能源与电力:生产、分配和社会/太阳能
能量是做功的能力。我们吃饭、旅行、工作、与人交往,所有这些都离不开能量。今天大多数的能源使用都是直接或间接形式的太阳能。
我们吃的食物来自植物或动物。植物将来自太阳的光转化为碳水化合物和组织。我们吃植物(米饭、小麦、玉米、土豆),这些都是来自植物的食物。我们吃的动物,如鸡、山羊、鱼,通过吃植物获得能量。所以可以肯定地说,我们吃的所有食物都是由太阳能产生的。
我们给油箱加油,我们的大多数发电站都用煤炭运行。石油不过是数百万年前存在的死动物的残骸。煤炭是曾经在阳光下繁茂的树木和森林的残骸。所以我们从天然气和煤炭中获得的电力不过是储存的太阳能。
我们的祖先很早就开始收集和利用太阳能。例如,我们在户外晾晒衣服。阳光照射衣服,加热衣服,加速衣服中水分蒸发。玛雅人使用抛物面镜将太阳光聚焦在一个小的燃点上,以点燃火绒。火绒会变得足够热并燃烧,因此可以用来生火。温室在寒冷的气候地区被用来通过将阳光捕获在玻璃结构中来防止作物冻结。
太阳的热量是由核聚变产生的。
据估计,太阳表面的太阳辐射强度为每平方米表面积 73 兆瓦。但是,在地球表面,它被降低到在气压为 1.5 且温度为 25 摄氏度时的最大 1000 瓦/平方米。
太阳能的历史既迷人又令人敬畏。我们人类把太阳视为理所当然。我们甚至在意识到自己在使用它之前就已经在使用太阳能了。但甚至在我们之前,动物和植物就已经在数百万年甚至更长时间里利用着太阳的能量。
地球上几乎所有的生命都直接或间接地依赖于太阳能。充足的阳光使热带雨林繁茂,使风吹拂,使雨水落下,使河流和溪流流动。
那么,哪种生命首先利用了太阳的力量呢?答案可能是植物。植物使用一种独特的化学过程,称为光合作用。它们吸收二氧化碳和水,利用太阳能将其转化为碳水化合物和氧气。氧气作为副产品被释放到大气中。换句话说,植物将光能转化为化学能,用于其自身功能,例如产生更多树叶、木材、树皮、水果、种子等等。
动物利用太阳能。动物的皮肤利用阳光产生维生素 D,维生素 D 对骨骼的发育和维持至关重要。太阳能或光最明显的用途是视觉。许多动物可以通过对光敏感的眼睛看到东西。
蚂蚁使用太阳的位置作为指南针,并根据太阳位置导航。太阳并没有固定在天空中的同一个位置,但蚂蚁却能以某种方式利用太阳的位置进行导航。
冷血动物,如鳄鱼,会晒太阳。这使它们能够迅速提高体温,从而使它们能够活跃起来。即使是温血动物,也会在黎明时分将自己置于阳光直射的位置,以便让身体稍微暖和起来。
人类很快就开始利用太阳能。也许第一个应用是干燥。可能是干燥肉类、鱼类、洗过的衣服,或者是在他们湿的时候晒干自己。
当人类开始种植庄稼时,他们真正开始收集太阳能。许多文明意识到阳光是作物生长必不可少的要素。例如,印度安得拉邦的农民每年 1 月 14 日庆祝一个名为 Pongal 的节日。Pongal 是为了感谢太阳帮助农民从事农业,并帮助他们获得丰收。
埃及人崇拜太阳神,他们称之为 Ra。玛雅人尊重太阳,甚至进行人祭,以确保太阳每天都会升起。玛雅人是第一个使用太阳能聚光器的人。他们使用高度抛光的抛物线镜将阳光聚焦在一个小的燃点上,以便点燃火绒来生火。
许多文化害怕日食,因为他们认为太阳正在消失,可能不会再回来了。太阳对古代文明来说显然很重要。虽然他们永远无法理解太阳是什么,但他们知道它很重要,如果太阳消失了,他们也会灭亡。
如今,太阳能被认为是一种重要的可再生能源,并且存在多种提取能量的方式。它们是
- 直接加热模式 - 用于热水器/太阳能热系统
- 光伏模型 - 此方法用于创建光伏信号,从而为电池充电。
光伏模块有三种类型
- 太阳能晶体模块
- 薄膜技术
- 纳米薄膜技术
如今,太阳能可以通过适度的投资转化为现实生活中使用的能量。