Sejarah Tenaga Solar dan penjanaan elektrik di rumah
Tenaga solar adalah tenaga yang berasal dari matahari. Setiap hari matahari memancarkan, atau menghantar, jumlah tenaga yang besar. Matahari memancarkan lebih banyak tenaga dalam satu saat daripada orang yang telah digunakan sejak permulaan masa!
Di manakah semua tenaga ini berasal? Ia datang dari dalam matahari itu sendiri. Seperti bintang-bintang lain, matahari adalah bola gas besar yang kebanyakannya terdiri daripada hidrogen dan helium.
 |
| PICTURE CREDIT TO: Solar panel - Wikipedia |
Matahari menjana tenaga dalam terasnya dalam proses yang dipanggil nuklear. Semasa perpecahan nuklear, tekanan matahari yang sangat tinggi dan suhu panas menyebabkan atom hidrogen terputus dan nukleus mereka (teras pusat atom) untuk sekerap atau menggabungkan.
Empat hidrogen nuclei untuk menjadi satu atom helium. Tetapi atom helium kurang daripada empat nukleus yang digabungkan untuk membentuknya. Sesetengah perkara hilang semasa gabungan nuklear. Perkara yang hilang dikeluarkan ke angkasa sebagai tenaga berseri.
Ia mengambil masa berjuta-juta tahun untuk tenaga di teras matahari untuk menuju ke permukaan suria, dan kemudian hanya lebih kurang lapan minit untuk perjalanan 93 juta batu ke bumi. Tenaga suria bergerak ke bumi pada kelajuan 186,000 batu sesaat, kelajuan cahaya.
Hanya sebahagian kecil tenaga yang dipancarkan oleh matahari ke angkasa menyerang bumi, satu bahagian dalam dua bilion. Namun jumlah tenaga ini sangat besar. Setiap hari cukup tenaga menyerang Amerika Syarikat untuk membekalkan keperluan tenaga negara selama satu setengah tahun!
Di mana semua tenaga ini pergi? Kira-kira 15 peratus tenaga matahari yang menyentuh bumi digambarkan kembali ke angkasa lepas. Satu lagi 30 peratus digunakan untuk menguap air, yang, ditarik ke atmosfera, hujan turun hasil. Tenaga solar juga diserap oleh tumbuh-tumbuhan, tanah, dan lautan. Selebihnya boleh digunakan untuk membekalkan keperluan tenaga kita.
Sejarah Tenaga Suria
Orang ramai telah memanfaatkan tenaga suria selama berabad-abad. Seawal abad ke-7 B.C., orang menggunakan cermin pembesar yang sederhana untuk memusatkan cahaya matahari ke dalam rasuk yang begitu panas sehingga menyebabkan kayu terbakar. Lebih 100 tahun yang lalu di Perancis, seorang saintis menggunakan haba dari pengumpul suria untuk membuat stim untuk memandu enjin wap.
Pada permulaan abad ini, saintis dan jurutera mula menyelidik cara-cara untuk menggunakan tenaga solar dengan sungguh-sungguh. Satu perkembangan penting ialah sebuah boiler solar yang sangat cekap dicipta oleh Charles Greeley Abbott, ahli astrofizik Amerika, pada tahun 1936.
Pemanas air solar mendapat populariti pada masa ini di Florida, California, dan Barat Daya. Industri ini bermula pada awal 1920-an dan berayun sepenuhnya sebelum Perang Dunia 11. Pertumbuhan ini berlangsung hingga pertengahan 1950-an apabila gas asli kos rendah menjadi bahan api utama untuk pemanasan rumah Amerika. Kerajaan awam dan dunia tetap tidak peduli pada kemungkinan tenaga suria sehingga kekurangan minyak pada tahun 1970-an. Hari ini orang menggunakan tenaga suria untuk memanaskan bangunan dan air dan menghasilkan tenaga elektrik.
Pengumpul Suria dan Pemanasan Ruang Solar
Pemanasan dengan tenaga suria tidak semudah yang anda fikirkan. Menangkap cahaya matahari dan meletakkannya berfungsi sukar kerana tenaga suria yang mencapai bumi tersebar di kawasan yang luas. Matahari tidak memberikan tenaga yang banyak kepada mana-mana satu tempat pada satu-satu masa. Berapa banyak tenaga solar yang diterima bergantung kepada beberapa keadaan. Ini termasuk masa hari, musim tahun ini, latitud kawasan itu, dan kekosongan atau kekaburan langit.
Pengumpul suria adalah satu cara untuk mengumpul haba dari matahari. Kereta tertutup pada hari yang cerah seperti pengumpul suria. Seperti sinar matahari melalui tingkap kaca kereta, ia diserap oleh penutup kerusi, dinding, dan lantai kereta. Cahaya yang menyerap perubahan menjadi haba. Tingkap kaca kereta itu menyala, tetapi jangan biarkan semua panas keluar. (Ini juga mengapa rumah hijau berfungsi dengan baik dan kekal panas sepanjang tahun.)
Oleh itu, pengumpul suria melakukan tiga perkara:
- ia membolehkan cahaya matahari di dalam kaca (atau plastik);
- ia menyerap cahaya matahari dan mengubahnya menjadi panas;
- ia menangkap sebahagian besar haba di dalamnya.
Pemanasan Ruang Matahari
Pemanasan ruang bermaksud pemanasan ruang di dalam bangunan. Hari ini banyak rumah menggunakan tenaga solar untuk pemanasan ruang. Terdapat dua jenis sistem pemanasan ruang solar: pasif dan aktif. Sistem "hibrid" adalah campuran sistem pasif dan aktif.
Rumah Solar pasif
Di rumah solar pasif, seluruh rumah beroperasi sebagai pengumpul suria. Sebuah rumah pasif tidak menggunakan sebarang peralatan mekanikal seperti paip, saluran, peminat atau pam untuk memindahkan haba yang dikumpulkan rumah pada hari-hari yang cerah.
Sebaliknya, rumah suria pasif bergantung pada tingkap berorientasikan yang betul. Sejak matahari bersinar dari selatan di Amerika Utara, rumah solar pasif dibina supaya kebanyakan tingkap menghadap ke selatan. Mereka mempunyai sedikit atau tiada tingkap di sebelah utara.
Rumah solar pasif menukarkan tenaga suria ke dalam haba seperti kereta tertutup. Cahaya matahari melintasi tingkap rumah dan diserap di dinding dan lantai.
 |
| PICTURE CREDIT TO :TreeHugger |
Untuk mengawal jumlah haba di rumah suria pasif, pintu dan tingkap ditutup atau dibuka untuk memastikan udara panas di dalam atau untuk membiarkannya keluar. Pada waktu malam, langsir tebal atau warna khas ditarik ke atas tingkap untuk memecah siang hari di dalam rumah. Pada musim panas, awning atau overhangs bumbung membantu untuk menyejukkan rumah dengan menenggelamkan tingkap dari matahari musim panas yang tinggi.
Pemanasan rumah dengan memanaskan dinding atau lantai lebih selesa daripada pemanasan udara di dalam rumah. Ia tidak begitu rumit. Dan bangunan pasif adalah tempat yang tenang dan damai. Rumah solar pasif boleh mendapat 50 hingga 80 peratus daripada haba yang diperlukan dari matahari.
Banyak pemilik rumah memasang peralatan (seperti peminat untuk membantu mengedarkan udara) untuk mendapatkan lebih banyak daripada rumah solar pasif mereka. Apabila peralatan khas ditambah ke rumah suria pasif, hasilnya dipanggil sistem hibrid.
Rumah solar aktif
Tidak seperti rumah solar pasif, rumah solar aktif menggunakan peralatan mekanikal, seperti pam dan blower, dan sumber tenaga luar untuk membantu memanaskan rumah apabila tenaga solar tidak mencukupi.
Sistem aktif menggunakan pengumpul solar khas yang kelihatan seperti kotak yang ditutupi dengan kaca. Plat logam berwarna gelap di dalam kotak menyerap cahaya matahari dan mengubahnya menjadi panas. (Hitam menyerap cahaya matahari lebih daripada warna lain.)
Udara atau cecair mengalir melalui pengumpul dan dipanaskan oleh haba ini. Udara atau cecair panas kemudiannya diagihkan ke seluruh rumah sama seperti sistem relau biasa.
Pengumpul suria biasanya diletakkan tinggi pada bumbung di mana mereka boleh mengumpul cahaya matahari yang paling banyak. Mereka juga diletakkan di sebelah selatan bumbung di mana tidak ada pokok tinggi atau bangunan tinggi yang akan menghalang mereka.
Menyimpan Haba Solar
Cabaran yang dihadapi mana-mana sistem pemanasan solar - sama ada pasif, aktif, atau hibrid - adalah penyimpanan haba. Sistem pemanasan solar mesti mempunyai beberapa cara untuk menyimpan haba yang dikumpulkan pada hari-hari yang cerah untuk memastikan orang ramai memanaskan pada waktu malam atau pada hari-hari yang mendung.
Dalam rumah solar pasif, haba disimpan dengan menggunakan bahan dalaman padat yang mengekalkan haba yang baik - batu, adobe, konkrit, batu, atau air. Bahan-bahan ini menyerap lebihan haba dan memancarkannya semula ke dalam bilik selepas gelap. Beberapa rumah pasif mempunyai dinding sehingga satu kaki tebal.
Di rumah solar yang aktif, haba boleh disimpan dalam salah satu daripada dua cara - tangki besar boleh menyimpan cecair panas, atau tong batu di bawah rumah boleh menyimpan udara panas.
Rumah-rumah yang mempunyai sistem pemanasan solar aktif atau pasif mungkin juga mempunyai relau, dapur pembakar kayu, atau sumber haba yang lain untuk menyediakan haba sekiranya terdapat tempoh yang panjang cuaca sejuk atau mendung. Ini dipanggil sistem sandaran.
Pemanas Air Panas Suria
Tenaga solar juga digunakan untuk memanaskan air. Pemanasan air biasanya merupakan perbelanjaan tenaga rumah utama kedua, yang menelan kos purata keluarga lebih dari $ 400, setahun. Bergantung pada tempat anda tinggal, dan berapa banyak air panas yang digunakan oleh keluarga anda, pemanas air suria boleh membayar sendiri dalam masa lima tahun. Sistem yang diselenggara dengan baik dapat bertahan 15-20 tahun, lebih lama daripada pemanas air konvensional.
Pemanas air solar berfungsi dengan cara yang sama seperti pemanasan ruang solar. Pengumpul suria dipasang di atas bumbung, atau di kawasan cahaya matahari langsung. Ia mengumpul cahaya matahari dan mengubahnya menjadi panas. Apabila pemungut menjadi cukup panas, termostat memulakan pam.
Pam mengedar cecair, dipanggil cecair pemindahan haba, melalui pemungut untuk pemanasan. Cecair yang dipanaskan kemudian masuk ke tangki simpanan di mana ia memanaskan air. Air panas kemudiannya akan disalurkan ke hos. Pemanas air solar kebanyakan yang beroperasi pada musim sejuk menggunakan cecair pemindahan haba, sama dengan antibeku, yang tidak akan membekukan apabila cuaca menjadi sejuk.
Hari ini lebih daripada 1.5 juta rumah di A.S. menggunakan pemanas solar untuk memanaskan air untuk rumah atau kolam renang mereka.
Tenaga Suria
Selain pemanasan rumah dan air, tenaga solar juga boleh digunakan untuk menghasilkan tenaga elektrik. Dua cara untuk menjana tenaga elektrik dari tenaga suria adalah fotovoltaik dan sistem terma solar.
Elektrik fotovoltaik
Photovoltaic berasal dari perkataan perkataan yang bermaksud "cahaya" dan voltan, ukuran elektrik. Selalunya sel photovoltaic dipanggil sel PV atau sel suria untuk jangka pendek. Anda mungkin sudah biasa dengan sel solar. Kalkulator, mainan, dan kotak panggilan telefon berkuasa solar semuanya, gunakan sel solar untuk menukar cahaya ke dalam elektrik.
Sel photovoltaic diperbuat daripada dua kepingan nipis silikon yang dicampur dengan satu sama lain dan dipasang pada wayar logam. Slice atas silikon, yang dipanggil lapisan N, sangat nipis dan mempunyai bahan kimia yang ditambahkan ke lapisan itu dengan menyediakan lebih banyak elektron bebas. Kepingan bawah, atau P-lapisan, lebih tebal dan mempunyai bahan kimia yang ditambah kepadanya sehingga ia mempunyai sedikit elektron bebas.
Apabila kedua-dua lapisan diletakkan bersama-sama, sesuatu yang menarik berlaku - medan elektrik dihasilkan yang menghalang elektron dari perjalanan dari lapisan atas ke lapisan bawah. Persimpangan sehala ini dengan medan elektrik menjadi bahagian tengah sel PV.
Apabila sel PV terdedah kepada cahaya matahari, sekumpulan tenaga cahaya yang dikenali sebagai foton dapat mengetuk beberapa elektron dari lapisan P bawah dari orbit mereka melalui medan elektrik yang ditubuhkan di simpang P-N dan ke lapisan N.
Lapisan N, dengan banyaknya elektron, menghasilkan lebihan elektron yang dikenakan negatif. Lebihan elektron ini menghasilkan tenaga elektrik untuk menolak elektron tambahan. Ini elektron berlebihan ditolak ke dawai logam kembali ke lapisan P bawah, yang telah kehilangan beberapa elektronnya.
Arus elektrik ini akan berterusan mengalir selagi tenaga berseri dalam bentuk cahaya menyerang sel dan laluan, atau litar, kekal tertutup.
Teknologi sel PV semasa tidak begitu berkesan. Sel PV hari ini menukarkan hanya sekitar 10 hingga 14 peratus tenaga bersinar ke dalam tenaga elektrik. Tanaman bahan bakar fosil, sebaliknya, menukarkan dari 30-40 peratus tenaga bahan api bahan api mereka ke dalam tenaga elektrik.
Kos per kilowatt-jam untuk menghasilkan elektrik dari sel PV kini tiga hingga empat kali lebih tinggi daripada sumber konvensional. Walau bagaimanapun, sel PV masuk akal untuk kegunaan banyak hari ini, seperti menyediakan kuasa di kawasan terpencil atau kawasan lain di mana bekalan elektrik sukar diberikan. Para saintis sedang meneliti cara untuk meningkatkan teknologi sel PV untuk menjadikannya lebih berdaya saing dengan sumber konvensional.
Elektrik Tenaga Suria
Seperti sel solar, sistem terma solar menggunakan tenaga solar untuk membuat elektrik. Tetapi seperti namanya, sistem terma solar menggunakan haba matahari untuk melakukannya.
Kebanyakan sistem haba solar menggunakan pengumpul suria dengan permukaan cermin untuk memusatkan cahaya matahari ke penerima yang memanaskan cecair. Cecair super-panas digunakan untuk membuat stim yang mendorong turbin untuk menghasilkan elektrik dengan cara yang sama yang dilakukan oleh loji arang batu, minyak atau nuklear.
Sistem terma suria boleh menjadi salah satu daripada tiga jenis: penerima pusat, hidangan, atau palung. Sistem penerima pusat menggunakan cermin besar di atas menara tinggi untuk memantulkan cahaya matahari ke penerima. Sistem ini telah digelar "menara kuasa solar." Sistem lain menggunakan pengumpul suria yang berbentuk hidangan untuk mengumpul cahaya matahari. Sistem ini menyerupai hidangan satelit televisyen. Sistem ketiga menggunakan palung cermin untuk mengumpul cahaya matahari. Sehingga baru-baru ini, sistem palung kelihatan paling menjanjikan.
Loji elektrik solar pertama di dunia menggunakan palung cermin. LUZ, sebagai tumbuhan dipanggil, terletak sempurna di padang pasir Mojave yang cerah di California. LUZ adalah satu-satunya loji solar untuk menjana elektrik secara ekonomi. Dolar untuk dolar, ia sentiasa lebih murah untuk menggunakan sumber tenaga konvensional (arang batu, minyak, nuklear) untuk menghasilkan tenaga elektrik. Tetapi loji solar LUZ bertukar di sekitar, menghasilkan elektrik sebagai murah sebagai banyak loji arang batu baru, dan tanpa kos pencemaran yang tersembunyi. Masa depan kelihatan cerah untuk tumbuhan solar perintis ini dan kemudian mimpi itu retak. LUZ menutup pintu pada penghujung tahun 1992 kerana kejatuhan harga minyak dan projek pembinaan lebih-bajet di rumah-LUZ.
LUZ mungkin hilang, tetapi kebanyakan jurutera tenaga suria percaya menara kuasa solar akan bersedia untuk mengambil tempat sistem palung tidak lama lagi.
Tenaga Suria dan Alam Sekitar
Pada tahun 1970-an, sumber tenaga boleh diperbaharui didorong oleh kekurangan minyak dan kenaikan harga. Hari ini, sumber tenaga boleh diperbaharui didorong oleh kebimbangan baru untuk alam sekitar.
 |
| PICTURE CREDIT TO : Energy Monster |
Tenaga solar adalah prototaip sumber tenaga yang mesra alam. Ia tidak menggunakan sumber tenaga berharga kita, tidak memberi sumbangan kepada udara, air, atau pencemaran bunyi, tidak menimbulkan bahaya kesihatan, dan menyumbang tiada produk sisa berbahaya kepada alam sekitar.
Terdapat juga kelebihan lain. Tenaga solar tidak boleh diawasi atau dikawal oleh mana-mana satu negara. Dan ia tidak akan habis sehingga matahari keluar.
P/s nota ini diambil dari google. Ada ayat dan perkataan yang tidak berapa tepat dalam Bahasa Malaysia standart. TQ
Baca juga : UJIAN TURUTAN FASA
