ソーラーエネルギーシステム | ソーラーエネルギーの歴史

ソーラーエネルギーシステム

太陽エネルギーは、地球の気候と天候を制御し、生命を維持する太陽からの光と放射熱です。これは再生可能なエネルギー源であり、約6億5千万トンの水素を毎秒ヘリウムに変換する核融合プロセスによって生成されます。この作用により大量の熱と電磁放射が生じます。生成された熱は太陽内に留まり、核融合反応と電磁放射（可視光、赤外線、紫外線）がすべての方向に宇宙空間へ放出されます。太陽エネルギーは実際には核エネルギーです。他の星々と同様に、太陽は主に水素とヘリウムガスで構成される巨大なガス球です。太陽内部では、約25%の水素が毎秒約7×1011 kgの速度でヘリウムに融合しています。

中心部からの熱はまず広がり、その後太陽表面に到達し、その温度は5800 Kに保たれます。シュテファン・ボルツマンの法則によれば、太陽から放出される総エネルギー、つまり地球上で得られる太陽エネルギーの量は、この表面温度に大きく依存します。現在、ソーラーエネルギーシステムは、発電や給湯、調理などの家庭用用途において重要な役割を果たしています。私たちが知っているように、発電の大半は石炭を使用する火力発電所によるもので（インドでは総発電量の65%が火力発電所によるものです）。しかし、火力発電所で使用される燃料である石炭は有限であり、将来発電に利用できる可能性が低いという問題があります。これがソーラーエネルギーシステムが注目される理由です。

ソーラーエネルギーシステムは汚染のないエネルギー源であり、常に利用可能です。太陽は太陽系の中心に位置し、毎日毎年途方もない量の電磁放射としてエネルギーを放出します。太陽は膨大なエネルギーを持っていますが、地球で利用できるエネルギーはいくつかの理由により限定されています。

• 地球は自軸を中心に回転している。

• 地球の大気の影響。

• 地球は太陽から距離がある。

しかし、これらの障害にもかかわらず、地球に到達する太陽エネルギーは十分であり、無公害の電力を生成することができます。この考慮から、火力発電所やガス発電所などの使用を減らし、石炭や石油などの非再生可能エネルギー源を将来のために保存することが求められます。近年、ソーラーエネルギーシステムは主要なエネルギー源として台頭し、世界中の多くの国で最大限の太陽エネルギーを電力生成に利用しています。これは非常にコストが低く、太陽光は無料でどこにでも存在します。電力生成や太陽エネルギーを他の形のエネルギーに変換するためには、最初に太陽パネルに多額の投資が必要ですが、設置後は40〜50年間メンテナンスが不要という大きな利点があります。

太陽エネルギーの歴史

初めての太陽集熱器は1767年にスイスの科学者ホラス・ベネディクト・ド・ソシュールによって作られました。彼は3層のガラスで覆われた断熱箱を作り、熱エネルギーを吸収しました。その後、ソシュールの箱は「初の太陽オーブン」として広く知られるようになりました。次に1839年、フランスの科学者エドモン・ベクレルによって光起電効果が発見されました。彼は電解質中に2つの電極を配置し、それを光に曝露すると、電流が大幅に増加することを発見しました。その後、様々な科学者が時間とともに多くの実験を行い、太陽エネルギーをより多く電力に変換するためのソーラーエネルギーシステムを改良しました。今日でも、科学者たちはどのようにして地球上で利用可能な太陽エネルギーを最大限に活用するかについて研究を続けています。

1873年、ウィラビー・スミスはセレンの光導電性を発見しました。1887年には、ハインリヒ・ヘルツが紫外線が2つの電極間に火花を飛ばす能力を発見しました。1891年には最初の太陽熱装置が作られ、1893年には最初の太陽電池が導入されました。1908年、ウィリアム・J・ベイリーズは銅製のコイルと箱を使って銅製の集熱器を発明しました。1958年には宇宙で太陽エネルギーが使用され始めました。1970年代には、エクソン社が製造コストが安い効率的な太陽パネルを設計しました。太陽パネルの低コスト製造プロセスは、太陽エネルギーの歴史における重要なマイルストーンとなりました。1977年、米国政府は太陽エネルギー研究所を設立することで太陽エネルギーの使用を推進しました。1981年、ポール・マクレディは最初の太陽光発電機を製作しました。1982年にはオーストラリアで最初の太陽光発電自動車が開発されました。1999年には、20キロワット以上の出力を誇る最大のプラントが建設されました。

1999年には、光電変換効率が36%の最も効率的な太陽電池が開発されました。現在、インドのグジャラート太陽公園や中国のゴルムド太陽公園など、多くの場所で太陽エネルギーから200メガワットから600メガワットの電力を生成しています。

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