太陽能的一些主要應用如下: (a) 太陽能熱水 (b) 建築物的太陽能供暖 (c) 太陽能蒸餾 (d) 太陽能泵送 (e) 農業和動物產品的太陽能乾燥 (f) 太陽能爐(g) 太陽能烹飪 (h) 太陽能發電 (i) 太陽能熱發電 (j) 太陽能溫室。
(a) 太陽能熱水器:
太陽能熱水裝置包括一個黑色的平板金屬收集器,該金屬收集器帶有一個面向太陽的大體方向的相關金屬管。集板器上面有一個透明的玻璃蓋,下面有一層隔熱層。
集熱器的金屬管透過管道連接到一個絕緣水箱,該水箱在陰天儲存熱水。集熱器吸收太陽輻射,並將熱量傳遞給透過重力或泵循環通過管道的水。
該熱水通過相關的金屬管供應到儲罐。這種水加熱系統通常用於飯店、旅館、旅遊民宿、醫院、餐廳,以及家庭和工業單位。
(b) 建築物的太陽能供暖:
太陽能可以透過多種方式用於建築物的空間供暖,即:
(a) 建築物本身的某些元素收集太陽輻射,即太陽能透過朝南的大窗戶直接進入建築物。
(b) 使用單獨的太陽能集熱器,可以加熱水或空氣,或者使用可以累積收集到的太陽能,以供夜間和惡劣天氣使用的儲存裝置。
當建築物需要來自這些收集器或儲存設備的熱量時,熱量會通過風扇、管道、出風口、散熱器和熱風調節器等傳統設備傳遞,以加熱建築物的生活空間。
當建築物不需要熱量時,可以將來自收集器的加熱空氣,或水轉移到儲熱裝置,例如隔熱良好的水箱或其他保溫材料。在惡劣的日子裡,需要使用天然氣、石油或電力的輔助加熱系統作為備用系統。
(c) 太陽能蒸餾:
在乾旱的半和/或沿海地區,飲用水稀缺。這些地區充足的陽光可透過太陽能蒸餾的方法,將鹽水轉化為飲用蒸餾水。在這種方法中,太陽輻射透過一個透明的氣密玻璃蓋,進入一個含有鹽水的淺黑盆中。
太陽輻射穿過蓋子,在變黑的表面被吸收並轉化為熱量,導致水從鹽水中蒸發(不純的鹽水)。產生的蒸汽在屋頂涼爽的內部冷凝形成純淨水。
冷凝水從傾斜的屋頂流下,被收集在底部的水槽中,然後從那裡進入儲水箱,為大學、學校科學實驗室、國防實驗室、汽油泵、醫院等稀缺地區,提供飲用蒸餾水和製藥行業。透過該系統獲得的每升蒸餾水成本,比透過其他基於電能的過程獲得的蒸餾水便宜。
(d) 太陽能抽水:
在太陽能抽水方面,太陽能產生的電力用於抽水灌溉。在炎熱的夏季月份對抽水的需求最大,這與此期間太陽輻射的增加相吻合,因此這種方法最適合灌溉目的。在太陽輻射較低的惡劣天氣期間,抽水的需求也相對較少,因為作物的蒸騰損失也較低。
(e) 農畜產品的太陽能乾燥:
這是利用太陽能乾燥農畜產品的傳統方法。農產品在一個簡單的櫃式乾燥機中乾燥,該乾燥機由一個底部絕緣的盒子組成,內側塗成黑色,並覆蓋有傾斜的透明玻璃板。
在側面的底部和頂部提供通風孔,以促進空氣在放置在機櫃內的穿孔托盤上的乾燥材料上流動。這些穿孔托盤或架子經過精心設計,可提供受控的太陽輻射照射。
太陽能乾燥,尤其是水果的乾燥,隨著乾燥時糖濃度的增加,提高了水果的品質。通常,柔軟的水果特別容易受到昆蟲攻擊,因為乾燥時糖含量會增加,但在水果乾燥機中,透過更快的乾燥可以節省大量時間 - 最大限度地減少昆蟲攻擊的機會。
目前將辣椒鋪在地板上進行乾燥的做法,不僅需要大量的開放空間和人工處理材料,而且除非在受控氣氛中進行乾燥,否則很難保持其品質和味道。此外,曬乾的產品經常會因突然下雨、沙塵暴或鳥類而變質。此外,報告顯示,曬乾辣椒中的水分含量,不可能達到非常低的水準。
結果,辣椒變得容易受到真菌和細菌的攻擊。有時在曬乾時,產品會過度乾燥而失去品質。太陽能操作的烘乾機,有助於克服大多數這些缺點。
其他常見的太陽能乾燥農產品有薯片、埃及車軸草、玉米和稻穀、生薑、豌豆、胡椒、腰果、木材和單板乾燥和煙草烘烤。牛奶噴霧乾和魚乾,是太陽能乾燥動物產品的例子。
(f) 太陽能爐:
在太陽能爐中,透過使用佈置在傾斜表面上的多個定日鏡(可轉動的鏡子)將太陽輻射集中到樣品上來獲得高溫。太陽能爐用於研究陶瓷在極高溫度下的特性,該溫度高於實驗室用火焰和電流可測量的範圍。
加熱可以在沒有任何污染的情況下完成,並且可以透過改變焦點材料的位置,輕鬆控制溫度。這對於冶金和化學操作特別有用。可以對開放樣本進行各種性能測量。太陽能爐未來的一個重要應用,是從空氣中生產硝酸和肥料。
(g) 太陽能烹飪:
各種燃料,如煤、煤油、烹飪用煤氣、柴火、糞餅和農業廢棄物,都可用於烹飪。由於能源危機,這些燃料的供應要嘛正在惡化(木材、煤炭、煤油、烹飪用氣),要嘛太珍貴而不能用於烹飪目的(牛糞可以更好地用作提高土壤肥力的肥料)。這就需要將太陽能用於烹飪目的,和開發太陽能炊具。一個簡單的太陽灶是平板盒式太陽灶。
它由一個絕緣良好的金屬或木箱組成,從內側變黑。進入盒子的太陽輻射是短波長的。由於較高波長的輻射無法通過玻璃蓋,因此透過兩個玻璃蓋,從變黑的內部到盒子外部的再輻射被最小化,從而最大限度地減少熱量損失。
透過使盒子密閉,可以最大限度地減少對流造成的熱量損失。這是通過在上蓋和盒子之間提供橡膠條來實現的,以最大限度地減少由於傳導引起的熱損失,發黑的托盤和盒子外蓋之間的空間填充有絕緣材料,如玻璃棉、鋸末、稻殼等,當放置在陽光下時,太陽光線穿透玻璃蓋並被變黑的表面吸收,從而導致箱內溫度升高。從外面變黑的炊具被放置在太陽能箱中。
由於太陽能箱的溫度升高而產生的熱能,將未煮熟的食物煮熟。透過提供平面反射鏡,可以增加這種太陽能炊具的收集器面積。當調整此反射器以將太陽光線反射到盒子中時,炊具盒內的溫度會升高 15°C 到 25°C。
太陽能炊具在烹飪食物時無需燃料和注意力,不會造成食物污染,不會燒焦或溢出,最重要的優點是煮熟的食物的營養價值很高,因為食物的維生素和天然味道都沒有被摧毀。
太陽灶的維護成本可以忽略不計。太陽灶的主要缺點,是不能在晚上、陰天或短時間內烹飪食物。烹飪需要相對更多的時間和薄煎餅,不能用太陽灶煮。
(h) 太陽能發電:
電能或電力可以通過光伏電池直接從太陽能產生。光伏電池是一種能量轉換裝置,用於將太陽光的光子直接轉換為電能。它由吸收從太陽接收到的光子的半導體製成,從而產生具有高能量的自由電子。
這些高能自由電子被電場感應,流出半導體做有用的功。光伏電池中的電場通常由 pn具有不同電性能的材料的結。有不同的製造技術,可以使這些電池達到最大效率。
這些電池以並聯或串聯組合方式排列,形成電池模組。這些模組的一些特點是高可靠性、無燃料支出、維護成本最低、壽命長、便攜性、模組化、無污染工作等。
溫室是一種覆蓋有透明材料(玻璃或塑料)的結構,充當太陽能收集器並利用太陽輻射能種植植物。它有加熱、冷卻和通風裝置,用於控制溫室內的溫度。
太陽輻射可以穿過溫室玻璃,但溫室內物體發出的熱輻射,不能透過玻璃表面逸出。結果,輻射被困在溫室內並導致溫度升高。
由於溫室結構具有封閉邊界,溫室內的空氣富含 CO 2, 因為溫室空氣與環境空氣沒有混合。此外,由於蒸騰作用受限,水分損失減少。所有這些功能都有助於維持植物全天、夜間和全年的生長。
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