Energia solare: 10 principali applicazioni dell'energia solare - Spiegate!
Alcune delle principali applicazioni dell'energia solare sono le seguenti: (a) Riscaldamento solare dell'acqua (b) Riscaldamento solare degli edifici (c) Distillazione solare (d) Pompaggio solare (e) Essiccazione solare di prodotti agricoli e animali (f) Forni solari (g) Cottura solare (h) Produzione di energia elettrica solare (i) Produzione di energia termica solare (j) Solar green houses.
(a) Riscaldamento solare dell'acqua:
Un'unità di riscaldamento solare dell'acqua comprende un collettore di metallo a piastra piana annerito con un tubo metallico associato rivolto verso la direzione generale del sole. Il collettore di piastre ha una copertura di vetro trasparente sopra e uno strato di isolamento termico al di sotto di esso.
Il tubo metallico del collettore è collegato da un tubo a un serbatoio isolato che immagazzina acqua calda durante i giorni nuvolosi. Il collettore assorbe le radiazioni solari e trasferisce il calore all'acqua che circola attraverso il tubo per gravità o per mezzo di una pompa.
Questa acqua calda viene fornita al serbatoio di stoccaggio tramite il tubo metallico associato. Questo sistema di riscaldamento dell'acqua è comunemente usato in alberghi, pensioni, bungalow turistici, ospedali, mense e unità domestiche e industriali.
(b) Riscaldamento solare degli edifici:
L'energia solare può essere utilizzata per il riscaldamento degli edifici degli edifici in molti modi:
(a) Raccolta della radiazione solare da parte di alcuni elementi dell'edificio stesso, ovvero l'energia solare è ammessa direttamente nell'edificio attraverso grandi finestre rivolte a sud.
(b) Utilizzo di collettori solari separati che possono riscaldare l'acqua o l'aria o dispositivi di accumulo che possono accumulare l'energia solare raccolta per l'uso di notte e nei giorni inclemente.
Quando l'edificio richiede calore da questi collettori o dispositivi di stoccaggio, il calore viene trasferito da apparecchiature convenzionali come ventole, condotti, prese d'aria, radiatori e registri dell'aria calda ecc. Per riscaldare gli spazi abitativi di un edificio.
Quando l'edificio non richiede calore, l'aria riscaldata o l'acqua del collettore può essere spostata sul dispositivo di accumulo di calore, ad esempio un serbatoio dell'acqua ben isolato o altro materiale di contenimento del calore. Per giorni inclementi è necessario un sistema di riscaldamento ausiliario che utilizzi gas, petrolio o elettricità come sistema di backup.
(c) Distillazione solare:
Nelle aree aride semi o costiere c'è scarsità di acqua potabile. L'abbondante luce solare in queste aree può essere utilizzata per convertire l'acqua salata in acqua distillata potabile mediante il metodo della distillazione solare. In questo metodo, la radiazione solare è ammessa attraverso una copertura trasparente in vetro a tenuta d'aria in una bacinella annerita superficiale contenente acqua salata.
La radiazione solare passa attraverso i coperchi e viene assorbita e convertita in calore nella superficie annerita causando l'evaporazione dell'acqua dalla salamoia (acqua salina impura). I vapori prodotti vengono condensati per formare acqua depurata nel fresco interno del tetto.
L'acqua condensata scorre giù dal tetto inclinato e viene raccolta negli avvallamenti posti sul fondo e da lì in un serbatoio di stoccaggio dell'acqua per fornire acqua distillata potabile in aree di scarsità, nelle scuole, nei laboratori di scienze scolastiche, nei laboratori di difesa, nelle pompe di benzina, negli ospedali e industrie farmaceutiche. Il costo dell'acqua distillata al litro ottenuto con questo sistema è più economico dell'acqua distillata ottenuta da altri processi basati sull'energia elettrica.
(d) Pompaggio solare:
Nel pompaggio solare, la potenza generata dall'energia solare viene utilizzata per pompare l'acqua a scopo di irrigazione. Il requisito per il pompaggio dell'acqua è maggiore nei caldi mesi estivi che coincidono con l'aumento delle radiazioni solari durante questo periodo e quindi questo metodo è più appropriato per scopi di irrigazione. Durante i periodi di tempo inclemente in cui le radiazioni solari sono basse, anche il fabbisogno di pompaggio dell'acqua è relativamente minore, poiché anche le perdite di traspirazione dalle colture sono basse.
(e) Essicazione solare di prodotti agricoli e animali:
Questo è un metodo tradizionale di utilizzo dell'energia solare per l'essiccazione di prodotti agricoli e animali. I prodotti agricoli vengono essiccati in un semplice essiccatore per armadi che consiste in una scatola isolata alla base, dipinta di nero sul lato interno e coperta da una lastra di vetro inclinata trasparente.
Alla base e nella parte superiore dei lati sono previsti fori di ventilazione per facilitare il flusso dell'aria sopra il materiale di essiccazione che viene posizionato su vassoi perforati all'interno dell'armadio. Questi vassoi o rack perforati sono progettati con cura per fornire un'esposizione controllata alle radiazioni solari.
L'essiccazione solare, in particolare della frutta, migliora la qualità dei frutti poiché la concentrazione di zuccheri aumenta all'essiccazione. Normalmente i frutti morbidi sono particolarmente vulnerabili agli attacchi degli insetti in quanto il contenuto di zuccheri aumenta all'essiccazione, ma in un essiccatore di frutta si risparmia un tempo considerevole con un'asciugatura più rapida, riducendo al minimo le probabilità di attacco di insetti.
L'attuale pratica di asciugare i peperoncini stendendoli sul pavimento non richiede solo molto spazio aperto e lavoro manuale per la movimentazione dei materiali, ma diventa difficile mantenere la qualità e il gusto a meno che l'essiccazione avvenga in atmosfera controllata. Inoltre, i prodotti essiccati al sole molto spesso si rovinano a causa di piogge improvvise, tempeste di polvere o uccelli. Inoltre, i rapporti rivelano che non è possibile raggiungere un contenuto di umidità molto basso nei peperoncini essiccati al sole.
Di conseguenza, i peperoncini diventano inclini all'attacco di funghi e batteri. Nell'essiccazione al sole a volte, il prodotto è troppo secco e la sua qualità è persa. L'essiccatore a energia solare aiuta a superare la maggior parte di questi svantaggi.
Altri prodotti agricoli comunemente essiccati al sole sono patatine, berseem, granaglie di mais e risone, zenzero, piselli, pepe, noci di anacardio, essiccazione di legno e impiallacciatura e essiccazione del tabacco. L'essiccazione spray del latte e l'essiccazione del pesce sono esempi di prodotti animali essiccati al sole.
(f) Forni solari:
In un forno solare, l'alta temperatura si ottiene concentrando le radiazioni solari su un campione utilizzando un numero di eliostati (specchietti girevoli) disposti su una superficie inclinata. Il forno solare viene utilizzato per studiare le proprietà della ceramica a temperature estremamente elevate al di sopra del campo misurabile in laboratori con fiamme e correnti elettriche.
Il riscaldamento può essere eseguito senza alcuna contaminazione e la temperatura può essere facilmente controllata cambiando la posizione del materiale a fuoco. Questo è particolarmente utile per le operazioni metallurgiche e chimiche. Varie misure di proprietà sono possibili su un campione aperto. Un'importante applicazione futura di forni solari è la produzione di acido nitrico e fertilizzanti dall'aria.
(g) Cottura solare:
Una varietà di combustibili come carbone, cherosene, gas da cucina, legna da ardere, sterco, sterco e rifiuti agricoli sono utilizzati per cucinare. A causa della crisi energetica, l'approvvigionamento di questi combustibili si sta deteriorando (legno, carbone, kerosene, gas da cucina) o è troppo prezioso per essere sprecato per cucinare (lo sterco di vacca può essere meglio usato come letame per migliorare la fertilità del suolo). Ciò ha reso necessario l'uso dell'energia solare per cucinare e lo sviluppo di cucine solari. Un semplice fornello solare è il tipo di fornello solare a piastra piatta.
Consiste in un metallo ben isolato o una scatola di legno che è annerita dal lato interno. Le radiazioni solari che entrano nella scatola sono di lunghezza d'onda corta. Poiché le radiazioni di lunghezza d'onda superiore non sono in grado di passare attraverso i coperchi di vetro, la radiazione di reincremento dall'interno annerito verso l'esterno della scatola attraverso i due coperchi di vetro viene ridotta al minimo, riducendo così al minimo la perdita di calore.
La perdita di calore dovuta alla convezione è ridotta al minimo rendendo la scatola ermetica. Ciò si ottiene fornendo una striscia di gomma tra il coperchio superiore e la scatola per ridurre al minimo la perdita di calore dovuta alla conduzione, lo spazio tra il vassoio annerito e il coperchio esterno della scatola viene riempito con un materiale offensivo come lana di vetro, segatura, paddy husk ecc.
Quando sono esposti alla luce del sole, i raggi solari penetrano nei coperchi di vetro e vengono assorbiti dalla superficie annerita, con conseguente aumento della temperatura all'interno della scatola. Le pentole annerite dall'esterno sono collocate nella scatola solare.
Il cibo crudo viene cotto con l'energia termica prodotta a causa dell'aumento della temperatura della scatola solare. L'area del collettore di un tale fornello solare può essere aumentata fornendo uno specchio riflettente piano. Quando questo riflettore viene regolato per riflettere i raggi solari nella scatola, si ottiene un aumento della temperatura di 15 ° C - 25 ° C all'interno della scatola di cottura.
Il fornello solare non richiede né carburante né attenzione durante la cottura dei cibi e non c'è inquinamento, nessuna carbonizzazione o traboccamento di cibo e il vantaggio più importante è che il valore nutrizionale del cibo cotto è molto alto in quanto le vitamine e i sapori naturali del cibo non sono distrutto.
Il costo di manutenzione del fornello solare è trascurabile. Lo svantaggio principale del fornello solare è che il cibo non può essere cotto di notte, durante i giorni nuvolosi o con breve preavviso. La cottura richiede relativamente più tempo e il chapattis non può essere cucinato in un fornello solare.
(h) Generazione di energia elettrica solare:
L'energia elettrica o l'elettricità possono essere prodotte direttamente dall'energia solare per mezzo di celle fotovoltaiche. La cella fotovoltaica è un dispositivo di conversione dell'energia che viene utilizzato per convertire i fotoni della luce solare direttamente in elettricità. È fatto di semiconduttori che assorbono i fotoni ricevuti dal sole, creando elettroni liberi con alte energie.
Questi elettroni senza energia elevata sono indotti da un campo elettrico, per uscire dal semiconduttore per fare un lavoro utile. Questo campo elettrico nelle celle fotovoltaiche è solitamente fornito da una giunzione pn di materiali che hanno proprietà elettriche differenti. Esistono diverse tecniche di fabbricazione per consentire a queste celle di raggiungere la massima efficienza.
Queste celle sono disposte in parallelo o in serie per formare moduli cellulari. Alcune delle caratteristiche speciali di questi moduli sono l'alta affidabilità, nessuna spesa per il carburante, costi minimi di manutenzione, lunga durata, portabilità, modularità, funzionamento senza inquinamento ecc.
Le celle fotovoltaiche sono state utilizzate per il funzionamento di pompe per l'irrigazione, avvisi di attraversamento di strade ferrate, segnali di navigazione, sistemi di chiamata di emergenza autostradali, stazioni meteorologiche automatiche ecc. In aree in cui è difficile installare linee elettriche.
Sono anche utilizzati per il monitoraggio meteorologico e come fonti di energia portatili per televisori, calcolatori, orologi, lettori di schede per computer, caricabatterie e satelliti ecc. Inoltre, le celle fotovoltaiche sono utilizzate per l'energizzazione di gruppi di pompe per l'irrigazione, la fornitura di acqua potabile e per fornire elettricità nelle aree rurali, ad es. lampioni stradali, ecc.
(i) Produzione di energia termica solare:
Produzione di energia termica solare significa la conversione dell'energia solare in elettricità attraverso l'energia termica. In questa procedura, l'energia solare viene utilizzata per riscaldare un fluido di lavoro, gas, acqua o qualsiasi altro liquido volatile. Questa energia termica viene quindi convertita in energia meccanica ma turbina. Infine un generatore convenzionale accoppiato ad una turbina converte questa energia meccanica in energia elettrica.
Produzione di energia attraverso gli stagni solari:
Un laghetto solare è un corpo d'acqua naturale o artificiale utilizzato per raccogliere e assorbire la radiazione solare e immagazzinarla come calore. È molto superficiale (5-10 cm di profondità) e ha un fondo che assorbe le radiazioni (plastica nera). Ha una copertura in fibra di vetro ricurva su di esso per consentire l'ingresso della radiazione solare, ma riduce le perdite per radiazione e convezione (movimento dell'aria). La perdita di calore al suolo è ridotta al minimo fornendo un letto di materiale isolante sotto il laghetto.
Gli stagni solari utilizzano l'acqua per raccogliere e immagazzinare l'energia solare che viene utilizzata per molte applicazioni come il riscaldamento degli ambienti, il riscaldamento dei processi industriali e per generare elettricità guidando una turbina alimentata dall'evaporazione di un fluido organico con un basso punto di ebollizione.
(j) Solar Green Houses:
Una serra è una struttura rivestita di materiale trasparente (vetro o plastica) che funge da collettore solare e utilizza l'energia solare radiante per la crescita delle piante. Dispone di dispositivi di riscaldamento, raffreddamento e ventilazione per il controllo della temperatura all'interno della serra.
Le radiazioni solari possono attraversare la vetrata della serra, ma le radiazioni termiche emesse dagli oggetti all'interno della serra non possono sfuggire attraverso la superficie vetrata. Di conseguenza, le radiazioni rimangono intrappolate all'interno della serra e provocano un aumento della temperatura.
Poiché la struttura della casa verde ha un confine chiuso, l'aria all'interno della serra si arricchisce di CO 2 in quanto non vi è alcuna miscelazione dell'aria della serra con l'aria ambientale. Inoltre, vi è una ridotta perdita di umidità a causa della limitata traspirazione. Tutte queste caratteristiche aiutano a sostenere la crescita delle piante durante il giorno e durante la notte e durante tutto l'anno.
