太陽エネルギーは、太陽によって生成されるあらゆる種類のエネルギーです。

太陽エネルギーは、太陽の下で起こる核融合によって作成されます。融合は、水素原子の陽子が太陽のコアに激しく衝突し、融合してヘリウム原子を作成するときに発生します。

PP（プロトンプロトン）連鎖反応として知られるこのプロセスは、膨大な量のエネルギーを放出します。そのコアでは、太陽は毎秒約6億2,000万トンの水素を融合します。 PP連鎖反応は、私たちの太陽の大きさの他の星で発生し、連続エネルギーと熱を提供します。これらの星の温度は、ケルビンスケールで約400万度（摂氏約400万度、華氏700万度）です。

太陽の約1.3倍大きい星では、CNOサイクルはエネルギーの作成を促進します。 CNOサイクルはまた、水素をヘリウムに変換しますが、炭素、窒素、酸素（C、N、およびO）に依存してそうすることができます。現在、太陽のエネルギーの2％未満がCNOサイクルによって作成されています。

PP鎖反応またはCNOサイクルによる核融合は、波と粒子の形で膨大な量のエネルギーを放出します。太陽エネルギーは、太陽から離れて、太陽​​系全体に常に流れています。太陽エネルギーは地球を温め、風と天候を引き起こし、植物と動物の生活を維持します。

太陽からのエネルギー、熱、光は、電磁放射（EMR）の形で流れます。

電磁スペクトルは、異なる周波数と波長の波として存在します。波の周波数は、特定の時間単位で波が繰り返される回数を表します。非常に短い波長の波は、特定の時間単位で数回繰り返されるため、高周波です。対照的に、低周波波の波長ははるかに長いです。

電磁波の大部分は私たちには見えません。太陽から放出される最も高周波波は、ガンマ線、X線、紫外線（紫外線）です。最も有害な紫外線は、地球の大気によってほぼ完全に吸収されます。あまり強力な紫外線が大気中を移動し、日焼けを引き起こす可能性があります。

また、太陽は赤外線を放出し、その波ははるかに低い周波数です。太陽からのほとんどの熱は、赤外線エネルギーとして到着します。

赤外線とUVの間に挟まれたのは、地球上に見られるすべての色を含む可視スペクトルです。赤の色は、最も長い波長（赤外線に最も近い）を持ち、バイオレット（UVに最も近い）が最も短いです。

天然太陽エネルギー

温室効果
地球に到達する赤外線、目に見える、および紫外線は、惑星を温め、生命を可能にするプロセスに参加します。いわゆる「温室効果」です。

地球に到達する太陽​​エネルギーの約30％が宇宙に反映されます。残りは地球の大気に吸収されます。放射線は地球の表面を温め、表面は赤外線の形でエネルギーの一部を放射します。大気中に上昇すると、水蒸気や二酸化炭素などの温室効果ガスによって傍受されます。

温室効果ガスは、反射する熱を大気に戻します。このようにして、彼らは温室のガラスの壁のように振る舞います。この温室効果は、生命を維持するのに十分なほど地球を暖かく保ちます。

光合成
地球上のほとんどすべての生命は、直接的または間接的に食物の太陽エネルギーに依存しています。

生産者は太陽エネルギーに直接依存しています。それらは、光合成と呼ばれるプロセスを通じて、日光を吸収し、栄養素に変換します。独立栄養とも呼ばれる生産者には、植物、藻類、細菌、菌類が含まれます。独立栄養は食物網の基礎です。

消費者は栄養素を生産者に依存しています。草食動物、肉食動物、雑食動物、およびデトリチボアは間接的に太陽エネルギーに依存しています。草食動物は植物や他の生産者を食べます。肉食動物と雑食動物は、生産者と草食動物の両方を食べます。デトリチボアは、それを消費することで植物と動物の物質を分解します。

化石燃料
光合成は、地球上のすべての化石燃料の原因です。科学者は、約30億年前に、最初の独立栄養が水生環境で進化したと推定しています。日光は植物の寿命が繁栄し、進化することを可能にしました。独立した後、彼らは分解し、地球の奥深くに移動し、時には数千メートルに移動しました。このプロセスは何百万年も続きました。

激しい圧力と高温の下で、これらの遺跡は化石燃料として私たちが知っているものになりました。微生物は石油、天然ガス、および石炭になりました。

人々は、これらの化石燃料を抽出し、エネルギーに使用するプロセスを開発しました。ただし、化石燃料は再生不可能なリソースです。彼らは形成するのに何百万年もかかります。

太陽エネルギーの活用

太陽エネルギーは再生可能な資源であり、多くの技術は、家庭、企業、学校、病院で使用するために直接収穫することができます。一部の太陽エネルギー技術には、太陽光発電細胞とパネル、濃縮太陽エネルギー、太陽構造が含まれます。

太陽放射をキャプチャし、それを使用可能なエネルギーに変換するには、さまざまな方法があります。この方法では、アクティブソーラーエネルギーまたはパッシブソーラーエネルギーのいずれかを使用します。

アクティブソーラーテクノロジーは、電気または機械装置を使用して、ソーラーエネルギーを別の形態のエネルギー、ほとんどの場合熱または電気に積極的に変換します。パッシブソーラーテクノロジーは、外部デバイスを使用しません。代わりに、彼らは冬の間、地元の気候を利用して構造を熱くし、夏の間に熱を反射します。

太陽光発電

太陽光発電は、1839年に19歳のフランスの物理学者アレクサンドルエドモンドベックによって発見されたアクティブソーラー技術の一種です。ベクレルは、銀塩化物を酸性溶液に入れて日光にさらしたとき、それに取り付けられた白金電極が電流を生成することを発見しました。太陽放射から直接発電するこのプロセスは、太陽光発電効果、または太陽光発電と呼ばれます。

今日、太陽光発電はおそらく太陽エネルギーを活用する最もよく知られている方法です。太陽光発電アレイには、通常、太陽電池、さらには数百の太陽電池のコレクションが含まれます。

各太陽電池には、通常はシリコンで作られた半導体が含まれています。半導体が日光を吸収すると、電子を緩めます。電界は、これらの緩い電子を電流に向け、一方向に流れます。太陽電池の上部と下部にある金属接触は、その電流を外部オブジェクトに向けます。外部オブジェクトは、太陽光発電計算機と同じくらい小さいか、発電所と同じ大きさです。

太陽光発電は、最初に宇宙船で広く使用されていました。国際宇宙ステーション（ISS）を含む多くの衛星は、ソーラーパネルの広範囲で反射的な「翼」を特徴としています。 ISSには2つの太陽アレイ翼（のこぎり）があり、それぞれ約33,000の太陽電池を使用しています。これらの太陽光発電細胞はすべての電力をISSに供給し、宇宙飛行士がステーションを操作し、一度に数ヶ月間宇宙に安全に生活し、科学的および工学実験を実施できるようにします。

太陽光発電所は世界中に建設されています。最大の駅は、米国、インド、中国にあります。これらの発電所は、家、企業、学校、病院の供給に使用される数百メガワットの電力を放出します。

太陽光発電技術は、小規模でインストールすることもできます。ソーラーパネルとセルは、建物の屋根または外壁に固定でき、構造に電気を供給できます。それらは、道路に沿って軽い高速道路へと配置することができます。太陽電池は、計算機、駐車メーター、ゴミ圧縮器、ウォーターポンプなど、さらに小型のデバイスに電力を供給するのに十分なほど小さくなっています。

濃縮太陽エネルギー

別のタイプのアクティブソーラー技術は、濃縮太陽エネルギーまたは濃縮太陽光発電（CSP）です。 CSPテクノロジーは、レンズとミラーを使用して、広い領域からはるかに小さな領域に焦点を合わせます（濃縮）日光を帯びています。この激しい放射線領域は液体を加熱し、それが発生するか、別のプロセスを発生させるか、燃料を供給します。

太陽炉は濃縮太陽光発電の例です。ソーラーパワータワー、放物線型トラフ、フレネルリフレクターなど、さまざまな種類の太陽炉があります。彼らは同じ一般的な方法を使用してエネルギーをキャプチャして変換します。

ソーラーパワータワーは、ヘリオスタットを使用しています。これは、空を通って太陽の弧を描くために変わる平らな鏡を使用しています。鏡は中央の「コレクタータワー」の周りに配置され、塔の焦点に輝く濃縮光線に日光を反映します。

太陽光発電塔の以前の設計では、濃縮日光が水の容器を加熱し、タービンに動力を与える蒸気を生成しました。最近では、一部の太陽光発電所は液体ナトリウムを使用しています。これは熱容量が高く、長期間熱を保持しています。これは、液体が773〜1,273k（500°〜1,000°Cまたは932°〜1,832°F）の温度に達するだけでなく、太陽が輝いていない場合でも水を沸騰させて発電し続けることができることを意味します。

放物線のトラフとフレネルリフレクターもCSPを使用していますが、ミラーは異なって形作られています。放物線鏡は湾曲しており、サドルに似た形状があります。フレネルリフレクターは、平らで薄い鏡のストリップを使用して日光を抑え、液体のチューブに向けます。フレネルリフレクターは、放物線のトラフよりも表面積が多く、太陽のエネルギーを通常の強度の約30倍に集中させることができます。

濃縮された太陽光発電所は、1980年代に最初に開発されました。世界最大の施設は、米国カリフォルニア州のモハーベ砂漠にある一連の植物です。この太陽エネルギー生成システム（SEGS）は、毎年650ギガワット時の電力を生成しています。スペインとインドでは、他の大規模で効果的な植物が開発されています。

濃縮太陽光発電は、小規模でも使用できます。たとえば、ソーラー調理器の熱を生成できます。世界中の村の人々は、ソーラー調理器を使用して、衛生のために水を沸騰させ、食べ物を調理します。

ソーラークッカーは、woodストーブよりも多くの利点を提供します。それらは火災の危険ではなく、煙を生成せず、燃料を必要とせず、燃料のために木が収穫される森林の生息地の損失を減らします。また、ソーラークッカーにより、村人は以前にfireの集まりに使用されていた教育、ビジネス、健康、または家族の時間を追求することもできます。ソーラー調理器は、チャド、イスラエル、インド、ペルーなどの多様な地域で使用されています。

ソーラーアーキテクチャ

1日を通して、太陽エネルギーは熱対流のプロセス、または暖かい空間からより涼しい空間への熱の動きの一部です。太陽が昇ると、地球上で物体や素材を温め始めます。一日中、これらの材料は太陽放射から熱を吸収します。夜に、太陽が沈み、大気が冷えられると、材料は熱を大気に戻します。

受動的な太陽エネルギー技術は、この自然な加熱と冷却プロセスを利用します。

家やその他の建物は、受動的な太陽エネルギーを使用して、熱を効率的かつ安価に分配します。建物の「熱質量」の計算は、この例です。建物の熱質量は、1日を通して加熱される材料の大部分です。建物の熱質量の例は、木材、金属、コンクリート、粘土、石、または泥です。夜には、熱質量が暑さを部屋に戻します。効果的な換気システム（ホールウェイ、窓、空気ダクト）は、温めた空気を分散し、中程度の一貫した屋内温度を維持します。

パッシブソーラーテクノロジーは、多くの場合、建物の設計に関与しています。たとえば、建設の計画段階では、エンジニアまたは建築家は、望ましい量の日光を受け取るために、建物を太陽の毎日の道と並べることができます。この方法では、特定の領域の緯度、高度、および典型的な雲量を考慮します。さらに、建物を構築または改造して、熱断熱材、熱質量、または余分なシェーディングを備えています。

パッシブソーラーアーキテクチャの他の例は、クールな屋根、放射の障壁、緑の屋根です。涼しい屋根は白く塗られており、太陽の放射を吸収するのではなく反射します。白い表面は、建物の内部に到達する熱量を減らし、建物を冷却するのに必要なエネルギーの量を減らします。

放射障壁は、涼しい屋根と同様に機能します。それらは、アルミホイルなどの非常に反射的な材料を断熱材に提供します。フォイルは、吸収、熱の代わりに反射し、冷却コストを最大10％削減できます。屋根や屋根裏部屋に加えて、床の下に輝く障壁も設置される場合があります。

緑の屋根は、植生で完全に覆われた屋根です。彼らは、植物を支えるために土壌と灌漑と、その下の防水層を必要とします。緑の屋根は、吸収または失われた熱の量を減らすだけでなく、植生も提供します。光合成を通じて、緑の屋根の上の植物は二酸化炭素を吸収し、酸素を放出します。彼らは雨水と空気から汚染物質をろ過し、その空間でのエネルギー使用の影響の一部を相殺します。

緑の屋根は何世紀にもわたってスカンジナビアの伝統であり、最近オーストラリア、西ヨーロッパ、カナダ、米国で人気がありました。たとえば、フォードモーターカンパニーは、ミシガン州ディアボーンの組立工場屋根の42,000平方メートル（450,000平方フィート）を植生を備えていました。温室効果ガスの排出を削減することに加えて、屋根は数センチの降雨を吸収することにより雨水流出を減らします。

緑の屋根と涼しい屋根は、「都市のヒートアイランド」効果にも対抗することができます。忙しい都市では、温度は周囲のエリアよりも一貫して高くなる可能性があります。多くの要因がこれに寄与しています。都市は、熱を吸収するアスファルトやコンクリートなどの材料で構成されています。背の高い建物は風とその冷却効果をブロックします。また、大量の廃熱は、産業、交通、および高い集団によって生成されます。屋根の上の利用可能なスペースを使用して木を植えたり、白い屋根で熱を反射したりすると、都市部の局所温度の上昇を部分的に軽減できます。

太陽エネルギーと人々

日光は世界のほとんどの地域で1日の約半分しか輝いていないため、太陽エネルギー技術には、暗い時間中にエネルギーを蓄える方法を含める必要があります。

熱質量システムは、パラフィンワックスまたはさまざまな形の塩を使用して、熱の形でエネルギーを保存します。太陽光発電システムは、余分な電力をローカル電力網に送ることができたり、エネルギーを充電式バッテリーに保管したりできます。

太陽エネルギーを使用するには、多くの長所と短所があります。

利点
太陽エネルギーを使用することの主な利点は、それが再生可能リソースであることです。私たちはさらに50億年にわたって安定した無限の日光を供給します。 1時間で、地球の大気は、地球上のすべての人間の電気ニーズに1年間電力を供給するのに十分な日光を受け取ります。

太陽エネルギーはきれいです。ソーラーテクノロジー機器が建設され、設置された後、太陽エネルギーは機能するために燃料を必要としません。また、温室効果ガスや有毒物質を放出しません。太陽エネルギーを使用すると、環境への影響を大幅に減らすことができます。

太陽エネルギーが実用的な場所があります。太陽光と低い雲の覆いが多い地域の家や建物は、太陽の豊富なエネルギーを利用する機会があります。

ソーラー炊飯器は、木製のストーブで調理する優れた代替品を提供します。ソーラー調理器は、水を消毒し、食品を調理するためのよりクリーンでより安全な方法を提供します。

太陽エネルギーは、風や水力発電など、他の再生可能エネルギー源を補完します。

成功したソーラーパネルを設置する家や企業は、実際に過剰な電力を生産できます。これらの住宅所有者またはビジネス所有者は、エネルギーを電気プロバイダーに戻し、電力料金を削減または排除することさえできます。

短所
太陽エネルギーを使用するための主な抑止力は、必要な機器です。ソーラーテクノロジー機器は高価です。機器の購入と設置は、個々の家に数万ドルの費用がかかる可能性があります。政府はしばしば太陽エネルギーを使用して人や企業に減額税を提供し、技術は電力料金を排除することができますが、初期コストは多くの人にとって考慮に入れています。

太陽エネルギー機器も重いです。建物の屋根にソーラーパネルを改造または設置するためには、屋根は強く、大きく、太陽の経路に向かっている必要があります。

アクティブソーラーテクノロジーとパッシブソーラーテクノロジーは、気候や雲のようなカバーなど、制御不能の要因に依存しています。その地域で太陽光発電が有効であるかどうかを判断するために、地域を研究する必要があります。

太陽エネルギーが効率的な選択になるには、日光が豊富で一貫している必要があります。地球上のほとんどの場所で、Sunlightの変動により、エネルギー源としての唯一の実装が困難になります。