太陽エネルギーとは、太陽熱、太陽光発電、太陽熱エネルギー、太陽建築、溶融塩発電所、人工光合成などの進化する技術を駆使して、太陽から放射される光と熱です。

これは再生可能エネルギーの重要な供給源であり、その技術はパッシブソーラーまたはアクティブソーラーのいずれかとして広く特徴付けられています。 積極的な太陽技術には、太陽光発電システムの使用、太陽光発電の集中、太陽熱温水の加熱などがあります。 パッシブソーラー技術には、建物を太陽に向けること、熱質量または光分散特性が良好な材料を選択すること、自然に空気を循環させる空間を設計することが含まれます。

利用可能な太陽エネルギーの量が大きいため、非常に魅力的な電力源になります。 2000年の世界エネルギー評価での国連開発計画は、太陽エネルギーの年間潜在的可能性が1,575〜49,837であることを発見した。 これは2012年の世界の総エネルギー消費量の559.8 EJに比べて数倍です。

2011年、国際エネルギー機関(IEA)は、「手頃な価格で無尽蔵でクリーンな太陽エネルギー技術の開発は、長期的に大きなメリットをもたらすはずであり、先住民、無尽蔵、そしてほとんど輸入に依存しない資源に依存して、持続可能性の向上、公害の軽減、地球温暖化の緩和のためのコストの削減、化石燃料の価格を他のものよりも低く保つことができます。広く共有する必要があります “。

潜在的な
地球は、上層大気で、入射する太陽放射(日射)の174ペタワット(PW)を受け取ります。 約30%は宇宙に反射され、残りは雲、海洋、大陸に吸収されます。 地球の表面の太陽光のスペクトルは、ほとんどが可視光線と近赤外線の範囲に広がっており、近紫外域には小さな部分があります。 世界の人口の大部分は、日照量が150-300ワット/ m2、または3.5-7.0 kWh / m2 /日の地域に住んでいます。

太陽光線は、地球の陸地、地球の約71%を覆う海、そして大気によって吸収されます。 海洋からの蒸発した水分を含む暖かい空気が上昇し、大気の循環または対流を引き起こす。 気温が低い高高度に達すると、水蒸気は雲に凝縮し、地球の表面に雨が降り、水循環が完了します。 水の凝縮潜熱は対流を増幅し、風、サイクロン、アンチサイクロンなどの大気現象を作り出します。 海洋や陸塊に吸収された日射は、その表面を平均14°Cの温度に保ちます。 光合成によって、緑色の植物は太陽エネルギーを化学的に蓄積されたエネルギーに変換し、これは食糧、木材、および化石燃料が由来するバイオマスを生成する。

地球の大気、海洋および土塊によって吸収される総太陽エネルギーは、年間約3,850,000エジャジュール(EJ)である。 2002年には、これは1年で使用された世界よりも1時間で多くのエネルギーでした。 光合成は、バイオマスで年間約3,000 EJを捕獲する。 惑星の表面に到達する太陽​​エネルギーの量は非常に膨大で、1年で石炭、石油、天然ガス、および採掘されたウランの地球の再生不可能な資源のすべてから得られるものの約2倍です、

地理、時間変動、雲量、人間が利用可能な土地などの要素が太陽エネルギーの量を制限しているため、人間が使用できる潜在的な太陽エネルギーは、惑星の表面近くに存在する太陽エネルギーの量とは異なります獲得することができます。

地理学は太陽エネルギーの可能性に影響を及ぼします。なぜなら、赤道に近い地域は太陽放射量が多いからです。 しかし、太陽の位置に従うことができる光電池の使用は、赤道から遠い領域で太陽エネルギーの潜在的可能性を著しく増加させる可能性がある。 夜間に太陽電池パネルが吸収する太陽光線が地球表面にほとんど存在しないため、時間変動は太陽エネルギーの潜在的可能性に影響します。 これは、太陽電池パネルが1日に吸収できるエネルギーの量を制限します。 雲の覆いは、雲が太陽からの入射光を遮り、太陽電池に利用可能な光を減らすため、太陽電池パネルの可能性に影響を与える可能性があります。

さらに、太陽電池パネルは、未使用で太陽電池パネルに適した土地にしか設置できないため、利用可能な太陽エネルギーに大きな影響を与えます。 屋根は、太陽電池の適切な場所であることが判明しました。多くの人々が、このように家庭から直接エネルギーを収集できることを発見しています。 太陽電池に適している他の領域は、太陽光発電所が確立できる事業に使用されていない土地です。

ソーラー技術は、太陽光を捕捉、変換、分配する方法に応じてパッシブまたはアクティブのいずれかとして特徴付けられ、主に赤道からの距離に応じて世界中のさまざまなレベルで太陽エネルギーを活用できます。 太陽熱は、主に実用的な目的で太陽光線を使用することを指しますが、地熱発電と潮力発電以外のすべての再生可能エネルギーは、直接または間接的に太陽からエネルギーを引き出します。

積極的な太陽技術は、太陽光を有用な出力に変換する太陽光発電、集中太陽光発電、太陽熱収集器、ポンプ、およびファンを使用します。 パッシブソーラー技術には、好都合な熱特性を持つ材料を選択すること、自然に空気を循環させる空間を設計すること、建物の位置を太陽に関連付けることなどがあります。 アクティブソーラー技術はエネルギーの供給を増やし、サプライサイド技術とみなされますが、パッシブソーラー技術は代替リソースの必要性を低減し、一般に需要側の技術と見なされます。

2000年には国連開発計画(UN Development Programme)、国連経済社会委員会、世界エネルギー委員会(World Energy Council)が毎年人類が使用できる潜在的な太陽エネルギーの予測値を発表した。人間が使える土地。 推定では、太陽エネルギーは年間1,575〜49,837 EJの世界的な可能性があることがわかりました(下表参照)。

熱エネルギー
太陽熱技術は、水の加熱、宇宙の加熱、空間の冷却、およびプロセスの発熱に使用することができます。

早期商業適応
1878年、パリのユニバーサル・エクスプレスでAugustin Mouchotはソーラー・蒸気機関を成功裏に実演しましたが、安価な石炭などの理由で開発を続けることができませんでした。

1897年、米国の発明者、技術者、太陽エネルギーのパイオニアであるFrank Shumanは、水よりも沸点の低いエーテルで満たされた四角い箱に太陽エネルギーを反射させる小さなデモンストレーションソーラーエンジンを製作し、パイプは蒸気エンジンに動力を供給した。 1908年には、より大きな太陽光発電所を建設する意向でSun Power Companyを設立しました。 彼は技術顧問のASEアッカーマンと英国の物理学者チャールズ・ヴァーノン・ボーイズと一緒に、コレクタボックスに太陽エネルギーを反射するミラーを使った改良されたシステムを開発し、エーテルの代わりに水を使用できる程度に加熱能力を高めました。 Shumanは低圧水力発電の本格的な蒸気機関を建設し、1912年までにソーラーエンジンシステム全体の特許を取得することができました。

Shumanは、1912年から1913年まで、エジプトのMaadiに世界で初めて太陽熱発電所を建設しました。彼の工場では放物線状の谷を使って45,000キロワット(60-70馬力)のエンジンを稼動させ、22,000リットル(4,800 imp gal; 5,800米国ガール)のナイル川から隣接する綿花の畑への1分あたりの水量。 1930年代の第一次大戦の勃発と安い石油の発見は太陽エネルギーの進歩を妨げたが、シュマルのビジョンと基本設計は1970年代に太陽熱エネルギーへの関心の新たな波で復活した。 1916年、シャーマンは太陽エネルギーの利用を主張するメディアに引用され、

水の暖房
太陽熱温水システムは、太陽熱を利用して水を加熱します。 太陽熱システムでは、地熱緯度が40度以下で、60℃から60℃の家庭用温水利用が可能です。 最も一般的なタイプの太陽熱温水器は、一般に家庭のお湯に使用される排気管集熱器(44%)と平板状の集熱器(34%)です。 主にスイミングプールを温めるために使用される無色プラスチックコレクター(21%)。

2007年現在、太陽熱温水システムの総設備容量は約154GWです。 中国は2006年現在70GWth、2020年には210GWthの長期目標を掲げて世界展開を進めています。イスラエルとキプロスは、90%以上の家庭で太陽熱温水システムを使用する一人当たりのリーダーですそれら。 米国、カナダ、オーストラリアでは、暖房プールは、2005年現在、18GWthの容量を搭載した太陽熱温水の支配的用途である。

暖房、冷房、換気
米国では、暖房、換気および空調(HVAC)システムが、商業用建物で使用されるエネルギーの30%(4.65 EJ / yr)、住宅用建物で使用されるエネルギーの約50%(10.1 EJ / yr)を占めています。 このエネルギーの一部を相殺するために、太陽熱加熱、冷却および換気技術を使用することができる。

熱質量は、太陽エネルギーの場合に太陽からの熱を蓄えるのに使用できる材料です。 一般的な熱量物質には石、セメント、水が含まれます。 歴史的には、乾燥した気候や温暖な地域では、日中に太陽エネルギーを吸収し、蓄熱を夜間の冷たい雰囲気に放つことで、建物を冷たく保ちました。 しかし、彼らは暖かさを維持するために寒い温帯地域でも使用することができます。 熱質量の大きさおよび配置は、気候、昼光および遮光条件などのいくつかの要因に依存する。 適切に組み込まれると、熱質量は空間温度を快適な範囲に維持し、補助加熱および冷却装置の必要性を低減します。

太陽熱煙突(または熱煙突)は、建物の内外をつなぐ垂直軸からなる受動的な太陽熱換気システムです。 煙突が暖まるにつれて、内部の空気は加熱され、建物を通って空気を引き込む上昇気流を引き起こす。 グレージングとサーマルマス材料を温室を模した方法で使用することで、性能を向上させることができます。

落葉樹や植物は、太陽熱と冷房を制御する手段として推進されてきました。 南半球の北半球の建物の南側または南半球の北側に植えられた場合、夏の間は葉が日陰になり、冬の間は裸足で光が通過します。 裸の、葉のない木は、入射太陽放射の1 / 3~1 / 2を遮るので、夏の陰影の恩恵とそれに対応する冬の暖房の喪失との間にバランスが取れている。 重大な暖房負荷のある気候では、冬の太陽の利用可能性を妨げるため、落葉樹を建物の赤道面側に植えてはいけません。 しかし、冬の太陽光発電に大きな影響を与えることなく、ある程度の夏の日陰を提供するために東西側で使用することができます。

料理
ソーラークッカーは、調理、乾燥、低温殺菌に太陽光を使用します。 ボックスクッカー、パネルクッカー、リフレクタークッカーの3つのカテゴリに分類できます。 最も簡単なソーラークッカーは、1767年にHorace de Saussureによって最初に建造されたボックスクッカーです。基本的なボックスクッカーは、透明なふたを備えた断熱容器で構成されています。 部分的に曇った空で効果的に使用することができ、通常は90-150°C(194-302°F)の温度になります。 パネル調理器は、反射したパネルを使用して、絶縁された容器に太陽光を照射し、ボックス調理器に匹敵する温度に達する。 反射器の調理器は、調理容器に光を集中させるために、様々な集光ジオメトリ(ディッシュ、トラフ、フレネルミラー)を使用します。 これらの調理器は315°C(599°F)以上の温度に達しますが、直射日光が正しく機能することが必要で、太陽を追跡するために再配置する必要があります。

プロセス熱
パラボリック・ディッシュ、トラフ、シェッフラー・リフレクターなどの太陽光集光技術は、商業用および産業用のプロセス熱を提供します。 最初の商業システムは、ジョージア州シェナンドアのソーラートータル・エネルギー・プロジェクト(STEP)でした。114のパラボリック・ディッシュが、衣類工場のプロセス暖房、空調、電気要件の50%を提供しました。 このグリッド接続型コージェネレーションシステムは、400 kWの電力と401 kWの蒸気と468 kWの冷却水の形の熱エネルギーを加え、1時間のピーク負荷蓄熱を実現しました。 蒸発池は揮発性の固体を濃縮する浅いプールです。 海水から塩を得るための蒸発池の使用は、太陽エネルギーの最も古い用途の1つである。 現代的な用途には、浸出鉱業で使用されるブライン溶液の濃縮および廃液からの溶解固体の除去が含まれる。 衣類、衣類、衣服は、電力やガスを消費することなく、風や日光による蒸発による衣服の乾燥を行います。 米国の一部の州では、「乾燥権利」服を保護する法律が制定されています。

水処理
ソーラー蒸留を使用して、食塩水または汽水を飲料にすることができます。 これの最初に記録された例は、16世紀のアラブの錬金術師によるものでした。 大規模な太陽蒸留プロジェクトは、1872年にチリの鉱山ラスサリナスで建設されました。 太陽光収集面積が4,700 m2(51,000平方フィート)のこのプラントは、1日あたり22,700 L(5,000 imp gal; 6,000 US gal)を生産し、40年間運転することができます。 個々のスチールデザインには、シングルスロープ、ダブルスロープ(またはグリーンハウスタイプ)、垂直、円錐、逆アブソーバ、マルチウィック、マルチプルエフェクトが含まれます。 これらのスチルはパッシブ、アクティブ、またはハイブリッドモードで動作できます。 ダブルスロープスティルは、分散型家庭向けには最も経済的ですが、アクティブなマルチエフェクトユニットは大規模アプリケーションに適しています。

太陽熱消毒(SODIS)は、水で満たされたプラスチックポリエチレンテレフタレート(PET)ボトルを数時間日光にさらすことを含む。 暴露時間は、完全曇り状態では最低6時間から2日間の天候や気候によって異なります。 家庭用水処理および安全な保管のための実行可能な方法として、世界保健機関(WHO)から推奨されています。 開発途上国の200万人以上の人々が毎日の飲料水のためにこの方法を使用しています。

太陽エネルギーは、薬品や電気を使わずに排水を処理するために水安定池で使用することができます。 さらなる環境上の利点は、藻類がこのような池で成長し、光合成において二酸化炭素を消費することであるが、藻類は有毒化学物質を生成して水を使用不能にする可能性がある。

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溶融塩技術
溶融塩は、太陽熱発電所のソーラータワーまたはソーラートラフによって収集された熱エネルギーを保持するための熱エネルギー貯蔵方法として使用することができ、悪天候または夜間に発電するのに使用することができる。 それは、1995-1999年のSolar Twoプロジェクトで実証されました。 このシステムは、熱を電気に直接変換するのではなく、それを電気に変換する前に熱を蓄えて保持するエネルギーを基準にして、年間効率99%を持つと予測されています。 溶融塩混合物は様々である。 最も拡張された混合物は、硝酸ナトリウム、硝酸カリウムおよび硝酸カルシウムを含む。 それは非可燃性で無毒であり、既に熱輸送流体として化学および金属産業で使用されているので、このようなシステムの経験は非太陽応用に存在する。

塩は131°C(268°F)で溶けます。 断熱された「冷たい」貯蔵タンク内で288℃(550°F)で液体に保たれます。 液体塩は、集光された太陽がそれを566℃(1,051°F)に加熱するソーラーコレクタのパネルを通してポンプで送られる。 その後、高温貯蔵タンクに送られる。 これは熱エネルギーが最大1週間まで有効に保存できるほど十分に絶縁されています。

電力が必要とされるとき、熱い塩は、従来の石炭、石油、または原子力発電所で使用されるタービン/発電機用の過熱蒸気を生成するために、従来の蒸気発生器にポンプで送られる。 100メガワットのタービンには、この設計で4時間駆動するために、直径約9.1メートル(30フィート)、直径24メートル(79フィート)のタンクが必要です。

スペインのいくつかのパラボリックトラフ発電所とソーラーパワータワーデベロッパーSolarReserveはこの熱エネルギー貯蔵コンセプトを使用しています。 米国のソラナ発電所には溶融塩による6時間の貯蔵があります。 MaríaElena工場は、溶融塩技術を採用している、Antofagastaのチリ北部地域にある400MWの熱電併給施設です。

電気生産
太陽光発電は、光電池(PV)を直接使用するか、または集中太陽光発電(CSP)を使用して間接的に太陽光を電気に変換することです。 CSPシステムは、レンズまたはミラーおよび追跡システムを使用して、広い範囲の太陽光を小さなビームに集束させる。 PVは、光電効果を用いて光を電流に変換する。

太陽光発電は2050年までに世界最大の電力供給源になると予測されています。太陽光発電と集中太陽光発電はそれぞれ世界全体の消費量の16%と11%を占めています。 2016年、急速な成長を遂げた1年後に、太陽光発電は世界全体の電力の1.3%を生産しました。

商業用集中型太陽光発電は、1980年代に初めて開発されました。 カリフォルニアのモハベ砂漠にある392MWのイワンパ太陽発電施設は、世界最大の太陽光発電所です。 他の大規模な集中型太陽光発電所には、スペインの150MWソルノバソーラー発電所と100MWアンダソルソーラー発電所があります。 米国の250MWアグアカリエンテソーラープロジェクトとインドの221MWチャランカソーラーパークは、世界最大の太陽光発電プラントです。 1GWを超えるソーラープロジェクトが開発されていますが、配備された太陽光発電の大部分は、5kW未満の屋上の小さな屋根にあり、ネットメーターやフィードイン関税でグリッドに接続されています。

太陽光発電
過去20年間に、太陽光発電(PV)としても知られている太陽光発電(PV)は、小規模な用途の純粋なニッチ市場から主流の電力源に向けて進化しました。 太陽電池は、光電効果を利用して光を直接電気に変換する装置である。 最初の太陽電池は、1880年代にCharles Frittsによって建設されました。 1931年、ドイツのエンジニアBruno Lange博士は、酸化銅の代わりにセレン化銀を使ってフォトセルを開発しました。 プロトタイプのセレン電池は入射光の1%未満を電気に変換しましたが、Ernst Werner von SiemensとJames Clerk Maxwellの両方がこの発見の重要性を認識しました。 1940年代のRussell Ohlの研究に続いて、研究者Gerald Pearson、Calvin Fuller、Daryl Chapinは1954年に結晶シリコン太陽電池を開発しました。これらの初期太陽電池は286USドル/ワットで、効率は4.5〜6%に達しました。 2012年までに利用可能な効率は20%を超え、研究太陽電池の最大効率は40%を超えていた。

集中した太陽光発電
集中太陽光発電(CSP)システムは、レンズやミラー、追跡システムを使用して、広い範囲の太陽光を小さなビームに集光します。 濃縮された熱は、従来の発電プラントの熱源として使用されます。 幅広い集中技術が存在します。 最も発展しているのは、放物線状のトラフ、集中型リニアフレネル反射板、スターリング皿、太陽光発電塔です。 様々な技術が、太陽を追跡し、光を集めるために使用される。 これらのシステムのすべてにおいて、作動流体は、集中した太陽光によって加熱され、発電またはエネルギー貯蔵のために使用される。

建築と都市計画
Sunlightは、建築史の始まり以来、建築設計に影響を与えてきました。 先進的なソーラー・アーキテクチャーと都市計画の方法は、ギリシャ人と中国人によって最初に採用されました。彼らは、建物を南向きにして光と暖かさを提供しました。

パッシブソーラーアーキテクチャの一般的な特徴は、太陽に対する向き、コンパクトな割合(体積に対する表面積の比が小さい)、選択的なシェーディング(オーバーハング)、熱質量です。 これらの機能が地元の気候や環境に合わせて調整されていると、快適な温度範囲で快適な空間を演出できます。 ソクラテスのメガロンハウスはパッシブソーラーデザインの古典的な例です。 ソーラーデザインへの最近のアプローチは、ソーラーライティング、ヒーティングおよび換気システムを統合されたソーラーデザインパッケージにまとめたコンピュータモデリングを使用しています。 ポンプ、ファン、切り替え可能な窓などのアクティブソーラー機器は、パッシブ設計を補完し、システム性能を向上させることができます。

都市熱島(UHI)は、周囲の環境より高い温度の大都市圏です。 より高い温度は、アルベドが低く、自然環境よりも高い熱容量を有するアスファルトやコンクリートのような都市材料による太陽エネルギーの吸収の増加に起因する。 UHI効果に対抗する直接的な方法は、建物や道路を白く塗り、その地域に樹木を植えることです。 これらの方法を用いて、ロサンゼルスの仮想クールコミュニティプログラムは、都市気温が約3℃低下し、推定コストは10億ドルになり、空調の削減による年間総収入は約530百万ドルになると予測していますコストと医療費を節約できます。

農業および園芸
農業と園芸は、植物の生産性を最適化するために太陽エネルギーの捕獲を最適化しようとしている。 時限植栽サイクル、仕立てられた列の向き、行間のずらした高さ、および植物品種の混合などの技術は、作物収量を改善することができる。 太陽光は一般的に豊富な資源と考えられていますが、例外は太陽エネルギーの農業への重要性を強調しています。 小氷期の短期間の成長期に、フランスと英国の農家は果物の壁を使って太陽エネルギーの収集を最大限にしました。 これらの壁は、植物を暖かく保つことによって熱質量として作用し、熟成を加速させた。 初期のフルーツの壁は、地面に垂直に建てられ、南に面していましたが、時間がたつにつれて、日光をより良く利用するために傾斜壁が開発されました。 1699年に、Nicolas Fatio de Duillierは、追跡の仕組みを使って、太陽に追従することを提案しました。 作物の栽培を除いて、農業における太陽エネルギーの利用には、水を汲み上げ、作物を乾燥させ、雛を飼い、鶏糞を乾燥させることが含まれる。 最近では、太陽電池パネルによって生成されたエネルギーを使用してブドウプレスを駆動するヴィンターが技術を受け入れています。

温室効果ガスは太陽光を熱に変換し、年間の生産と地域の気候に適さない特殊作物やその他の植物の成長(囲まれた環境での)を可能にします。 原始温室は、最初にローマ時代に使用され、ローマ帝国の皇帝ティベリウスのために一年生のキュウリを生産しました。 最初の近代的な温室は、海外の探査から外来植物を持ち帰るために、16世紀にヨーロッパに建設されました。 温室は今日でも園芸の重要な部分を占めており、プラスチックの透明材料もポリタンと幌のカバーで同様の効果を発揮しています。

輸送
ソーラーカーの開発は、1980年代から工学的な目標であった。 ワールドソーラーチャレンジは、ダーウィンからアデレードへのオーストラリア中部の3,021キロメートル(1,877マイル)を越えて大学や企業のチームが競い合う、1年に2回のソーラーカーレースです。 1987年に設立された当時の平均速度は時速67キロで、2007年には平均速度は時速90.87キロに上昇しました(56.46マイル)。 北米ソーラーチャレンジと計画された南アフリカソーラーチャレンジは、太陽光発電車両のエンジニアリングと開発に関する国際的な関心を反映している匹敵する競技です。

一部の車両は、空調などの補助電源用のソーラーパネルを使用して、内部を冷たく保ち、燃料消費を削減します。

燃料生産
太陽光化学プロセスは、太陽エネルギーを使用して化学反応を引き起こします。 これらのプロセスは、さもなければ化石燃料源から来るであろうエネルギーを相殺し、太陽エネルギーを貯蔵可能かつ運搬可能な燃料に変換することもできる。 太陽光誘起化学反応は、熱化学または光化学に分けることができる。 人工光合成によって様々な燃料を生産することができる。 炭素ベースの燃料(メタノールなど)を二酸化炭素の還元から製造することに関与する多電子触媒化学は挑戦的である。 実現可能な選択肢は陽子からの水素生成であるが、電子源(植物のように)として水を使用すると、2つの水分子の分子酸素への多重電子酸化を習得する必要がある。 2050年までに、隣接する燃料電池発電所を通る水素を提供する海水の分割と地方の水道システムへの直接的な純水副生成物の生産を、沿岸大都市圏の太陽光発電施設で行うことが想定されています。 もう一つのビジョンは、植物よりも効率的に光合成を行う地球の表面(道路、車両、建物)を覆うすべての人間の構造物を含む。

水素製造技術は、1970年代から太陽光化学研究の重要な領域でした。 光起電力セルまたは光化学セルによって駆動される電解のほかに、いくつかの熱化学的プロセスも探求されている。 そのようなルートの1つは、コンセントレータを使用して高温(2,300〜2,600°Cまたは4,200〜4,700°F)で水を酸素と水素に分解する方法です。 別のアプローチは、天然ガスの蒸気改質を駆動するために太陽集熱器からの熱を使用し、それにより従来の改質方法と比較して全体の水素収率を増加させる。 反応物質の分解および再生によって特徴付けられる熱化学サイクルは、水素生成の別の手段を提供する。 Weizmann Institute of Scienceの開発中のSolzincプロセスは、1,200°C(2,200°F)以上の温度で酸化亜鉛(ZnO)を分解するために1 MWの太陽熱炉を使用しています。 この初期反応は純粋な亜鉛を生成し、その後水と反応して水素を生成することができる。

エネルギー貯蔵方法
熱質量システムは、日常的または季節的持続時間のために国内で有用な温度で熱の形で太陽エネルギーを蓄えることができる。 蓄熱システムは、一般に、水、土および石のような高い比熱容量を有する容易に入手可能な材料を使用する。 適切に設計されたシステムはピーク需要を低減し、使用時間をオフピーク時間にシフトし、全体的な暖房と冷却の要件を減らすことができます。

パラフィンワックスおよびグラウバー塩のような相変化材料は、別の蓄熱媒体である。 これらの材料は安価で、容易に入手でき、国内で有用な温度(約64°Cまたは147°F)を供給することができます。 “Dover House”(Dover、Massachusetts)は、1948年にGlauberの塩加熱システムを初めて使用しました。太陽エネルギーは、溶融塩を使用して高温で貯蔵することもできます。 塩は、低コストであり、高い比熱容量を有し、従来の電力システムと互換性のある温度で熱を送達することができるので、有効な記憶媒体である。 ソーラー2プロジェクトでは、このエネルギー貯蔵方式を採用し、68m3の貯蔵タンクに1.44テラジュール(400,000kWh)を貯蔵することができ、約99%の年間貯蔵効率を達成しました。

オフグリッドのPVシステムは、従来、余剰電力を蓄えるために充電式バッテリを使用してきました。 グリッドタイドシステムでは、余剰電力を送電網に送ることができますが、標準の送電網を使用することで不足を補うことができます。 正味の計量プログラムは、家計システムがグリッドに供給する電力を賄うことを認めている。 これは、家庭が消費する電力よりも多くの電力を生産するときは常に、メーターを「ロールバック」することによって処理されます。 正味の電気使用量がゼロ以下の場合、ユーティリティはキロワット時のクレジットを次の月に転記します。 他のアプローチは、消費された電気対消費された電力を測定するために、2メートルの使用を伴う。 これは、第2のメータの設置コストの増加のためにあまり一般的ではない。 ほとんどの標準メーターは、両方向で正確に測定し、2番目のメーターは不要です。

ポンプ貯蔵水力発電は、エネルギーが低い揚水溜めからより高い仰角の貯水池に利用可能なときにポンプで汲み上げられた水の形でエネルギーを蓄積する。 エネルギーは、水力発電所になると同時に、水を解放することによって需要が高いときに回収されます。

開発、展開、経済
産業革命に伴う石炭利用の急増から、エネルギー消費は木材やバイオマスから化石燃料へと着実に移行しています。 1860年代に始まったソーラー技術の早期開発は、石炭が間もなく不足するとの見通しに起因していました。 しかし、石炭と石油の利用可能性、経済性、有用性が高まる中、20世紀初頭には太陽光発電技術の発展が停滞しました。

1973年の石油禁輸と1979年のエネルギー危機は、世界中のエネルギー政策の再編をもたらし、太陽光発電技術の開発に新たな注目を集めた。 配備戦略は、米国の連邦太陽光発電利用計画や日本のサンシャイン計画などのインセンティブプログラムに重点を置いていました。 その他の取り組みとしては、米国(SERI、現NREL)、日本(NEDO)、ドイツ(フラウンホーファー太陽エネルギーシステム研究所)に研究施設を設立したことが挙げられます。

商業用太陽熱温水器が1890年代に米国で登場し始めました。 これらのシステムは1920年代まで使用が増加していましたが、徐々に安価で信頼性の高い暖房燃料に取り替えられました。 太陽光発電と同様に、1970年代の石油危機の結果、太陽熱温水器のリニューアルが注目されたが、石油価格の低下により1980年代に利下げが生じた。 太陽熱温水器の開発は1990年代を通じて着実に進んでおり、1999年以来の年平均成長率は平均20%です。一般に過小評価されていますが、太陽熱温水器と冷房は、 2007。

国際エネルギー機関(IEA)は、太陽エネルギーは世界が直面する最も緊急な問題のいくつかを解決するためにかなりの貢献をすることができると述べている。

手頃な価格で無尽蔵でクリーンな太陽エネルギー技術の開発は長期的に大きなメリットをもたらします。 これは、先住民、無尽蔵、主に輸入に依存しない資源に依存し、持続可能性を高め、汚染を減らし、気候変動を緩和するコストを下げ、化石燃料の価格を他のものよりも低く維持することによって、これは利益点はグラーバルである。したが、早期導入のためのインセンティブの追加コストは、投資を学習すると考えられるものである。彼らは賢明に費やされ、広く共有される必要があります。

2011年、国際エネルギー機関(IEA)の報告による、政治家が気候変動を制限する場合、太陽光温水器、太陽光温水器、太陽光発電などの太陽エネルギー技術は、2060年に世界のエネルギーの3分の1を提供することができます太陽からのエネルギーは、エネルギー効率の向上と同時に温室効果ガス排出者への負担と並行して、世界経済の脱炭酸に重要な役割を果たす可能性がありますあります。

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