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能源與電力:生產、分配和社會/太陽能

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能量是做功的能力。我們吃飯、旅行、工作、與人交往,所有這些都離不開能量。今天大多數的能源使用都是直接或間接形式的太陽能。

我們吃的食物來自植物或動物。植物將來自太陽的光轉化為碳水化合物和組織。我們吃植物(米飯、小麥、玉米、土豆),這些都是來自植物的食物。我們吃的動物,如雞、山羊、魚,透過吃植物獲得能量。所以可以肯定地說,我們吃的所有食物都是由太陽能產生的。

我們給油箱加油,我們的大多數發電站都用煤炭執行。石油不過是數百萬年前存在的死動物的殘骸。煤炭是曾經在陽光下繁茂的樹木和森林的殘骸。所以我們從天然氣和煤炭中獲得的電力不過是儲存的太陽能。

我們的祖先很早就開始收集和利用太陽能。例如,我們在戶外晾曬衣服。陽光照射衣服,加熱衣服,加速衣服中水分蒸發。瑪雅人使用拋物面鏡將太陽光聚焦在一個小的燃點上,以點燃火絨。火絨會變得足夠熱並燃燒,因此可以用來生火。溫室在寒冷的氣候地區被用來透過將陽光捕獲在玻璃結構中來防止作物凍結。

太陽如何產生能量?

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太陽的熱量是由核聚變產生的。

太陽能的潛力

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據估計,太陽表面的太陽輻射強度為每平方米表面積 73 兆瓦。但是,在地球表面,它被降低到在氣壓為 1.5 且溫度為 25 攝氏度時的最大 1000 瓦/平方米。

太陽能的歷史

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太陽能的歷史既迷人又令人敬畏。我們人類把太陽視為理所當然。我們甚至在意識到自己在使用它之前就已經在使用太陽能了。但甚至在我們之前,動物和植物就已經在數百萬年甚至更長時間裡利用著太陽的能量。

生命依賴於太陽能

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地球上幾乎所有的生命都直接或間接地依賴於太陽能。充足的陽光使熱帶雨林繁茂,使風吹拂,使雨水落下,使河流和溪流流動。

那麼,哪種生命首先利用了太陽的力量呢?答案可能是植物。植物使用一種獨特的化學過程,稱為光合作用。它們吸收二氧化碳和水,利用太陽能將其轉化為碳水化合物和氧氣。氧氣作為副產品被釋放到大氣中。換句話說,植物將光能轉化為化學能,用於其自身功能,例如產生更多樹葉、木材、樹皮、水果、種子等等。

動物利用太陽能。動物的皮膚利用陽光產生維生素 D,維生素 D 對骨骼的發育和維持至關重要。太陽能或光最明顯的用途是視覺。許多動物可以透過對光敏感的眼睛看到東西。

螞蟻使用太陽的位置作為指南針,並根據太陽位置導航。太陽並沒有固定在天空中的同一個位置,但螞蟻卻能以某種方式利用太陽的位置進行導航。

冷血動物,如鱷魚,會曬太陽。這使它們能夠迅速提高體溫,從而使它們能夠活躍起來。即使是溫血動物,也會在黎明時分將自己置於陽光直射的位置,以便讓身體稍微暖和起來。

人類使用太陽能

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人類很快就開始利用太陽能。也許第一個應用是乾燥。可能是乾燥肉類、魚類、洗過的衣服,或者是在他們溼的時候曬乾自己。

當人類開始種植莊稼時,他們真正開始收集太陽能。許多文明意識到陽光是作物生長必不可少的要素。例如,印度安得拉邦的農民每年 1 月 14 日慶祝一個名為 Pongal 的節日。Pongal 是為了感謝太陽幫助農民從事農業,並幫助他們獲得豐收。

埃及人崇拜太陽神,他們稱之為 Ra。瑪雅人尊重太陽,甚至進行人祭,以確保太陽每天都會升起。瑪雅人是第一個使用太陽能聚光器的人。他們使用高度拋光的拋物線鏡將陽光聚焦在一個小的燃點上,以便點燃火絨來生火。

許多文化害怕日食,因為他們認為太陽正在消失,可能不會再回來了。太陽對古代文明來說顯然很重要。雖然他們永遠無法理解太陽是什麼,但他們知道它很重要,如果太陽消失了,他們也會滅亡。

成功的太陽能專案

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如今,太陽能被認為是一種重要的可再生能源,並且存在多種提取能量的方式。它們是

  1. 直接加熱模式 - 用於熱水器/太陽能熱系統
  2. 光伏模型 - 此方法用於建立光伏訊號,從而為電池充電。

光伏模組有三種類型

  1. 太陽能晶體模組
  2. 薄膜技術
  3. 奈米薄膜技術

如今,太陽能可以透過適度的投資轉化為現實生活中使用的能量。

太陽能的未來

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