bức xạ mặt trời.

Hiệu quả đem lại từ việc sấy bằng năng lượng mặt trời

Sấy bằng năng lượng mặt trời, đặc biệt là trái cây giúp cải thiện chất lượng trái cây khi nồng độ đường tăng lên khi sấy. Thông thường trái cây mềm đặc biệt dễ bị côn trùng tấn công vì hàm lượng đường tăng lên khi sấy nhưng trong máy sấy trái cây thời gian đáng kể được tiết kiệm bằng cách sấy khô nhanh hơn khoảng cách tối thiểu hóa cơ hội tấn công côn trùng.

Thực hành sấy ớt hiện nay bằng cách rải chúng trên sàn không chỉ cần nhiều không gian mở và lao động thủ công để xử lý nguyên liệu mà còn khó duy trì chất lượng và hương vị của nó trừ khi việc sấy khô được thực hiện trong môi trường có kiểm soát. Hơn nữa, các sản phẩm được phơi nắng rất thường bị hỏng do mưa bất chợt, bão bụi hoặc do chim. Bên cạnh đó, các báo cáo tiết lộ rằng không thể đạt được độ ẩm rất thấp trong ớt khô.

Do đó, ớt dễ bị nấm và vi khuẩn tấn công. Trong phơi nắng đôi khi, sản phẩm quá khô và chất lượng của nó bị mất. Máy sấy có nguyên lý hoạt động năng lượng mặt trời giúp khắc phục hầu hết những nhược điểm này.

Các sản phẩm nông nghiệp khác thường được sấy khô bằng năng lượng mặt trời là khoai tây chiên, ngũ cốc ngô và lúa, gừng, đậu Hà Lan, hạt tiêu, hạt điều, sấy khô gỗ và thuốc lá. Sấy phun sữa và sấy cá là những ví dụ về các sản phẩm động vật sấy khô bằng năng lượng mặt trời.

Trạm năng lượng mặt trời:

Trong lò năng lượng mặt trời, nhiệt độ cao thu được bằng cách tập trung các bức xạ mặt trời; vào mẫu vật bằng cách sử dụng một số vòng xoắn (gương có thể xoay) được bố trí trên bề mặt dốc. Lò năng lượng mặt trời được sử dụng để nghiên cứu các tính chất của gốm sứ ở nhiệt độ cực cao trên phạm vi đo được trong các phòng thí nghiệm với ngọn lửa và dòng điện.

Việc sưởi ấm có thể được thực hiện mà không có bất kỳ sự nhiễm bẩn nào và nhiệt độ có thể được kiểm soát dễ dàng bằng cách thay đổi vị trí của vật liệu trong trọng tâm. Điều này đặc biệt hữu ích cho các hoạt động luyện kim và hóa học. Các phép đo thuộc tính khác nhau có thể có trên một mẫu vật mở. Một ứng dụng quan trọng trong tương lai của lò năng lượng mặt trời là sản xuất axit nitric và phân bón từ không khí.

Nấu ăn bằng năng lượng mặt trời:

Một loạt các nhiên liệu như than, dầu hỏa, khí nấu ăn, củi, bánh phân và chất thải nông nghiệp được sử dụng cho mục đích nấu ăn. Do cuộc khủng hoảng năng lượng, việc cung cấp các loại nhiên liệu này đang suy giảm (gỗ, than, dầu hỏa, khí nấu ăn) hoặc quá quý để lãng phí cho mục đích nấu nướng (phân bò có thể được sử dụng tốt hơn làm phân chuồng để cải thiện độ phì nhiêu của đất).

Điều này đòi hỏi phải sử dụng năng lượng mặt trời cho mục đích nấu ăn và phát triển bếp năng lượng mặt trời. Một bếp năng lượng mặt trời đơn giản là loại bếp năng lượng mặt trời dạng tấm phẳng.

Cách thức hoạt động như thế nào?

Nó bao gồm một hộp kim loại hoặc gỗ cách nhiệt tốt được bôi đen từ phía bên trong. Các bức xạ mặt trời đi vào hộp có bước sóng ngắn. Khi các bức xạ bước sóng cao hơn không thể đi qua các tấm kính bức xạ lại; từ bên trong bị đen ra bên ngoài hộp thông qua hai nắp kính được giảm thiểu, do đó giảm thiểu sự mất nhiệt.

Việc mất nhiệt do đối lưu được giảm thiểu bằng cách làm cho hộp kín khí. Điều này đạt được bằng cách cung cấp một dải cao su giữa nắp trên và hộp để giảm thiểu thất thoát nhiệt do dẫn điện, khoảng trống giữa khay đen và vỏ ngoài của hộp được lấp đầy bằng một vật liệu xúc phạm như bông thủy tinh, bụi cưa, trấu v.v.

Khi được đặt trong ánh sáng mặt trời, các tia mặt trời xuyên qua các tấm kính và được hấp thụ bởi bề mặt bị đen. Do đó dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ bên trong nồi nấu có màu đen từ bên ngoài được đặt trong hộp năng lượng mặt trời.

Hiệu quả đem từ nấu ăn bằng năng lượng mặt trời

Thực phẩm chưa nấu chín được nấu bằng năng lượng nhiệt được tạo ra do nhiệt độ của hộp năng lượng mặt trời tăng lên. Diện tích thu của một bếp năng lượng mặt trời như vậy có thể được tăng lên bằng cách cung cấp một gương phản xạ máy bay. Khi gương phản xạ này được điều chỉnh để phản xạ các tia nắng mặt trời vào hộp; thì nhiệt độ tăng từ 15 ° C đến 25 ° C sẽ đạt được bên trong hộp bếp.

Bếp năng lượng mặt trời không cần nhiên liệu cũng như không chú ý trong khi nấu thức ăn và không có ô nhiễm; không có quá trình đóng gói hoặc tràn thức ăn và ưu điểm quan trọng nhất là giá trị dinh dưỡng của thực phẩm nấu chín rất cao. Vì vitamin và mùi vị tự nhiên của thực phẩm không bị phá hủy.

Chi phí bảo trì của bếp năng lượng mặt trời là không đáng kể. Nhược điểm chính của bếp năng lượng mặt trời là thức ăn không thể nấu chín vào ban đêm; trong những ngày nhiều mây hoặc trong thời gian ngắn. Nấu ăn mất tương đối nhiều thời gian và công sức nên không thể nấu trong bếp năng lượng mặt trời.

Sản xuất điện năng lượng từ mặt trời:

Năng lượng điện hoặc điện có thể được sản xuất trực tiếp từ năng lượng mặt trời bằng các tế bào quang điện. Tế bào quang điện là một thiết bị chuyển đổi năng lượng được sử dụng để chuyển đổi các photon ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng. Nó được tạo thành từ các chất bán dẫn hấp thụ các photon nhận được từ mặt trời; tạo ra các electron tự do có năng lượng cao.

Những electron tự do năng lượng cao này được tạo ra bởi một điện trường; để chảy ra khỏi chất bán dẫn để thực hiện công việc hữu ích. Điện trường này trong các tế bào quang điện thường được cung cấp bởi p, n đường giao nhau của vật liệu có tính chất điện khác nhau. Có các kỹ thuật chế tạo khác nhau để cho phép các tế bào này đạt được hiệu quả tối đa.

Các ô này được sắp xếp song song hoặc kết hợp chuỗi để tạo thành các mô-đun ô. Một số tính năng đặc biệt của các mô-đun này là độ tin cậy cao, không tốn chi phí nhiên liệu, chi phí bảo trì tối thiểu, tuổi thọ cao, tính di động, mô-đun, làm việc không ô nhiễm, v.v.

Các tế bào quang điện đã được sử dụng để vận hành máy bơm tưới, cảnh báo băng qua đường sắt, tín hiệu điều hướn. Hệ thống gọi khẩn cấp đường cao tốc, trạm khí tượng tự động, vv ở những khu vực khó đặt đường dây điện.

Điện từ mặt trời sử dụng để làm gì?

Được dùng chủ yếu để theo dõi thời tiết và làm nguồn năng lượng di động cho tivi, máy tính, đồng hồ, đầu đọc thẻ máy tính, sạc pin và trong vệ tinh, v.v. Ngoài ra, các tế bào quang điện được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các bộ máy bơm để tưới, cung cấp nước uống và để cung cấp điện ở khu vực nông thôn, ví dụ như đèn đường, vv

Sản xuất nhiệt điện mặt trời:

Sản xuất nhiệt điện mặt trời có nghĩa là chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng thông qua năng lượng nhiệt. Trong quy trình này, năng lượng mặt trời trước tiên được sử dụng để làm nóng chất lỏng làm việc, khí, nước hoặc bất kỳ chất lỏng dễ bay hơi nào khác. Năng lượng nhiệt này sau đó được chuyển đổi thành tuabin ma năng lượng cơ học. Cuối cùng, một máy phát điện thông thường kết hợp với một tuabin chuyển đổi năng lượng cơ học này thành năng lượng điện.

Sản xuất điện qua ao năng lượng mặt trời:

Một ao năng lượng mặt trời là một khối nước tự nhiên hoặc nhân tạo được sử dụng để thu thập và hấp thụ bức xạ mặt trời và lưu trữ nó dưới dạng nhiệt. Nó rất nông (sâu 5-10 cm) và có đáy hấp thụ bức xạ (nhựa đen).

Nó có một lớp vỏ bằng sợi thủy tinh cong trên nó để cho phép sự xâm nhập của bức xạ mặt trời nhưng làm giảm tổn thất do bức xạ và đối lưu (chuyển động không khí). Mất nhiệt xuống đất được giảm thiểu bằng cách cung cấp một lớp vật liệu cách nhiệt dưới ao.

Ao năng lượng mặt trời sử dụng nước để thu thập và lưu trữ năng lượng mặt trời được sử dụng cho nhiều ứng dụng như sưởi ấm không gian, sưởi ấm quy trình công nghiệp và tạo ra điện bằng cách chạy tuabin chạy bằng cách làm bay hơi chất lỏng hữu cơ với nhiệt độ sôi thấp.

Nhà năng lượng mặt trời:

Một ngôi nhà màu xanh lá cây là một cấu trúc được phủ bằng vật liệu trong suốt (thủy tinh hoặc nhựa) hoạt động như một bộ thu năng lượng mặt trời và sử dụng năng lượng bức xạ mặt trời để trồng cây. Nó có thiết bị sưởi ấm, làm mát và thông gió để kiểm soát nhiệt độ bên trong ngôi nhà xanh.

Bức xạ mặt trời có thể xuyên qua kính nhà màu xanh lá cây nhưng bức xạ nhiệt phát ra từ các vật thể trong ngôi nhà màu xanh lá cây không thể thoát qua bề mặt được tráng men. Do đó, các bức xạ bị mắc kẹt trong ngôi nhà màu xanh lá cây và dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ.

Do cấu trúc ngôi nhà xanh có ranh giới khép kín; không khí bên trong nhà kính được làm giàu bằng CO 2 vì không có sự trộn lẫn của không khí nhà kính với không khí xung quanh. Hơn nữa, giảm mất độ ẩm do hạn chế thoát hơi nước. Tất cả các tính năng này giúp duy trì sự tăng trưởng của cây trong suốt cả ngày cũng như vào ban đêm và quanh năm.