Nhiệt mặt trời

Ao bay hơi là các ao cạn tập trung chất rắn hòa tan thông qua bay hơi. Việc sử dụng các ao bốc hơi để có được muối từ nước biển là một trong những ứng dụng lâu đời nhất của năng lượng mặt trời. Sử dụng hiện đại bao gồm các giải pháp ngâm nước muối tập trung được sử dụng trong khai thác mỏ ngấm và loại bỏ các chất rắn hòa tan từ các dòng thải.

Nhiệt mặt trời

Công nghệ nhiệt mặt trời có thể được sử dụng cho đun nước nóng, sưởi ấm không gian, làm mát không gian và quá trình sinh nhiệt.

Nước nóng

Hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời để làm nóng nước. Trong vĩ độ địa lý thấp (dưới 40 độ) 60-70% sử dụng nước nóng với nhiệt độ lên đến 60 ° C có thể được cung cấp bởi hệ thống sưởi ấm mặt trời. Các loại phổ biến nhất của máy nước nóng năng lượng mặt trời được sơ tán thu ống (44%) và thu gom tấm kính phẳng (34%) thường được sử dụng nước nóng trong nước; và các nhà sưu tập không tráng nhựa (21%) sử dụng chủ yếu để làm nóng bể bơi.

Đến năm 2007, tổng công suất lắp đặt của các hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời là khoảng 154 GW Trung Quốc là nhà lãnh đạo thế giới trong việc triển khai của họ với 70 GW đã được cài đặt. năm 2006 và mục tiêu dài hạn của 210 GW vào năm 2020. Israel và Síp là các nhà lãnh đạo bình quân đầu người trong việc sử dụng các hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời với hơn 90% hộ gia đình sử dụng chúng Tại Hoa Kỳ, Canada và Úc làm nóng bể bơi là ứng dụng ưu thế của nước nóng năng lượng mặt trời với công suất lắp đặt 18 GW vào năm 2005

Hệ thống sưởi ấm, làm mát và thông gió

Tại Hoa Kỳ, hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) chiếm 30% (4,65 EJ) năng lượng được sử dụng trong các tòa nhà thương mại và gần 50% (10,1 EJ) năng lượng sử dụng trong các tòa nhà dân cư. Công nghệ sưởi ấm, làm mát và thông gió năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để bù đắp một phần năng lượng này.

Nhiệt khối là vật liệu bất kỳ có thể được sử dụng để lưu trữ nhiệt nóng từ Mặt trời trong trường hợp của năng lượng mặt trời. Các vật liệu nhiệt khối phổ biến bao gồm đá, xi măng và nước. Chúng đã được sử dụng trong lịch sử ở vùng khí hậu khô hạn và khu vực ôn đới ấm để giữ mát các tòa nhà bằng cách hấp thụ năng lượng mặt trời vào ban ngày và bức xạ nhiệt đã lưu trữ để không khí mát vào ban đêm. Tuy nhiên, chúng cũng có thể được sử dụng trong khu vực ôn đới lạnh để duy trì sự ấm áp. Kích thước và vị trí của nhiệt khối phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện khí hậu, chiếu sáng bằng ánh sáng ngày và bóng râm. Khi kết hợp đúng cách, nhiệt khối duy trì nhiệt độ không gian trong một phạm vi thoải mái và làm giảm sự cần thiết để sưởi ấm phụ trợ và thiết bị làm mát.

Một ống khói năng lượng mặt trời (hoặc ống khói nhiệt, trong bối cảnh này) là một hệ thống thông gió năng lượng mặt trời thụ động bao gồm một trục thẳng đứng kết nối nội thất và ngoại thất của một tòa nhà. Do sự nóng lên của ống khói, không khí bên trong được đun nóng gây ra một updraft kéo không khí thông qua tòa nhà. Hiệu suất có thể được cải thiện bằng cách sử dụng kính và vật liệu nhiệt khối theo cách bắt chước nhà kính.

Rụng lá cây và thực vật đã được phát huy như một phương tiện để kiểm soát năng lượng mặt trời sưởi ấm và làm mát. Khi trồng ở phía nam của một tòa nhà, lá của chúng cung cấp bóng mát trong mùa hè, trong khi các cành trụi lá cho phép ánh sáng đi trong mùa đông. Kể từ trần, cây trụi lá tạo bóng râm 1/3 đến 1/2 của bức xạ mặt trời, có một sự cân bằng giữa lợi ích của bóng mát mùa hè và mất mát tương ứng của sưởi ấm mùa đông. Trong khí hậu với tải làm nóng đáng kể, cây rụng lá không nên được trồng ở phía nam của một tòa nhà bởi vì chúng sẽ can thiệp với tính có sẵn năng lượng mặt trời mùa đông. Tuy nhiên, chúng có thể được sử dụng ở phía đông và phía tây để cung cấp một mức độ bóng mát mùa hè mà không làm ảnh hưởng đến tăng năng lượng mặt trời mùa đông.

Xử lý nước

Chưng cất năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để làm cho mặn hoặc nước lợ uống được. Ví dụ đầu tiên trong số này là bởi nhà giả kim thuật thế kỷ 16 Ả Rập. dự án chưng cất năng lượng mặt trời quy mô lớn lần đầu tiên được xây dựng vào năm 1872 tại thị trấn khai thác mỏ Las Salinas của Chile Nhà máy, trong đó có khu vực thu năng lượng mặt trời 4.700 m2, có thể sản xuất lên đến 22.700 L mỗi ngày và hoạt động 40 năm. Các thiết kế chưng cất cụ thể bao gồm dốc đơn, dốc đôi (hay kiểu nhà kính), thẳng đứng, hình nón, hấp thụ ngược, bấc nhiều, và nhiều ảnh hưởng. Các still này có thể hoạt động trong chế độ thụ động, tích cực, hoặc lai. Still dốc đôi là kinh tế nhất cho các công dụng gia đình phi tập trung, trong khi các đơn vị đa ảnh hưởng tích cực phù hợp hơn cho các ứng dụng quy mô lớn

Khử trùng nước năng lượng mặt trời (SODIS) liên quan đến việc phơi sáng các chai nhựa polyethylene terephthalate (PET) đổ đầy nước dưới ánh sáng mặt trời trong vài giờ. Thời gian phơi sáng khác nhau tùy thuộc vào thời tiết và khí hậu từ tối thiểu là sáu giờ đến hai ngày trong điều kiện hoàn toàn u ám. Đó là khuyến cáo của Tổ chức Y tế Thế giới như là một phương pháp khả thi cho xử lý nước hộ gia đình và lưu trữ an toàn. Hơn hai triệu người ở các nước đang phát triển sử dụng phương pháp này đối với nước uống hàng ngày của họ

Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng trong một ao nước ổn định để điều trị nước thải mà không có hóa chất hoặc điện. Một lợi thế môi trường thêm rằng tảo phát triển trong ao như vậy và tiêu thụ carbon dioxide trong quang hợp, mặc dù tảo có thể sản xuất hóa chất độc hại làm cho các nước không sử dụng được

Nấu ăn

Bếp năng lượng mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời để nấu nướng, làm khô và khử trùng. Chúng có thể được nhóm lại thành ba loại lớn: bếp hộp, bếp tấm và bếp phản xạ. Bếp năng lượng mặt trời đơn giản nhất là bếp hộp đầu tiên được xây dựng bởi Horace de Saussure vào năm 1767. Bếp hộp cơ bản bao gồm một thùng cách nhiệt có nắp đậy trong suốt. Nó có thể được sử dụng hiệu quả với bầu trời u ám một phần và thường sẽ đạt đến nhiệt độ 90-150° C. Bếp tấm sử dụng một tấm phản chiếu ánh sáng mặt trời trực tiếp vào một thùng chứa cách nhiệt và đạt đến nhiệt độ so sánh với bếp hộp. Bếp phản xạ sử dụng các hình học khác nhau tập trung (đĩa, máng, gương Fresnel) để tập trung ánh sáng vào một bộ chứa nấu ăn. Các bếp này đạt đến nhiệt độ 315° C và cao hơn nhưng yêu cầu ánh sáng trực tiếp để hoạt động đúng và phải được thay đổi vị trí để theo dõi Mặt trời

Bát năng lượng mặt trời là một công nghệ tập trung sử dụng các bếp năng lượng mặt trời tại Auroville, Pondicherry, Ấn Độ, nơi mà một bộ phản xạ tĩnh hình cầu tập trung ánh sáng dọc theo đường thẳng vuông góc nội thất các của hình cầu bề mặt, và một hệ thống điều khiển máy tính di chuyển bộ nhận để giao nhau đường này. Hơi nước được sản xuất trong bộ nhận ở nhiệt độ đạt 150° C và sau đó được sử dụng cho quá trình nhiệt trong nhà bếp.

Một bộ phản xạ được phát triển bởi Wolfgang Scheffler vào năm 1986 được sử dụng nhiều trong nhà bếp năng lượng mặt trời. Bộ phản xạ Scheffler là các đĩa parabol linh hoạt kết hợp các khía cạnh của đáy và các bộ tập trung tháp năng lượng. theo dõi cực được sử dụng để theo dõi quá trình hàng ngày của mặt trời và độ cong của phản xạ được điều chỉnh cho các thay đổi theo mùa trong góc tới của ánh sáng mặt trời. Những bộ phản xạ này có thể đạt được nhiệt độ 450-650° C và có một điểm tiêu cự cố định, đơn giản hoá việc nấu ăn. Hệ thống bộ phản xạ Scheffler lớn nhất thế giới tại Abu Road, Rajasthan, Ấn Độ có khả năng nấu tới 35.000 xuất ăn mỗi ngày. Trong năm 2008, hơn 2,000 lò nấu Scheffler lớn đã được xây dựng trên toàn thế giới.

Nhiệt quy trình

Công nghệ năng lượng mặt trời tập trung như đĩa parabol, máng và bộ phản xạ Scheffler có thể cung cấp nhiệt quá trình cho các ứng dụng thương mại và công nghiệp. Hệ thống thương mại đầu tiên là Dự án Năng lượng Tổng số Mặt trời (STEP) ở Shenandoah, Georgia, Mỹ, một khu vực của 114 đĩa parabol cung cấp 50% của các quá trình làm nóng, điều hòa không khí và yêu cầu điện cho một nhà máy sản xuất quần áo. Hệ thống này đồng phát kết nối lưới điện cung cấp 400 kW điện cộng với năng lượng nhiệt dưới dạng hơi nước 401 kW và 468 kW nước lạnh, và có một tải trọng lưu trữ cao điểm một giờ nhiệt

Ao bay hơi là các ao cạn tập trung chất rắn hòa tan thông qua bay hơi. Việc sử dụng các ao bốc hơi để có được muối từ nước biển là một trong những ứng dụng lâu đời nhất của năng lượng mặt trời. Sử dụng hiện đại bao gồm các giải pháp ngâm nước muối tập trung được sử dụng trong khai thác mỏ ngấm và loại bỏ các chất rắn hòa tan từ các dòng thải.

Các dòng quần áo, các clotheshorse, và giá đỡ quần áo làm khô quần áo thông qua bay hơi gió và ánh sáng mặt trời mà không có điện hoặc khí tiêu thụ. Tại một số bang của Hoa Kỳ pháp luật bảo vệ “quyền khô” quần áo.

Thu không tráng men lộ (UTC) đục tường phải đối mặt với ánh nắng mặt trời được sử dụng để sấy sơ bộ không khí thông gió. UTCs có thể làm tăng nhiệt độ không khí đến lên đến 22 ° C và cung cấp nhiệt độ cửa hàng của 45-60° C. [45] thời gian hoàn vốn ngắn người thu gom lộ (3 đến 12 năm) làm cho họ một giải pháp thay thế hiệu quả chi phí hơn so với các hệ thống thu thập bằng kính [45] Đến năm 2003, hơn 80 hệ thống kết hợp với một khu vực thu đạt 35.000 m2 đã được cài đặt trên toàn thế giới, bao gồm 860 m2 thu tại Costa Rica được sử dụng để làm khô hạt cà phê và 1.300 m2 thu tại [[Coimbatore, Ấn Độ được sử dụng để làm khô cúc vạn thọ