太陽光発電は、21世紀の「クリーン」または「グリーン」エネルギー源の波の一部です。 炭素燃焼の生成物を大量にまたは すべて。 これらのエネルギー源は再生可能エネルギーとも呼ばれますが、原子力発電は「クリーン」でありながら、技術的には再生可能エネルギー源から派生していないため、混乱を招く可能性があります。
太陽光発電、風力発電、地熱発電と水力発電の重要性の高まりはすべて一部です 二酸化炭素などの温室効果ガスの排出を削減するための、ほぼ協調した世界的な取り組みの （CO2）したがって、世紀末までに気候変動が世界の文明に及ぼす予想される影響を軽減します。
子供の科学プロジェクトの素晴らしいアイデアは、実際のモデルまたはモデルを使用して再生可能エネルギーの実用化を実証することです ソーラーハウス、またはソーラーコレクショングリッドの動作コンポーネントの1つをクラスに表示することによって。
物理学における「力」とは何ですか？
ソーラーハウスのパネルの理由は、通常は電気とお湯の両方のために電力を生成するためです。 この力はどういうわけか太陽から来ています。 しかし、どのように、正確に？
力 物理学では 単位時間あたりのエネルギー、または同等に、単位時間あたりの作業。 エネルギー 物理学では、熱、重力ポテンシャル、運動、電気、音響など、さまざまな形で現れます。 標準の単位はジュール（J）で、多くの場合、ニュートンメートル（N・m）と同等に表されます。 他の単位は、カロリー、エルグ、および英国熱量単位（Btu）です。
発電機に電力を供給したり、温水生産者と貯水池の加熱コイルを作動させたりするなど、エネルギーを使用して仕事をする場合、その仕事が行われる速度は電力と呼ばれます。 標準単位は ワット （W）またはJ / s。 745.7 W = 1馬力（hp）。
- 公共料金を支払うと、消費単位がで測定されていることに気付いたかもしれません。 キロワット時 （kW・hr）。 この型破りな単位は力のように見えますが、力の単位に時間を掛けたものであるため、実際にはエネルギーです。
あなたができる限り長く、それは約1分であるとき、あなたは能力があります（あなたの 質量）約800 W、または1 hpに近い電力を生成します–中型の電子レンジを維持するのに十分です 行く。 しかし、ウォーキングやサイクリングなどの長時間にわたる人間の運動の場合、250〜400の出力がより一般的です。
太陽光発電の概要
太陽光発電は、利用可能な最も豊富で汚染のないエネルギー源であり、実際、地球上のすべての生物学的プロセスの究極のエネルギー源です。 その主な用途は、発電、熱の発生、またはその両方です。 太陽光発電は、家庭だけでなく、ますます多くの商業および産業環境でも使用されています。
太陽光発電を取得するには、3つの基本的な方法があります。 太陽熱暖房と冷房 （SHC）アプリケーション、 集光型太陽熱発電 （CSP）アプリケーションと 太陽光発電 （PV）セル。 前者の2つは主に工業用またはより大きな環境で熱を発生させるために使用されますが、PVセルは ソーラーハウスの屋上や、太陽光発電を利用するサイトの横のフィールドに見られる特徴的なアレイ。
直射日光にさらされるソーラーパネルは、最大1,000 w / mを生成する可能性があります2. 生成される総電力量は、PVセルの数と曝露時間、および 太陽の光線の入射角。これは、平均して、地球に近い緯度でより直接的です。 赤道。
太陽光発電（PV）セル
太陽電池はソーラーパネルの一部として容易に識別できますが、太陽電池式の計算機やその他のポータブルデバイスのミニチュアにも見られます。 彼らは利用します 光電効果、これは、光子（光の「パケット」）が電子をノックして、それらが属する原子から解放する能力です。 これらの帯電およびエネルギーを与えられた電子のその後の流れは、即時の使用または貯蔵のために電気を生成するために使用することができます。
元素シリコンは、絶縁体のように機能させることができるため、PVセルに適しています。 電気の導体、またはそれは働くエンジニアのニーズに応じて導体のように機能させることができます それと。 これにより、シリコンは半導体になり、現代の太陽電池の重要なコンポーネントになります。
重要なのは、 電流 太陽光発電と太陽電池によって生成される（電子の流れ）は直流（DC）です。 これは、ほとんどの現代の家に流れ込む交流（AC）とは反対です。 したがって、 インバーター ソーラーハウスの所有者またはソーラーホームがどのように機能するかを生徒に示したい教師が利用できます。
パッシブソーラーハウス
エネルギー効率を最大化するように家全体を設定しなければ、太陽光発電所を建設することは意味がありません。日当たりの良い気候でも、太陽光発電は常に手に入れるのが難しい場合があるからです。 明らかに、地理は重要です。 学生は、ソーラーパネルの角度が米国では真上ではなく、南に向かってどのように向いているかを示すことができます。 なぜこれが起こるのでしょうか、そしてこれは、たとえばアルゼンチン南部のソーラー住宅にとってどのように変わるのでしょうか？
ソーラー住宅は、たとえば、高い熱質量と多くの石積みのおかげで、受動的に熱を蓄えるように設計されています。 適切に配置されたウィンドウに加えて、存在する熱質量を最大限に活用するために、より暗い色を選択する必要があります。
収集されたエネルギーと電力が南向きの窓から残りの部分など、南から流れるダイレクトゲインなど、さまざまなスタイルを表示できます。 家の）とトロンブ壁などの機能の使用による間接的な利益。壁の間のスペースは、エネルギーを短期間で貯蔵するために使用されます。 期間。
子供のための太陽光発電のデモンストレーション
これらの概念はすべて、ほとんどの年齢の子供に見せることができ、年配の子供は一般的な情報を使用して自分のプロジェクトに着手することができます。 太陽電池の構築は、おそらくほとんどの人にとって野心的すぎます。 より良いアイデアは、インターネットとおそらく両親の助けを借りて、家庭内または少なくとも頻繁に見られる場所でデバイスに使用されているPVセルの数を生徒に見つけてもらうことです。
学生は、たとえばデータや原子力発電所で使用される材料と比較して、大量の電力を貯蔵することに固有の課題を認識することが重要です。 バッテリーがほぼ無限の量の電気を保持できるとしたら、世界の風景はどのように変わるでしょうか？ ソーラーハウスは特に日当たりの良い場所にある必要がありますか？
21世紀の太陽エネルギーと再生可能エネルギー
2019年の時点で、太陽光発電は米国のエネルギーの1％程度しか占めていません。 一方、2017年には、太陽光発電は「新しい」エネルギー消費量全体の3分の1を占め、増加している産業となっています。
その間、 風力発電は、全米の米国エネルギーの約6パーセントを占めています。、そしてこの点ですぐに追い抜かれることが期待されていました 水力発電. 最後に、 バイオマス 再生可能エネルギーゲームのもう1つの新しいプレーヤーです。 死んだ動植物からの物質の燃焼はタービンに動力を与えることができますが、 です ない きれいだと考えられる.
これらのエネルギー源は、世界中の人々や政府が否定することがますます不可能になる気候変動の多面的な悩みの種として、ますます人気が高まると予想されています。