Is é fuinneamh na gréine aon chineál fuinnimh a ghineann an ghrian.

Cruthaítear fuinneamh gréine trí chomhleá núicléach a tharlaíonn sa ghrian. Tarlaíonn comhleá nuair a imbhuaileann prótóin na n -adamh hidrigine go foirtil i gcroílár agus i bhfiús na gréine chun adamh héiliam a chruthú.

Is é an próiseas seo, ar a dtugtar imoibriú slabhrúil PP (proton-proton), astaíonn sé méid ollmhór fuinnimh. Ina chroílár, cuireann an ghrian thart ar 620 milliún tonna méadrach hidrigine gach dara ceann. Tarlaíonn an t -imoibriú slabhrúil PP i réaltaí eile atá thart ar mhéid na gréine, agus cuireann sé fuinneamh agus teas leanúnach ar fáil dóibh. Is é an teocht do na réaltaí seo ná thart ar 4 mhilliún céim ar scála Kelvin (thart ar 4 mhilliún céim Celsius, 7 milliún céim Fahrenheit).

I réaltaí atá thart ar 1.3 uair níos mó ná an ghrian, spreagann an timthriall CNO fuinneamh a chruthú. Athraíonn an timthriall CNO hidrigin go héiliam freisin, ach braitheann sé ar charbón, nítrigin, agus ocsaigin (C, N, agus O) chun é sin a dhéanamh. Faoi láthair, cruthaítear níos lú ná dhá faoin gcéad de fhuinneamh na gréine ag an timthriall CNO.

Scaoileann comhleá núicléach leis an imoibriú slabhrúil PP nó le timthriall CNO méideanna ollmhóra fuinnimh i bhfoirm tonnta agus cáithníní. Tá fuinneamh na gréine ag sileadh i gcónaí ón ngrian agus ar fud chóras na gréine. Téann fuinneamh na gréine ar an Domhan, is cúis le gaoth agus aimsir é, agus coinníonn sé saol plandaí agus ainmhithe.

Téann an fuinneamh, an teas, agus an solas ón ngrian ar shiúl i bhfoirm radaíochta leictreamaighnéadaigh (EMR).

Tá an speictream leictreamaighnéadach ann mar thonnta minicíochtaí agus tonnfhaid éagsúla. Léiríonn minicíocht tonn cé mhéad uair a athdhéanann an tonn é féin in aonad áirithe ama. Déanann tonnta le tonnfhaid an-ghearr iad féin a athdhéanamh arís agus arís eile in aonad ama ar leith, mar sin is minic a bhíonn siad ardmhinicíochta. I gcodarsnacht leis sin, tá tonnfhaid i bhfad níos faide ag tonnta ísealmhinicíochta.

Tá formhór mór na dtonnta leictreamaighnéadacha dofheicthe dúinn. Is iad na tonnta is minicí ardmhinicíochta a astaítear ag an ngrian ná gathanna gáma, x-ghathanna, agus radaíocht ultraivialait (gathanna UV). Tá na roic UV is dochracha beagnach ionsúite go hiomlán ag atmaisféar an Domhain. Taistealaíonn gathanna UV nach bhfuil chomh láidir sin tríd an atmaisféar, agus is féidir leo a bheith ina gcúis le sunburn.

Astaíonn an ghrian radaíocht infridhearg freisin, a bhfuil a dtonnta i bhfad níos ísle. Tagann an chuid is mó de theas ón ngrian mar fhuinneamh infridhearg.

Is é an speictream infheicthe an speictream infheicthe idir an infridhearg agus an UV, ina bhfuil na dathanna go léir a fheicimid ar an Domhan. Is é an dath dearg na tonnfhaid is faide (is gaire do infridhearg), agus Violet (is gaire do UV) an ceann is giorra.

Fuinneamh gréine nádúrtha

Éifeacht cheaptha teasa
Glacann na tonnta infridhearg, infheicthe agus UV a shroicheann an Domhan páirt i bpróiseas chun an phláinéid a théamh agus an saol a dhéanamh-an “éifeacht cheaptha teasa” mar a thugtar air.

Léirítear thart ar 30 faoin gcéad den fhuinneamh gréine a shroicheann an Domhan ar ais sa spás. Déantar an chuid eile a shú isteach in atmaisféar an Domhain. Cuireann an radaíocht le dromchla an Domhain, agus déanann an dromchla cuid den fhuinneamh ar ais amach i bhfoirm tonnta infridhearg. De réir mar a éiríonn siad tríd an atmaisféar, déanann gáis cheaptha teasa iad a idircheapadh, amhail gal uisce agus dé -ocsaíd charbóin.

Gabhann gáis cheaptha teasa an teas a léiríonn ar ais san atmaisféar. Ar an mbealach seo, gníomhaíonn siad mar bhallaí gloine cheaptha teasa. Coinníonn an éifeacht cheaptha teasa seo an Domhan te go leor chun an saol a chothú.

Fótaisintéis
Braitheann beagnach gach saol ar an Domhan ar fhuinneamh gréine le haghaidh bia, go díreach nó go hindíreach.

Bíonn táirgeoirí ag brath go díreach ar fhuinneamh na gréine. Glacann siad solas na gréine agus tiontaíonn siad ina chothaithigh é trí phróiseas ar a dtugtar fótaisintéis. I measc na dtáirgeoirí, ar a dtugtar autotrophs freisin, tá plandaí, algaí, baictéir, agus fungais. Is iad autotrophs an bunús leis an ngréasán bia.

Bíonn tomhaltóirí ag brath ar tháirgeoirí do chothaithigh. Braitheann luibhiteoirí, feoiliteoirí, omnivores, agus detritivores ar fhuinneamh gréine go hindíreach. Itheann luibhiteoirí plandaí agus táirgeoirí eile. Itheann feoiliteoirí agus omnivores táirgeoirí agus luibhiteoirí araon. Dianscaoileann Detritivores ábhar plandaí agus ainmhithe trí é a ithe.

Breoslaí iontaise
Tá fótaisintéis freagrach freisin as na breoslaí iontaise go léir ar domhan. Measann eolaithe gur tháinig na chéad autotrophs chun cinn i suíomhanna uisceacha thart ar thrí bhilliún bliain ó shin. Cheadaigh solas na gréine do shaol plandaí a bheith rathúil agus éabhlóideach. Tar éis do na autotrophs bás a fháil, dhianscaoileann siad agus bhog siad níos doimhne isteach sa domhan, uaireanta na mílte méadar. Lean an próiseas seo ar aghaidh ar feadh na milliúin bliain.

Faoi bhrú dian agus teochtaí arda, tháinig na hiarsmaí seo chun cinn mar bhreoslaí iontaise. Rinneadh miocrorgánaigh mar pheitriliam, gás nádúrtha, agus gual.

Tá próisis forbartha ag daoine chun na breoslaí iontaise seo a bhaint agus iad a úsáid le haghaidh fuinnimh. Mar sin féin, is acmhainn neamh -inúsáidte iad breoslaí iontaise. Tógann siad na milliúin bliain le foirmiú.

Leas a bhaint as fuinneamh gréine

Is acmhainn in -athnuaite é fuinneamh gréine, agus is féidir le go leor teicneolaíochtaí é a bhaint go díreach le húsáid i dtithe, i ngnólachtaí, i scoileanna agus in ospidéil. I measc roinnt teicneolaíochtaí fuinnimh gréine tá cealla agus painéil fhótavoltacha, fuinneamh gréine tiubhaithe, agus ailtireacht gréine.

Tá bealaí éagsúla ann chun radaíocht na gréine a ghabháil agus é a athrú go fuinneamh inúsáidte. Úsáideann na modhanna fuinneamh gréine gníomhach nó fuinneamh gréine éighníomhach.

Baineann teicneolaíochtaí gréine gníomhacha úsáid as gléasanna leictreacha nó meicniúla chun fuinneamh gréine a thiontú go gníomhach i bhfoirm eile fuinnimh, go minic teas nó leictreachas. Ní úsáideann teicneolaíochtaí gréine éighníomhacha aon fheistí seachtracha. Ina áit sin, baineann siad leas as an aeráid áitiúil chun struchtúir a théamh i rith an gheimhridh, agus léiríonn siad teas i rith an tsamhraidh.

Fótavoltaic

Is cineál de theicneolaíocht ghréine ghníomhach é Photovoltaics a aimsíodh i 1839 ag an bhfisiceoir Francach 19 mbliana d'aois Alexandre-Edmond Becquerel. Fuair ​​Becquerel amach nuair a chuir sé clóiríd airgid i dtuaslagán aigéadach agus nuair a nocht sé é go solas na gréine, ghin na leictreoidí platanam a bhí ceangailte leis sruth leictreach. Tugtar an éifeacht fhótavoltach, nó fótavoltaic ar an bpróiseas seo chun leictreachas a ghiniúint go díreach ó radaíocht na gréine.

Sa lá atá inniu ann, is dócha gurb é fótavoltach an bealach is coitianta chun leas a bhaint as fuinneamh na gréine. Is iondúil go mbíonn painéil ghréine, bailiúchán mórán nó fiú na céadta cealla gréine i gceist le eagair fhótavoltacha.

Tá leathsheoltóir i ngach cill ghréine, a dhéantar de ghnáth as sileacain. Nuair a ghlacann an leathsheoltóra solas na gréine, buaileann sé leictreoin scaoilte. Treoraíonn réimse leictreach na leictreoin scaoilte seo i sruth leictreach, ag sileadh i dtreo amháin. Treoraíonn teagmhálacha miotail ag barr agus ag bun cille gréine an sruth sin go réad seachtrach. Is féidir leis an réad seachtrach a bheith chomh beag le áireamhán faoi thiomáint gréine nó chomh mór le stáisiún cumhachta.

Baineadh úsáid fhorleathan as an bhfótavoltaic ar dtús ar spásárthaí. Go leor satailítí, lena n -áirítear an Stáisiún Spáis Idirnáisiúnta (ISS), “sciatháin” de phainéil ghréine. Tá dhá sciathán eagar gréine (sábha) ag an ISS, gach ceann acu ag baint úsáide as thart ar 33,000 ceall gréine. Soláthraíonn na cealla fótavoltacha seo an leictreachas go léir don ISS, rud a ligeann do spásairí an stáisiún a oibriú, maireachtáil go sábháilte sa spás ar feadh míonna ag an am, agus turgnaimh eolaíochta agus innealtóireachta a dhéanamh.

Tógadh stáisiúin chumhachta fótavoltacha ar fud an domhain. Tá na stáisiúin is mó sna Stáit Aontaithe, san India agus sa tSín. Scaoileann na stáisiúin chumhachta seo na céadta megawatts leictreachais, a úsáidtear chun tithe, gnólachtaí, scoileanna agus ospidéil a sholáthar.

Is féidir teicneolaíocht fhótavoltach a shuiteáil freisin ar scála níos lú. Is féidir painéil ghréine agus cealla a shocrú ar na díonta nó ar bhallaí seachtracha foirgneamh, ag soláthar leictreachais don struchtúr. Is féidir iad a chur ar bhóithre chun mórbhealaí a lasadh. Tá cealla gréine beag go leor chun cumhacht a thabhairt fiú feistí níos lú, amhail áireamháin, méadair pháirceála, compactors bruscair, agus caidéil uisce.

Fuinneamh gréine tiubhaithe

Is cineál eile de theicneolaíocht ghréine ghníomhach é fuinneamh gréine tiubhaithe nó cumhacht gréine tiubhaithe (CSP). Úsáideann teicneolaíocht CSP lionsaí agus scátháin chun solas na gréine a dhíriú (díriú) ó cheantar mór go ceantar i bhfad níos lú. Téann an t -achar dian seo de radaíocht sreabhach, a ghineann leictreachas nó a bhreoslaíonn próiseas eile.

Is sampla iad foirnéisí gréine de chumhacht gréine tiubhaithe. Tá go leor cineálacha éagsúla foirnéisí gréine ann, lena n -áirítear túir chumhachta gréine, troughs parabolic, agus frithchaiteoirí fresnel. Baineann siad úsáid as an modh ginearálta céanna chun fuinneamh a ghabháil agus a thiontú.

Baineann túir chumhachta gréine úsáid as heliostats, scátháin árasán a chasann chun stua na gréine a leanúint tríd an spéir. Socraítear na scátháin thart ar “thúr bailitheora,” agus léiríonn siad solas na gréine i ga solais tiubhaithe a shileann ar phointe fócasach ar an túr.

I ndearaí roimhe seo de thúir chumhachta gréine, théamh an solas na gréine tiubhaithe coimeádán uisce, a tháirg gaile a thiomáin tuirbín. Le déanaí, úsáideann roinnt túir chumhachta gréine sóidiam leachtach, a bhfuil cumas teasa níos airde aige agus a choinníonn teas ar feadh tréimhse níos faide. Ciallaíonn sé seo ní hamháin go sroicheann an sreabhán teochtaí 773 go 1,273K (500 ° go 1,000 ° C nó 932 ° go 1,832 ° F), ach is féidir leis leanúint ar aghaidh le huisce a fhiuchadh agus cumhacht a ghiniúint fiú nuair nach bhfuil an ghrian ag taitneamh.

Baineann troughs parabolic agus frithchaiteoirí Fresnel úsáid as CSP freisin, ach déantar a gcuid scáthán a mhúnlú ar bhealach difriúil. Tá scátháin parabolic cuartha, le cruth cosúil le diallait. Baineann frithchaiteoirí Fresnel úsáid as stiallacha cothrom, tanaí scátháin chun solas na gréine a ghabháil agus é a threorú ar fheadán leacht. Tá níos mó achar dromchla ag frithchaiteoirí Fresnel ná mar a bhíonn ag parabolic agus is féidir leo fuinneamh na gréine a dhíriú go dtí thart ar 30 uair a ghnáth -dhéine.

Forbraíodh stáisiúin chumhachta gréine tiubhaithe den chéad uair sna 1980í. Is é an tsaoráid is mó ar domhan ná sraith plandaí i Mojave Desert i Stát California na Stát Aontaithe. Gineann an córas giniúna gréine seo (SEGS) níos mó ná 650 gigawatt-uair an chloig de leictreachas gach bliain. Forbraíodh plandaí móra agus éifeachtacha eile sa Spáinn agus san India.

Is féidir cumhacht gréine tiubhaithe a úsáid freisin ar scála níos lú. Is féidir leis teas a ghiniúint do chócaireáin gréine, mar shampla. Baineann daoine i sráidbhailte ar fud an domhain úsáid as cócaireáin ghréine chun uisce a fhiuchadh le haghaidh sláintíochta agus chun bia a chócaráil.

Soláthraíonn cócaireáin ghréine go leor buntáistí thar soirn dóite adhmaid: ní guais dóiteáin iad, ní tháirgeann siad deatach, ní theastaíonn breosla uathu, agus laghdaíonn siad caillteanas gnáthóige i bhforaoisí ina mbaintear crainn le haghaidh breosla. Cuireann cócaireáin ghréine ar chumas muintir an bhaile am a shaothrú le haghaidh oideachais, gnó, sláinte, nó teaghlaigh le linn am a úsáideadh roimhe seo chun connadh a bhailiú. Úsáidtear cócaireáin ghréine i gceantair atá chomh héagsúil le Sead, Iosrael, an India, agus Peiriú.

Ailtireacht gréine

Le linn lae, tá fuinneamh na gréine mar chuid den phróiseas comhiompair teirmeach, nó gluaiseacht teasa ó spás níos teo go ceann níos fuaire. Nuair a ardaíonn an ghrian, tosaíonn sé ag teannadh rudaí agus ábhar te ar an Domhan. I rith an lae, tógann na hábhair seo teas ó radaíocht na gréine. San oíche, nuair a shocraíonn an ghrian agus nuair a bhíonn an t -atmaisféar fuaraithe, scaoileann na hábhair a dteas ar ais san atmaisféar.

Baineann teicnící éighníomhacha fuinnimh gréine leas as an bpróiseas téimh agus fuaraithe nádúrtha seo.

Baineann tithe agus foirgnimh eile úsáid as fuinneamh gréine éighníomhach chun teas a dháileadh go héifeachtúil agus go saor. Is sampla de seo é “mais theirmeach” an fhoirgnimh a ríomh. Is é mais theirmeach foirgnimh an chuid is mó den ábhar a théitear i rith an lae. Is iad na samplaí de mhais theirmeach an fhoirgnimh ná adhmad, miotal, coincréit, cré, cloch, nó láib. San oíche, scaoileann an mhais theirmeach a teas ar ais isteach sa seomra. Déanann córais aerála éifeachtacha - hallways, fuinneoga, agus dhuchtanna aeir - an t -aer téite a dháileadh agus teocht measartha, comhsheasmhach laistigh a chothabháil.

Is minic a bhíonn baint ag teicneolaíocht gréine éighníomhach le dearadh foirgnimh. Mar shampla, i gcéim phleanála na tógála, féadfaidh an t -innealtóir nó an t -ailtire an foirgneamh a ailíniú le cosán laethúil na gréine chun méideanna inmhianaithe na gréine a fháil. Cuireann an modh seo san áireamh an domhanleithead, an airde, agus an gnáthchlúdach scamall i limistéar ar leith. Ina theannta sin, is féidir foirgnimh a thógáil nó a aisfheistiú chun insliú teirmeach, mais theirmeach, nó scáthú breise a bheith acu.

Is iad na samplaí eile d'ailtireacht ghréine éighníomhach ná díonta fionnuar, bacainní radanta, agus díonta glasa. Tá díonta fionnuar péinteáilte bán, agus léiríonn siad radaíocht na gréine in ionad é a ionsú. Laghdaíonn an dromchla bán an méid teasa a shroicheann an taobh istigh den fhoirgneamh, rud a laghdaíonn an méid fuinnimh a theastaíonn chun an foirgneamh a fhuarú.

Oibríonn bacainní radanta mar an gcéanna le díonta fuaraithe. Soláthraíonn siad ábhair an -fhrithchaiteacha inslithe, mar scragall alúmanaim. Léiríonn an scragall, in ionad ionsú, teas, agus is féidir leis costais fuaraithe a laghdú suas le 10 faoin gcéad. Chomh maith le díonta agus áiléir, is féidir bacainní radanta a shuiteáil faoi na hurláir freisin.

Is díonta iad díonta glasa atá clúdaithe go hiomlán le fásra. Teastaíonn ithir agus uisciú uathu chun tacú leis na plandaí, agus ciseal uiscedhíonach thíos. Ní hamháin go laghdaíonn díonta glasa an méid teasa a ionsúitear nó a chailltear, ach a sholáthraíonn fásra freisin. Trí fhótaisintéis, glacann na plandaí ar dhíonta glasa dé -ocsaíd charbóin agus scaoileann siad ocsaigin. Scagálann siad truailleáin as uisce báistí agus aer, agus déanann siad cuid de na héifeachtaí a bhaineann le húsáid fuinnimh a fhritháireamh sa spás sin.

Bhí díonta glasa ina dtraidisiún i gCríoch Lochlann ar feadh na gcéadta bliain, agus tá tóir orthu le déanaí san Astráil, san Iarthar na hEorpa, i gCeanada, agus sna Stáit Aontaithe. Mar shampla, chlúdaigh an Ford Motor Company 42,000 méadar cearnach (450,000 troigh cearnach) dá dhíonta plandaí tionóil i Dearborn, Michigan, le fásra. Chomh maith le hastaíochtaí gáis cheaptha teasa a laghdú, laghdaíonn na díonta rith chun srutha uisce stoirme trí roinnt ceintiméadar báistí a ionsú.

Is féidir le díonta glasa agus díonta fuara dul i ngleic leis an éifeacht “oileán teasa uirbeach” freisin. I gcathracha gnóthacha, is féidir leis an teocht a bheith níos airde i gcónaí ná na ceantair máguaird. Cuireann go leor fachtóirí leis seo: tá cathracha tógtha as ábhair ar nós asfalt agus coincréite a ionsúnn teas; Cuireann foirgnimh arda bac ar ghaoth agus ar a éifeachtaí fuaraithe; agus gintear méideanna arda teasa dramhaíola ag tionscal, trácht, agus daonraí arda. Trí úsáid a bhaint as an spás atá ar fáil ar an díon chun crainn a phlandáil, nó teas a léiriú le díonta bána, is féidir leis an teocht áitiúil a mhaolú go páirteach i gceantair uirbeacha.

Fuinneamh gréine agus daoine

Ós rud é nach dtagann solas na gréine ach ar feadh thart ar leath den lá sa chuid is mó den domhan, ní mór do theicneolaíochtaí fuinnimh gréine modhanna a chur san áireamh chun an fuinneamh a stóráil le linn uaireanta dorcha.

Baineann córais mhaise teirmeacha úsáid as céir pairifín nó cineálacha éagsúla salainn chun an fuinneamh a stóráil i bhfoirm teasa. Is féidir le córais fhótavoltacha an iomarca leictreachais a chur chuig an eangach cumhachta áitiúil, nó an fuinneamh a stóráil i gcadhnraí in -athluchtaithe.

Tá go leor buntáistí agus míbhuntáistí ann maidir le fuinneamh gréine a úsáid.

Buntáistí
Buntáiste mór a bhaineann le fuinneamh gréine a úsáid ná gur acmhainn in -athnuaite é. Beidh soláthar seasta, gan teorainn de sholas na gréine againn ar feadh cúig bhilliún bliain eile. In uair an chloig, faigheann atmaisféar an Domhain go leor solas na gréine chun cumhacht a thabhairt do riachtanais leictreachais gach duine a bheith ar an Domhan ar feadh bliana.

Tá fuinneamh gréine glan. Tar éis an trealamh teicneolaíochta gréine a thógáil agus a chur i bhfeidhm, ní gá breosla a bheith ag teastáil ó fhuinneamh gréine. Ní astaíonn sé freisin gáis cheaptha teasa ná ábhair thocsaineacha. Is féidir le húsáid fuinnimh gréine an tionchar atá againn ar an gcomhshaol a laghdú go suntasach.

Tá suíomhanna ann ina bhfuil fuinneamh na gréine praiticiúil. Tá an deis ag tithe agus foirgnimh i gceantair a bhfuil méid ard de sholas na gréine agus clúdach scamall íseal acu leas a bhaint as fuinneamh flúirseach na gréine.

Soláthraíonn cócaireáin ghréine rogha eile ar chócaireacht le soirn adhmaid-ar a bhfuil dhá bhilliún duine fós ag brath. Soláthraíonn cócaireáin ghréine bealach níos glaine agus níos sábháilte chun uisce a shláintiú agus bia a chócaráil.

Comhlánaíonn fuinneamh na gréine foinsí fuinnimh in -athnuaite eile, amhail fuinneamh gaoithe nó hidrileictreach.

Is féidir le tithe nó gnólachtaí a shuiteáil painéil ghréine rathúla an iomarca leictreachais a tháirgeadh. Is féidir leis na húinéirí tí nó na húinéirí gnó seo fuinneamh a dhíol ar ais chuig an soláthraí leictreach, ag laghdú nó ag fáil réidh le billí cumhachta.

Míbhuntáistí
Is é an príomh -bhac ar fhuinneamh gréine a úsáid ná an trealamh riachtanach. Tá trealamh teicneolaíochta gréine costasach. Is féidir le ceannach agus suiteáil an trealaimh costas na mílte dollar do thithe aonair. Cé go dtugann an rialtas cánacha laghdaithe go minic do dhaoine agus do ghnólachtaí a úsáideann fuinneamh gréine, agus is féidir leis an teicneolaíocht deireadh a chur le billí leictreachais, tá an costas tosaigh ró -ghéar do go leor daoine.

Tá trealamh fuinnimh gréine trom freisin. D'fhonn painéil ghréine a iarfheistiú nó a shuiteáil ar dhíon an fhoirgnimh, caithfidh an díon a bheith láidir, mór agus dírithe ar chosán na gréine.

Braitheann teicneolaíocht ghréine ghníomhach agus éighníomhach ar fhachtóirí atá as ár rialú, amhail clúdach aeráide agus scamall. Ní mór staidéar a dhéanamh ar cheantair áitiúla chun a chinneadh an mbeadh cumhacht na gréine éifeachtach sa limistéar sin nó nach mbeadh.

Caithfidh solas na gréine a bheith flúirseach agus comhsheasmhach le go mbeadh fuinneamh na gréine ina rogha éifeachtach. I bhformhór na n -áiteanna ar an Domhan, bíonn sé deacair ar athraitheacht sholas na gréine a chur i bhfeidhm mar an t -aon fhoinse fuinnimh.