Արևային էներգիա

Արեգակնային Էներգիա (), Արեգակից ճառագայթվող լույս ու ջերմություն, որն օգտագործվում է մի շարք անընդհատ զարգացող տեխնոլոգիաների կողմից, ինչպիսիք են՝ արևային ջեռուցումը, լուսագալվանիկան (ֆոտովոլտաիկա), արեգակնային ճարտարապետությունն ու արհեստական ​​ֆոտոսինթեզը։

Արեգակնային էներգիան վերականգնվող էներգիայի կարևոր աղբյուր է, իսկ դրա տեխնոլոգիաները լայնորեն բնութագրվում են որպես ակտիվ արևային կամ պասիվ արևային՝ կախված նրանից, թե ինչպես են դրանք վերցնում և տարածում արևային էներգիան կամ այն փոխարկում արևային հոսանքի։ Ակտիվ արևային տեխնոլոգիաներն էներգիան օգտագործելու համար կիրառում են լուսագալվանային համակարգեր, կենտրոնացված արեգակնային էներգիա ու արևային ջրատաքացուցիչներ։ Պասիվ արևային տեխնոլոգիաները ներառում են շինությունը դեպի արևը կառուցելը, համապատասխան ջերմային զանգված կամ լուսացիր հատկություններ ունեցող նյութերի ընտրությունը և բնական օդափոխություն ապահովող տարածքների նախագծումը։ 

Արեգակնային էներգիայի մեծ ծավալն այն դարձնում է էլեկտրաէներգիայի խիստ գրավիչ աղբյուր։ Միավորված ազգերի կազմակերպության զարգացման ծրագիրն իր 2000 թվականի Համաշխարհային էներգետիկ գնահատման մեջ նշել է, որ արեգակնային էներգիայի տարեկան ներուժը կազմում է 1,575–49,837 էքսաջոուլ (EJ)։ Այս թիվը մի քանի անգամ ավելի մեծ է, քան համաշխարհային էներգասպառման ընդհանուր ծավալը, որը 2012 թվականին կազմել է 559․8 էքսաջոուլ։ 

2011 թվականին Էներգիայի միջազգային գործակալությունը նշել է, որ «մատչելի, անսպառ և մաքուր արևային էներգիայի տեխնոլոգիաների զարգացումը հսկայական երկարաժամկետ օգուտներ կունենա։ Այն կավելացնի երկրների էներգետիկ անվտանգությունը՝ ապավինելով բնածին, անսպառ և հիմնականում ներմուծումից անկախ ռեսուրսին, կբարձրացնի կայունությունը, կնվազեցնի աղտոտումը, կիջեցնի գլոբալ տաքացման մեղմացման ծախսերը և կպահի հանածո վառելիքի գները ավելի ցածր։ Այս առավելությունները համաշխարհային են։ Ուստի շուտափույթ կիրառության լրացուցիչ ծախսերը պետք է համարվեն ներդրումներ՝ ուսուցանելու համար. դրանք պետք է իմաստուն ծախսվեն և պետք է լայնորեն տարածվեն»։

Ներուժ

Վերին երկրոլորտ մուտք գործող արեգակնային ճառագայթումից Երկիրն ստանում  է 174 պետավատտ (PW) էներգիա։ Մոտավորապես 30% -ը հետ է անդրադարձվում տիեզերք, իսկ մնացած մասը կլանվում է ամպերի, օվկիանոսների և ցամաքային զանգվածների կողմից։ Արեգակնային լույսի սպեկտրը Երկրի մակերևույթում հիմնականում տարածված է տեսանելի լույսի և մերձավոր-ինֆրակարմիրի տիրույթներում, իսկ փոքր մասը՝ ուլտրամանուշակագույնի տիրույթում։ Երկրագնդի բնակչության մեծ մասն ապրում է 150-300 վտ/մ2 կամ օրական 3,5–7,0 կՎտժ/մ2 ջերմամեկուսացման մակարդակ ունեցող տարածքներում։ 

Արեգակնային ճառագայթումը կլանվում է Երկրի ցամաքային մակերեսի, երկրագնդի մոտավորապես 71% կազմող օվկիանոսների ու մթնոլորտի կողմից։ Օվկիանոսներից գոլորշիացված ջուր պարունակող տաք օդը բարձրանում է՝ առաջացնելով մթնոլորտի շրջանառություն կամ կոնվեկցիա։ Երբ օդը հասնում է ցածր ջերմաստիճան ունեցող որոշակի բարձրության, ջրային գոլորշիները խտանում են ամպերի տեսքով, որոնք անձրև են թափում Երկրի մակերևույթին՝ ամբողջացնելով ջրային ցիկլը։ Ջրի խտացման գաղտնի ջերմությունն ուժեղացնում է կոնվեկցիան, առաջացնելով այնպիսի մթնոլորտային երևույթներ, ինչպիսիք են՝ քամին, ցիկլոնները և անտիցիկլոնները։ Օվկիանոսների և ցամաքային զանգվածների կողմից կլանված արևի լույսը դրանց մակերևույթը պահում է 14°C միջին ջերմաստիճանի վրա։ Ֆոտոսինթեզի միջոցով կանաչ բույսերն արեգակնային էներգիան վերածում են քիմիապես պաշարվող էներգիայի, որից առաջանում է սնունդ, փայտ և կենսազանգված, որտեղից էլ ստացվում է հանածո վառելիքը։ 

Երկրի մթնոլորտի, օվկիանոսների և ցամաքային զանգվածների կողմից կլանված արևային էներգիան կազմում է տարեկան մոտավորապես 3,850,000 էքսաջուլ (EJ)։ 2002 թվականին սա մեկ ժամվա ընթացքում կազմել է ավելի շատ էներգիա, քան աշխարհն է օգտագործել մեկ տարվա ընթացքում։ Ֆոտոսինթեզը տարեկան մոտավորապես 3000 էքսաջուլ է կազմում կենսազանգվածում։ Մոլորակի մակերես հասնող արեգակնային էներգիայի քանակն այնքան մեծ է, որ մեկ տարվա մեջ այն հասնում է ածխից, նավթից, բնական գազից, արդյունահանվող ուրանից ու Երկրի չվերականգնվող այլ ռեսուրսներից միասին վերցրած ստացվող էներգիայի կրկնակի ծավալին։ 

Պոտենցիալ արևային էներգիան, որը կարող է օգտագործվել մարդկանց կողմից, տարբերվում է մոլորակի մակերևույթին մոտ առկա արևային էներգիայի քանակից, քանի որ այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են աշխարհագրությունը, ժամանակի փոփոխությունը, ամպամածությունը և մարդկանց համար մատչելի հողը սահմանափակում են արեգակնային էներգիայի քանակը, որը մենք կարող ենք ձեռք բերել։

Աշխարհագրությունն ազդում է արեգակնային էներգիայի ներուժի վրա, քանի որ այն վայրերը, որոնք հասարակածին ավելի մոտ են, ունեն ավելի մեծ քանակությամբ արևային ճառագայթում։ Այնուամենայնիվ, Արեգակի դիրքին հետևող ֆոտոգալվաների օգտագործումը կարող է էապես բարձրացնել արեգակնային էներգիայի ներուժը հասարակածից հեռավոր վայրերում։ Ժամանակի փոփոխությունն ազդում է արեգակնային էներգիայի ներուժի վրա, քանի որ գիշերվա ընթացքում Երկրի մակերևույթին արևային ճառագայթումը քիչ է, որպեսզի կլանվի արևային վահանակների կողմից։ Սա սահմանափակում է էներգիայի քանակը, որը արևային մարտկոցները կարող են կլանել մեկ օրվա ընթացքում։ Ամպամածությունը կարող է ազդել արեգակնային վահանակների ներուժի վրա, քանի որ ամպերն արգելափակում են Արեգակի մուտքային լույսը և նվազեցնում արևային սարքերի համար մատչելի լույսը։

Բացի այդ, ցամաքի առկայությունը մեծ ազդեցություն ունի մատչելի արեգակնային էներգիայի վրա, որովհետև արևային վահանակները կարող են տեղադրվել միայն այն հողում, որն այլ կերպ չի օգտագործվում և հարմար է արևային վահանակների համար։ Տանիքները հարմար տեղ են արևային մարտկոցների համար, քանի որ շատ մարդիկ հայտնաբերել են, որ այս կերպ նրանք կարող են էներգիա հավաքել անմիջապես իրենց տներից։ Արևային սարքերի համար հարմար այլ տարածքներ են այն հողերը, որոնք չեն օգտագործվում ձեռնարկությունների համար, և որտեղ էլ կարելի է հիմնել արևային կայաններ։ 

Արևային տեխնոլոգիաները բնութագրվում են որպես պասիվ կամ ակտիվ` կախված արևի լույսը կլանելու, փոխարկելու և բաշխելու եղանակից, ու հնարավորություն են տալիս արեգակնային էներգիան օգտագործել աշխարհի տարբեր վայրերում, հիմնականում կախված հասարակածից հեռավորությունից։ Չնայած արևային էներգիան հիմնականում վերաբերում է արևի ճառագայթման գործնական նպատակների օգտագործմանը, բոլոր վերականգնվող էներգիաները, բացի երկրաջերմային և մակընթացային էներգիաներից, իրենց էներգիան ստանում են ուղղակիորեն կամ անուղղակիորեն Արեգակից։

Արևի ակտիվ տեխնիկաներն օգտագործվում են ֆոտոգալվաներ, կենտրոնացված արևային էներգիա, արևի ջերմային կոլեկտորներ, պոմպեր և հովհարներ` արևի լույսը օգտակար ելքերի վերածելու համար։ Պասիվ արեգակնային տեխնիկան ներառում է բարենպաստ ջերմային հատկություններով նյութերի ընտրություն, օդի բնական ճանապարհով շրջանառող տարածքների նախագծում և շենքի դիրքի՝ դեպի Արեգակին ուղղվածություն։ Ակտիվ արևային տեխնոլոգիաները մեծացնում են էներգիայի մատակարարումը և համարվում են մատակարարման կողմնակի տեխնոլոգիաներ, մինչդեռ պասիվ արեգակնային տեխնոլոգիաները նվազեցնում են այլընտրանքային ռեսուրսների կարիքը և հիմնականում համարվում են պահանջարկի կողմնակից տեխնոլոգիաներ։ 

2000 թվականին Միավորված ազգերի կազմակերպության զարգացման ծրագիրը, ՄԱԿ-ի տնտեսական և սոցիալական հարցերի վարչությունը և Համաշխարհային էներգետիկական խորհուրդը հրապարակել են մարդկանց կողմից ամեն տարի օգտագործվող արևային էներգիայի ներուժի գնահատումը, որը հաշվի է առել այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են ինսոլյացիան, ամպամածությունը և մարդկանց համար օգտագործելի հողերը։ Գնահատման արդյունքում պարզվել է, որ արեգակնային էներգիան տարեկան 1․600-49․800 էքսաջոուլ համաշխարհային ներուժ ունի (տես աղյուսակը)։

Ջերմային էներգիա 
Արևի ջերմային տեխնոլոգիաները կարող են օգտագործվել ջրատաքացման, տարածքի ջեռուցման, տարածքի հովացման և վերամշակման ջերմության առաջացման համար։

Առաջին առևտրական սարքվորումներ
1878 թվականին Փարիզի Համաշխարհային ցուցահանդեսում Օգյուստ Մուշոն հաջողությամբ ցուցադրել է արևային գոլորշու շարժիչ, սակայն չի կարողացել շարունակել դրա զարգացումը` էժան ածուխի առկայության և այլ գործոնների պատճառով։

1897 թվականին ԱՄՆ գյուտարար, ինժեներ և արևային էներգիայի ռահվիրա Ֆրանկ Շումանը կառուցել է մի փոքրիկ ցուցադրական արևային շարժիչ, որն աշխատում էր արևային էներգիան արտացոլելով ջրից ավելի ցածր եռման աստիճան ունեցող եթերով լցված քառակուսի տուփերի վրա, և որոնց ներսում տեղադրված էին սև խողովակներ, որոնք իրենց հերթին աշխատեցնում էին գոլորշու շարժիչը։ 1908 թվականին Շումանն ավելի մեծ արևային էլեկտրակայաններ կառուցելու մտադրությամբ ստեղծել է Sun Power ընկերությունը։ Նա իր տեխնիկական խորհրդատու Ակերմանի ու բրիտանացի ֆիզիկոս սըր Չառլզ Վերնոն Բոյսի հետ զարգացրել է բարելավված համակարգ՝ արևային էներգիան կոլեկտորային տուփերի վրա արտացոլելու համար հայելիներ օգտագործելով, ավելացնելով ջեռուցման հզորությունը այնքանով, որ այժմ ջուրը կարող էր օգտագործվել եթերայի փոխարեն։ Դրանից հետո Շումանը կառուցել է լայնածավալ գոլորշու շարժիչ, որը սնուցվում էր ցածր ճնշման ջրով, ինչը հնարավորություն է տվել նրան արտոնագրել ամբողջ արևային շարժիչի համակարգը մինչև 1912 թվականը։ 

1912-1913 թվականների ընթացքում Եգիպտոսի Մաադի քաղաքում Շումանը կառուցել է աշխարհի առաջին արեգակնային էլեկտրակայանը։  Նրա գործարանը պարաբոլիկ գոգերով աշխատեցնում էր 45–52 կիլովտ հզորությամբ (60–70 ձիաուժ) շարժիչ, որը Նեղոս գետից դեպի հարակից բամբակի դաշտեր մեկ րոպեում ավելի քան 22,000 լիտր ջուր էր մղում։ Չնայած Առաջին համաշխարհային պատերազմի բռնկումը և 1930-ական թվականներին էժան նավթի հայտնաբերումը ազդել են արևային էներգիայի առաջխաղացմանը, Շումանի տեսլականը և հիմնական դիզայնը հարություն են առել 1970-ական թվականներին՝ արևի ջերմային էներգիայի նկատմամբ հետաքրքրության նոր ալիքով։

Ջրատաքացում

Արևի տաք ջրի համակարգերն օգտագործում են արևի լույսը ջուր տաքացնելու համար։ Միջին աշխարհագրական լայնություններում (40 աստիճան հյուսիսի և 40 աստիճան հարավի միջև) տաք ջրի կենցաղային օգտագործման 60-70%-ը, որտեղ ջրի ջերմաստիճանը կազմում է մինչև 60° C (140 ° F), կարող է ապահովվել արևային ջեռուցման համակարգերով։ Արևային ջրատաքացուցիչների ամենատարածված տեսակներն են մաքրող խողովակային կոլեկտորները (44%) և ապակեպատ հարթ ափսեների կոլեկտորները (34%), որոնք սովորաբար օգտագործվում են կենցաղային տաք ջրի համար, ինչպես նաև ապակեպատ պլաստմասսայե կոլեկտորները (21%), որոնք հիմնականում օգտագործվում են լողավազանները տաքացնելու համար։ 

2007 թվականի տվյալներով տաք ջրի արևային համակարգերի ընդհանուր տեղադրված հզորությունը մոտավորապես 154 ջերմային  էր (GWth)։ Չինաստանը դրանց տեղակայման գործում աշխարհում առաջատարն է՝ 2006 թվականի դրությամբ տեղադրված 70 ԳՎտ և մինչև 2020 թվականը 210 ԳՎտ երկարաժամկետ նպատակով։ Իսրայելն ու Կիպրոսը մեկ շնչի հաշվով առաջատարն են արևային տաք ջրի համակարգերի օգտագործման մեջ, որոնցից օգտվում է տների ավելի քան 90%-ը։ Միացյալ Նահանգներում, Կանադայում և Ավստրալիայում 2005 թվականի դրությամբ 18 ԳՎտ դրվածքային հզորությամբ արևային տաք ջրի գերակշռող օգտագործումը լողավազանների ջեռուցումն է։

Ջեռուցում, հովացում և օդափոխում 
Ամերիկայի Միացյալ Նահանգներում ջեռուցման, հովացման ու օդափոխության համակարգներին (HVAC) բաժին է ընկնում առևտրային կառույցներում օգտագործվող էներգիայի 30% -ը (4.65 EJ / տարի) և բնակելի շենքերում օգտագործվող էներգիայի գրեթե 50% -ը (10.1 EJ / տարի)։ Արևի ջեռուցման, հովացման և օդափոխության տեխնոլոգիաները կարող են օգտագործվել այս էներգիայի մի մասը փոխհատուցելու համար։ 

Ջերմային զանգվածը ցանկացած նյութ է, որը կարող է օգտագործվել ջերմությունը պահելու համար․ արեգակնային էներգիայի դեպքում՝ արեգակի ջերմությունը։ Սովորական ջերմային զանգվածի նյութերից են քարը, ցեմենտը և ջուրը։ Պատմականորեն դրանք օգտագործվել են չոր կլիմայական պայմաններում կամ տաք բարեխառն շրջաններում շենքերը զով պահելու համար․ օրվա ընթացքում կլանել են արևի էներգիան, իսկ գիշերը ճառագայթել կուտակված ջերմությունը ավելի զով մթնոլորտի վրա։ Այնուամենայնիվ, դրանք կարող են օգտագործվել նաև ցուրտ բարեխառն տարածքներում ջերմություն պահպանելու համար։ Ջերմային զանգվածի չափը և տեղադրումը կախված են մի քանի գործոններից, ինչպիսիք են կլիմայական պայմանները, ցերեկային լույսը և ստվերը։ Պատշաճ կերպով տեղադրված ջերմային զանգվածը պահպանում է տարածության ջերմաստիճանը հարմարավետ տիրույթում և նվազեցնում օժանդակ ջեռուցման և հովացման սարքավորումների անհրաժեշտությունը։ 

Արևային ծխնելույզը (կամ այս համատեքստում ջերմային ծխնելույզը) արևային պասիվ օդափոխության համակարգ է, որը բաղկացած է շենքի ներքին և արտաքին հատվածները կապող ուղղահայաց հիմնանցքից։ Ծխնելույզի տաքացման ժամանակ ներսում օդը տաքանում է` առաջացնելով օդաքարշում, որն օդը քաշում է շենքի միջով։ աշխատանքը կարելի է բարելավել ապակեպատման և ջերմային զանգվածի նյութերի օգտագործմամբ, որը ջերմոցի ընդօրինակում է հիշեցնում։ 

Տերևաթափվող ծառերն ու բույսերը համարվել են որպես արևային ջեռուցման և հովացման վերահսկման միջոց։ Հյուսիսային կիսագնդում գտնվող շենքի հարավային կողմում կամ հարավային կիսագնդում գտնվող շենքի հյուսիսային կողմում այդ ծառերը տնկելիս նրանց տերևները ստվեր են ապահովում ամռանը, իսկ մերկ ճյուղերը թույլ են տալիս լույսը ձմռանը անցնել։ Քանի որ մերկ, անտերև ծառերը ստվերում են արևային ճառագայթման 1/3-ից 1/2 մասը, կա հավասարակշռություն ամառային ստվերի առավելությունների և ձմեռային ջեռուցման համապատասխան կորստի միջև։  Զգալի ջեռուցման առատությամբ կլիմայական պայմաններում տերևաթափվող ծառերը չպետք է տնկվեն շենքի՝ հասարակածին նայող մասում, քանի որ դրանք կխանգարեն ձմեռային արեգակնային հասանելիությանը։ Դրանք, այնուամենայնիվ, կարող են օգտագործվել արևելյան և արևմտյան կողմերում ՝ ապահովելու ամառային ստվերման որոշակի աստիճան՝ առանց էականորեն ազդելու ձմռանն արեգակնային ջերմության հասանելիության վրա։

Խոհարարություն 

Արևային վառարաններն արևի լույսն օգտագործում են ուտելիք պատրաստելու, չորացնելու և պաստերիզացման համար։ Դրանք կարելի է խմբավորել երեք մեծ կատեգորիաների մեջ՝ տուփային վառարաններ, վահանակային վառարաններ և ռեֆլեկտորով վառարաններ։ Ամենապարզ արևային վառարանը տուփային վառարանն է, որն առաջին անգամ ստեղծել է Հորաս դե Սոսյուրը 1767 թվականին։ Հիմնական տուփային վառարանը բաղկացած է թափանցիկ խուփով մեկուսացված տարայից։ Այն կարող է արդյունավետ օգտագործվել մասամբ ամպամած երկնքի ժամանակ և սովորաբար հասնում է 90–150° C ջերմաստիճանի (194–302 ° F)։ Վահանակային վառարաններն օգտագործում են անդրադարձնող վահանակ` արևի լույսը մեկուսացված տարայի վրա ուղղելու և տուփային կաթսաների հետ համեմատելի ջերմաստիճանի հասնելու համար։ Ռեֆլեկտորով վառարաններն օգտագործում են տարբեր երկրաչափական մարմիններ խոհարարական տարայի վրա լույսը կենտրոնացնելու համար։ Դրանք հասնում են   և ավելի ջերմաստիճանի, բայց պատշաճ գործելու համար նրանց անհրաժեշտ է անմիջապես լույսը և դրանք պետք է վերատեղակայել՝ արևին հետևելու համար։

Պրոցեսային ջերմություն 
Արևային տեխնոլոգիաները, ինչպիսիք են պարաբոլիկ ափսեն, օդատարը և Շեֆլեր ռեֆլեկտորները, կարող են առևտրային և արդյունաբերական ծրագրերի համար ապահովել պրոցեսային ջերմություն։ Առաջին առևտրային համակարգը ԱՄՆ Ջորջիա նահանգի Շենանդոա քաղաքում կիրառված Արեգակնային ընդհանուր էներգիայի նախագիծն էր (STEP), որտեղ 114 պարաբոլիկ ափսե ունեցող դաշտն ապահովում էր հագուստի արտադրամասի ջեռուցման, օդորակման և էլեկտրական պահանջների 50% -ը։ Ցանցային կապակցված համակցման այս համակարգն ապահովում էր 400 կՎտ էլեկտրաէներգիա, դրան գումարած ջերմային էներգիա` 401 կՎտ գոլորշու և 468 կՎտ սառեցված ջրի տեսքով, և ուներ մեկ ժամ տևողությամբ ջերմություն պահելու հնարավորություն։ Գոլորշիացման լճակները մակերեսային ջրավազաններ են, որոնք խտացնում են լուծված պինդ նյութերը գոլորշիացման միջոցով։ Ջրից աղ ստանալու համար գոլորշիացման լճակների օգտագործումն արեգակնային էներգիայի հնագույն կիրառություններից մեկն է։ Ժամանակակից օգտագործումը ներառում է ջրահեռացման արդյունահանման ոլորտում կիրառվող աղաջրի լուծույթների խտացում և թափոնների հոսքերից լուծված պինդ նյութերի հեռացումը։ Լվացքի պարանները, հագուստի դարակաշարերը չորացնում են հագուստը են քամու և արևի լույսով գոլորշիացման միջոցով, առանց էլեկտրականություն կամ գազ սպառելու։ Միացյալ Նահանգների որոշ նահանգներում օրենսդրությունը պաշտպանում է հագուստի «չորացման իրավունքը»։ Փայլազերծված թափանցիկ կոլեկտորները (UTC) արևահայաց ծակոտկեն պատեր են, որոնք օգտագործվում են օդափոխության օդը տաքացնելու համար։ Դրանք կարող են բարձրացնել մուտքային օդի ջերմաստիճանը մինչև 22 ° C (40 ° F) և ապահովել 45–60 ° C (113–140 ° F) ելքային ջերմաստիճան, իսկ նրանց կարճ մարման ժամկետը (3-ից 12 տարի) նրանց ավելի ծախսարդյունավետ այլընտրանք է դարձնում, քան ջնարակավոր հավաքման համակարգերը։ 2003 թվականի դրությամբ աշխարհում տեղադրվել է ավելի քան 80 համակարգ` 35,000 քառակուսի մետր (380,000 քառակուսի ֆուտ) կոլեկտորային համակցված տարածքով, այդ թվում՝ 860 քառակուսի մետր չափսով կոլեկտոր Կոստա Ռիկայում, որն օգտագործվում է սուրճի հատիկների չորացման համար և 1,300 քառակուսի մետր չափսով կոլեկցիոներ Հնդկաստանի Կոիմբատուր քաղաքում, որն օգտագործվում է նարգիզի չորացման համար։

Արևային թորում 

Արևային թորումը կարող է օգտագործվել աղի ջուրը խմելի դարձնելու համար։ Դրա առաջին արձանագրված դեպքը 16-րդ դարի արաբ ալքիմիկոսներն են նկարագրել։ Արևային թորման լայնածավալ նախագիծ առաջին անգամ կառուցվել է 1872 թվականին Չիլիի Լաս Սալինաս լեռնահանքային քաղաքում։ Գործարանը, որն ուներ 4700 քառակուսի մետր (51,000 քառակուսի ոտնաչափ) արևային հավաքման տարածք, կարող էր օրական արտադրել մինչև 22,700 լ ջուր և աշխատել 40 տարի։ 

Ջրի՝ արեգակնային վարակազերծումը (SODIS) ենթադրում  է ջրով լցված պոլիէթիլենային տերեֆտալատի (PET) պլաստիկ շշերը մի քանի ժամ արևի լույսի ազդեցությանը ենթարկելը, որը եղանակից և կլիմայից կախված՝ տատանվում է նվազագույնը վեց ժամից մինչև երկու օր՝ ամբողջովին ամպամած պայմաններում։ Առողջապահության համաշխարհային կազմակերպության կողմից այն երաշխավորվում է որպես կենցաղային ջրի մաքրման և անվտանգ պահպանման կենսունակ մեթոդ։ Զարգացող երկրներում ավելի քան երկու միլիոն մարդ օգտագործում է այս մեթոդը ամենօրյա խմելու ջրի համար։ 

Արևային էներգիան կարող է օգտագործվել ջրի կայունացման լճակում` քիմիական նյութերից կամ էլեկտրաէներգիայից զերծ  կեղտաջրերը մաքրելու համար։ Հետագա բնապահպանական առավելությունն այն է, որ նման ջրամբարներում ջրիմուռներ են աճում և ֆոտոսինթեզում սպառում ածխաթթու գազը, թեև ջրիմուռները կարող են արտադրել թունավոր քիմիական նյութեր, որոնք ջուրը դարձնում են անօգտագործելի։

Հալված աղի տեխնոլոգիա

Հալված աղը կարող է օգտագործվել որպես ջերմային էներգիայի կուտակման մեթոդ` ջերմային էներգիան պահպանելու համար, որպեսզի այն հնարավոր լինի օգտագործել վատ եղանակին կամ գիշերը էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։ Այն ցուցադրվել է Solar Two նախագծում 1995-ից 1999 թվականներին։ Կանխատեսվում է, որ համակարգը կունենա տարեկան 99% արդյունավետություն։ Հալված աղի խառնուրդները տարբեր են։ Առավել ընդլայնված խառնուրդը պարունակում է նատրիումի նիտրատ, կալիումի նիտրատ և կալցիումի նիտրատ։ Այն այրվող և թունավոր չէ և որպես ջերմափոխանակող հեղուկ արդեն օգտագործվել է քիմիական և մետաղական արդյունաբերություններում։ Հետևաբար, նման համակարգերի փորձը գոյություն ունի ոչ արևային ծրագրերում։

Աղը հալվում է 131° C (268 ° F) ջերմաստիճանում, այն հեղուկ վիճակում պահվում է 288° C (550 ° F) ջերմաստիճանում` մեկուսացված «սառը »պահեստային բաքում։ Հեղուկ աղը մղվում է արևի կոլեկտորի վահանակների միջով, որտեղ կենտրոնացված ճառագայթումն այն տաքացնում է մինչև 566° C (1,051 ° F)։ Հետո այն ուղարկվում է տաք պահեստային բաք, որն այնքան լավ է մեկուսացված, որ ջերմային էներգիան կարող է արդյունավետորեն պահպանվել մինչև մեկ շաբաթ։ 

Էլեկտրաէներգիայի անհրաժեշտության դեպքում տաք աղը մղվում է սովորական գոլորշու գեներատոր` գերտաքացված գոլորշի արտադրելու համար, ինչպես օգտագործվում են ցանկացած  ածխի, նավթի գործարանում կամ ատոմակայանում։ 100 մեգավատ հզորությամբ տուրբինին անհրաժեշտ կլինի մոտ 9.1 մետր (30 ֆուտ) բարձրություն և 24 մետր (79 ֆուտ) տրամագիծ ունեցող բաք՝ չորս ժամ աշխատելու համար։

Իսպանիայում գտնվող մի քանի պարաբոլիկ էլեկտրակայաններ և SolarReserve արեգակնային էներգիայի աշտարակի ստեղծողն օգտագործում է ջերմային էներգիայի կուտակման այս գաղափարը։ ԱՄՆ-ում Solana Generating Station կայանն ունի վեց ժամ պահեստավորման հնարավորություն հալված աղով։ Մարիա էլենա գործարանը 400 ՄՎտ ջերմամեկուսիչ համալիր է Չիլիի հյուսիսային Անտոֆագաստա շրջանում, որն օգտագործում է հալված աղի տեխնոլոգիա։

Էլեկտրաէներգիայի արտադրություն 

Արևային էներգիան արևի լույսի վերածումն է էլեկտրաէներգիայի՝ ուղղակիորեն օգտագործելով կա՛մ  (PV), կա՛մ անուղղակիորեն օգտագործելով կենտրոնացված արեգակնային էներգիա (CSP)։ Սրանցից վերջիններն օգտագործում են ոսպնյակներ կամ հայելիներ ու հետևման համակարգեր` արևի լույսի մեծ չափաբաժինը փոքր ճառագայթում կենտրոնացնելու համար։ Ֆոտովոլտաիկան լույսը վերածում է էլեկտրական հոսանքի՝ օգտագործելով ֆոտոէֆեկտը։ 

Ակնկալվում է, որ արևային էներգիան մինչև 2050 թվականը կդառնա աշխարհի էլեկտրաէներգիայի ամենամեծ աղբյուրը, որտեղ արևային ֆոտոգալվաներն ու կենտրոնացված արևային էներգիան համաշխարհային ընդհանուր սպառման մեջ համապատասխանաբար կկազմեն 16 և 11 տոկոս։ 2016 թվականին մեկ տարի արագ աճելուց հետո արեգակն արտադրել է համաշխարհային էներգիայի 1.3% -ը։ 

Առևտրային նպատակներով կենտրոնացված արևային էլեկտրակայաններն առաջին անգամ մշակվել են 1980-ական թվականներին։ Կալիֆոռնիայի Մոհավի անապատում գտնվող 392 ՄՎտ հզորությամբ Այվոնպայի արևային ջերմադինամիկական էլեկտրակայանն աշխարհում ամենամեծ արեգակնային էլեկտրակայանն է։ Այլ խոշոր արևային էլեկտրակայանների թվում են Իսպանիայում գտնվող 150 ՄՎտ հզորությամբ Սոլնովա և 100 ՄՎտ հզորությամբ Անդասոլ արևային էլեկտրակայանները։ ԱՄՆ-ում գտնվող 250 ՄՎտ հզորությամբ Աքվա Կալիենտե արևային տեղակայանքը և 221 ՄՎտ հզորությամբ Գուջարաթի արևային պարկը հանդիսանում են աշխարհի ամենամեծ ֆոտոգալվանային կայանները։ Մշակվում են 1 ԳՎ-ից ավելի հզորությամբ արևային նախագծեր։

Ֆոտովոլտաիկա 

Վերջին երկու տասնամյակների ընթացքում ֆոտոգալվաները (PV), որոնք նաև հայտնի են որպես արևային ֆոտովոլտաիկա, զարգացել են՝ փոքր մասշտաբի կիրառումների շուկայից դառնալով հիմնական էլեկտրաէներգիայի աղբյուր։ Ֆոտոէլեմենտը մի սարք է, որը լույսն ուղղակիորեն վերածում է էլեկտրաէներգիայի՝ օգտագործելով ֆոտոէֆեկտը։ Առաջին ֆոտոէլեմենտը կառուցվել է Չառլզ Ֆրիտսի կողմից 1880-ական թվականներին։ 1931 թվականին գերմանացի ինժեներ դոկտոր Բրունո Լանժը ստեղծել է ֆոտոխցիկ` պղնձի օքսիդի փոխարեն օգտագործելով արծաթի սելենիդ։ Չնայած սելենային խցիկում էլեկտրաէներգիայի է վերածվել լույսի 1% -ից էլ պակասը, Էռնստ Վեռներ ֆոն Սիմենսը և Ջեյմս Մաքսվելը գիտակցել են այս հայտնագործության կարևորությունը։ Հետևելով Ռասել Օլի 1940-ական թվականներին կատարած աշխատանքին՝ հետազոտողներ Ջերալդ Փիրսոնը, Քելվին Ֆուլերը և Դարիլ Չապինը 1954 թվականին ստեղծել են բյուրեղային սիլիցիումային ֆոտոէլեմենտը։ Վաղ շրջանի այս ֆոտոէլեմենտների արժեքը կազմել է 286 ԱՄՆ դոլար / վտ և դրանք հասել են 4,5–6% արդյունավետության։ Մինչև 2012 թվականը մատչելի արդյունավետությունը գերազանցել է 20% -ը, իսկ հետազոտական ֆոտոգալվանների առավելագույն արդյունավետությունը գերազանցել է 40% -ը։

Արևային էներգիայի կենտրոնացում 
Արևային էներգիայի կենտրոնացման (CSP) համակարգերն օգտագործում են ոսպնյակներ կամ հայելիներ ու հետևման համակարգեր` արևի լույսի մեծ չափաբաժինը փոքր ճառագայթում կենտրոնացնելու համար։ Կենտրոնացված ջերմությունն այնուհետև օգտագործվում է որպես սովորական էլեկտրակայանի ջերմության աղբյուր։ Կենտրոնացման տեխնոլոգիաների լայն շրջանակ գոյություն ունի. առավել զարգացած են պարաբոլիկ օդատարը, կենտրոնացված գծային թարմության ռեֆլեկտորը, ստերլինգի ափսեն ու արևային էներգիայի աշտարակը։ Տարբեր մեթոդներ են օգտագործվում արևին հետևելու և լույսը կենտրոնացնելու համար։ Այս բոլոր համակարգերում աշխատանքային հեղուկը ջեռուցվում է արևի կենտրոնացված լույսի ներքո, այնուհետև օգտագործվում է էլեկտրաէներգիայի արտադրության կամ էներգիայի պահպանման համար։ Նախագծերը պետք է հաշվի առնեն փոշու փոթորկի, կարկուտի կամ եղանակային այլ ծայրահեղ դրսևորումների վտանգը, որոնք կարող են վնասել արևային էլեկտրակայանների նուրբ ապակե մակերեսները։ Մետաղական վանդակաճաղերը կապահովեն արևի լույսի բարձր տոկոսի մուտքը հայելիներ և արևային վահանակներ՝ միաժամանակ կանխելով առավելագույն վնասը։

Ճարտարապետություն և քաղաքաշինություն 

Արևի լույսը ճարտարապետության պատմության սկզբից ազդել է կառույցների նախագծման վրա։ Արևային ճարտարապետության և քաղաքաշինության առաջադեմ մեթոդներն առաջին անգամ կիրառվել են հույների ու չինացիների կողմից, ովքեր իրենց շենքերն ուղղել են դեպի հարավ՝ լույս և ջերմություն ապահովելու համար։ 

Պասիվ արեգակնային ճարտարապետության ընդհանուր առանձնահատկությունները Արեգակի նկատմամբ կողմնորոշումն են, կոմպակտ համամասնությունը, ընտրովի ստվերումն ու ջերմային զանգվածը։ Երբ այդ հատկությունները հարմարեցված են տեղական կլիմային և միջավայրին, դրանք կարող են ստեղծել լավ լուսավորված տարածքներ, որոնք մնում են հարմարավետ ջերմաստիճանի սահմաններում։ Սոկրատեսի Մեգարոն պալատը պասիվ արեգակնային դիզայնի դասական օրինակ է։ Արևային դիզայնի վերջին մոտեցումները օգտագործում են համակարգչային մոդելավորում` արևային լուսավորության, ջեռուցման և օդափոխության համակարգերը միացնելով արևային դիզայնի ինտեգրված փաթեթին։ Ակտիվ արևային սարքավորումները, ինչպիսիք են պոմպերը, օդափոխիչները և անջատիչ ապակիները, կարող են լրացնել պասիվ դիզայնը և բարելավել համակարգի աշխատանքը։

Քաղաքային ջերմային կղզիները (UHI) մայրաքաղաքային տարածքներ են ավելի բարձր ջերմաստիճաններով, քան շրջակա միջավայրը։ Ավելի բարձր ջերմաստիճանը պայմանավորված է արևային էներգիայի կլանմամբ այնպիսի քաղաքային նյութերով, ինչպիսիք են ասֆալտն ու բետոնը, որոնք ունեն ավելի ցածր ալբեդո և ջերմունակություն, քան բնական միջավայրում։ UHI ազդեցությանը հակազդելու պարզ մեթոդ է շենքերը և ճանապարհները սպիտակ ներկելը և տարածքում ծառեր տնկելը։ Օգտագործելով այս մեթոդները, Լոս Անջելեսի հիպոթետիկ «զով համայնքների» ծրագիրը կանխատեսել է, որ քաղաքային ջերմաստիճանը կարող է կրճատվել մոտավորապես 3 ° C- ով ՝ $ 1 միլիարդ դոլար գնահատված արժեքով, տալով տարեկան 530 միլիոն ԱՄՆ դոլարի ընդհանուր օգուտներ օդափոխության իջեցման ծախսերից և առողջապահական խնայողություններից։

Գյուղատնտեսություն և այգեգործություն 

Գյուղատնտեսությունն ու այգեգործությունը փորձում են օպտիմալացնել արևային էներգիայի որսումը` բույսերի արտադրողականությունը բարձրացնելու նպատակով։ Այնպիսի մեթոդները, ինչպիսիք են տնկման ժամանակավոր ցիկլերը, շարքերի միջև կտրուկ բարձրությունները և բույսերի սորտերի խառնուրդը, կարող են բարելավել բերքատվությունը։ Չնայած արևի լույսը հիմնականում համարվում է առատ ռեսուրս, բացառությունները նշում են արևային էներգիայի կարևորությունը գյուղատնտեսության համար։ Փոքր սառցե դարաշրջանի աճեցման կարճ սեզոնների ընթացքում ֆրանսիացի և անգլիացի ֆերմերները մրգատու պատեր են օգտագործել՝  առավելագույնի հասցնելով արևային էներգիայի հավաքումը։ Այս պատերը գործում էին որպես ջերմային զանգվածներ և արագացնում հասունացումը՝ բույսերը տաք պահելով։ Մրգերի պատերը կառուցվել են գետնին ուղղահայաց և դեպի հարավ նայող կողմերում, բայց ժամանակի ընթացքում թեք պատեր են մշակվել՝ արևի լույսն ավելի լավ օգտագործելու համար։ 1699 թվականին Նիկոլա Ֆատիո դե Դյուիլիեն նույնիսկ առաջարկել է օգտագործել հետևելու մեխանիզմ, որը կարող է առանցք դառնալ արևին հետևելու համար։ Արևային էներգիայի կիրառումը գյուղատնտեսությունում, բացի մշակաբույսերի աճեցումից, ներառում է ջրամղումը, բերքի չորացումը, ճտերի բուծումն ու հավի գոմաղբը չորացնելը։ Վերջերս տեխնոլոգիան կիրառվել է խաղողագործության մեջ, որտեղ արևային մարտկոցների արտադրած էներգիան օգտագործվում է խաղողի մամլիչներն աշխատեցնելու համար։ 

Ջերմոցները վերափոխում են արևի լույսը ջերմության, ինչը հնարավորություն է տալիս ամբողջ տարվա ընթացքում արտադրել և աճեցնել (փակ միջավայրում) մասնավոր մշակաբույսեր և այլ բույսեր, որոնք չեն համապատասխանում տեղի կլիմային։ Պարզունակ ջերմոցներն առաջին անգամ օգտագործվել են հռոմեական ժամանակաշրջանում՝ հռոմեական Տիբերիոս կայսեր համար ամբողջ տարվա ընթացքում վարունգ աճեցնելու համար։ Եվրոպայում 16-րդ դարում կառուցվել են առաջին ժամանակակից ջերմոցները` արտերկրում հետազոտական աշխատանքների արդյունքում բերված էկզոտիկ բույսերը պահելու համար։ Ջերմոցներն այսօր շարունակում են մնալ այգեգործության կարևոր մաս, որտեղ օգտագործվում են նաև պոլիէթիլենային թափանցիկ ծածկոցներ։

Տրանսպորտ

Արևի էներգիայով աշխատող մեքենայի զարգացումը ինժեներական նպատակ է դարձել 1980-ական թվականներից։ Համաշխարհային արևային մարտահրավերը երկամյա արևային էլեկտրամոբիլների ավտոարշավ է, որտեղ համալսարանների և ձեռնարկությունների թիմերը մրցում են ավելի քան 3,021 կիլո մետր (1,877 մղոն) ամբողջ Ավստրալիայի տարածքում՝ Դարվինից մինչ Ադելաիդա։ 1987 թվականին, երբ այն հիմնադրվել է, հաղթողի միջին արագությունը կազմել է ժամում 67 կիլոմետր (42 մղոն / ժամ), իսկ 2007 թվականին հաղթողի միջին արագությունը բարելավվել է՝ դառնալով ժամում 90,87 կիլոմետր (56,46 մղոն / ժամ)։ Հյուսիսամերիկյան արևային մարտահրավերը և նախատեսվող հարավաֆրիկյան արևային մարտահրավերը համադրելի մրցույթներ են, որոնք արտացոլում են միջազգային հետաքրքրությունը արևով աշխատող տրանսպորտային միջոցների նախագծման ու զարգացման հարցում։ 

Որոշ տրանսպորտային միջոցներ օգտագործում են արևային վահանակներ օդափոխության ու ներքին հովությունը պահելու համար, այդպիսով նվազեցնելով վառելիքի սպառումը։ 

1975 թվականին Անգլիայում ստեղծվել է առաջին գործնական արևային նավակը։ Մինչև 1995 թվականը PV վահանակներ պարունակող ուղևորատար նավակներն են սկսել  հայտնվել և այժմ լայնորեն օգտագործվում են։ 1996 թվականին Քենիչի Հորին արևային էներգիայի կիրառմամբ առաջին անցումն է կատարել Խաղաղ օվկիանոսով, իսկ Sun21  2006–2007 թվականների ձմռանը արևային էներգիայի կիրառությամբ առաջին անգամ հատել է Ատլանտյան օվկիանոսը։ Նախատեսվում էր 2010 թվականին շուրջերկրյա նավարկություն կատարել։ 

1974 թվականին AstroFlight Sunrise անօդաչու ինքնաթիռը կատարել է առաջին թռիչքը։ 1979 թվականի ապրիլի 29-ին Solar Riser- ը կատարել է առաջին թռիչքն արևի էներգիայով լիովին վերահսկվող մարդատար թռչող մեքենայով ու հասել 40 ֆուտ (12 մ) բարձրության։ 1980 թվականին Gossamer Penguin-ը կատարել է առաջին օդաչուական թռիչքները, որոնք իրականացվում էին բացառապես ֆոտոգալվաներով։ Սրան արագորեն հաջորդել է Solar Challenger-ը, որը 1981 թվականի հուլիսին հատել է Լա Մանշի նեղուցը։ 1990 թվականին Էրիկ Սքոթ Ռեյմոնդը թռել է Կալիֆոռնիայից Հյուսիսային Կարոլինա՝ օգտագործելով արևային էներգիա։  Դրանից հետո զարգացումները վերադարձել են անօդաչու թռչող սարքերին (UAV) «Պաթֆայնդեր» (1997) և այլ հետագա նախագծերի տեսքով, որոնց գագաթնակետը 2001 թվականին ոչ հրթիռային շարժիչով ինքնաթիռի  29,524 մետր (96,864 ոտնաչափ) բարձրության ռեկորդ սահմանած «Հելիոսն» անօդաչու թռչող սարքն էր։  BAE Systems ընկերության «Զեֆիր» անօդաչու թռչող սարքն ամենավերջին մոդելն է ռեկորդային արևային սարքերի շարքում, որն 2007 թվականին կատարել է 54-ժամյա թռիչք, իսկ 2010 թվականին նախատեսվել են մեկամսյա թռիչքներ։ 2016 թվականի դրությամբ Solar Impulse էլեկտրական ինքնաթիռն է ներկայումս շրջում ամբողջ երկրագնդով։ Դա միատեղանի ինքնաթիռ է, որն աշխատում է ֆոտոէլեմենտով և ունակ է օդ բարձրանալ սեփական հոսանքով։ Դիզայնը թույլ է տալիս ինքնաթիռին մի քանի օր մնալ օդում։ 

Արեգակնային փուչիկը սև օդապարիկ է, որը լցված է սովորական օդով։ Երբ արևի լույսն ընկնում է փուչիկի վրա, ներսում օդը տաքանում և ընդլայնվում է, առաջացնելով վերև բարձրացող ուժ, որը շատ նման է արհեստականորեն տաքացվող օդապարուկին։ Արևային որոշ օդապարիկներ բավականաչափ մեծ են մարդկայինւ թռիչքներ իրականացնելու համար, բայց օգտագործումը հիմնականում սահմանափակվում է խաղալիքների շուկայով, քանի որ մակերեսի և բեռի քաշի հարաբերակցությունը համեմատաբար բարձր է։

Վառելիքի արտադրություն 

Արևի քիմիական գործընթացներն օգտագործում են արևի էներգիան քիմիական ռեակցիաներ իրականացնելու համար։ Այս գործընթացները փոխհատուցում են այն էներգիան, որը հակառակ դեպքում կգար հանածո վառելիքի աղբյուրից, կարող են նաև արևային էներգիան վերափոխել պահեստավորվող և տեղափոխվող վառելիքի։ Արեգակի կողմից առաջացող քիմիական ռեակցիաները կարելի է բաժանել ջերմաքիմիական կամ ֆոտոքիմիական ռեակցիաների։ Մի շարք վառելիքներ կարող են արտադրվել արհեստական ֆոտոսինթեզի միջոցով։ Ածխածնի երկօքսիդի նվազեցումից ածխածնի վրա հիմնված վառելիքներ (օրինակ՝ մեթանոլ) պատրաստելու մեջ ներգրավված բազմաէլեկտրոնային կատալիտիկ քիմիան մարտահրավեր է․ իրական այլընտրանքը պրոտոններից ջրածնի ստացումն է, թեև ջրի օգտագործումը որպես էլեկտրոնների աղբյուր (ինչպես բույսերն են անում) պահանջում է ուղղել երկու ջրի մոլեկուլների բազմէլեկտրոնային օքսիդացումը դեպի մոլեկուլային թթվածին։ Ոմանք նախատեսել են ունենալ աշխատող արևային վառելիքի կայաններ ափամերձ քաղաքներում մինչև 2050 թվականը։ Մեկ այլ տեսլականի մեջ մտնում են Երկրի մակերևույթը ծածկող մարդկային բոլոր կառույցները (այսինքն ՝ ճանապարհներ, տրանսպորտային միջոցներ և շենքեր), որոնք ավելի արդյունավետ են կատարում ֆոտոսինթեզը, քան բույսերը։

Ջրածնի արտադրության տեխնոլոգիաները արևի քիմիական հետազոտությունների նշանակալի ոլորտ են հանդիսացել 1970-ական թվականներից։ Բացի ֆոտովոլտային կամ ֆոտոքիմիական բջիջներով վարվող էլեկտրոլիզից, ուսումնասիրվել են նաև մի շարք ջերմաքիմիական գործընթացներ։ Նման մեթոդներից մեկում օգտագործվում են խտանյութեր` բարձր ջերմաստիճանում ջուրը թթվածնի և ջրածնի բաժանելու համար (2,300-2,600 ° C կամ 4,200-4,700 ° F)։ Մեկ այլ մոտեցում օգտագործում է արևի կոնցենտրատորների ջերմությունը բնական գազի գոլորշու վերափոխում առաջացնելու համար, դրանով իսկ ավելացնելով ջրածնի ընդհանուր քանակը՝ համեմատած բարեփոխման սովորական մեթոդների հետ։ Ռեակտանտների քայքայմամբ և վերածնումով բնութագրվող ջերմաքիմիական ցիկլերը ջրածնի արտադրության մեկ այլ միջոց են։ Գիտությունների Վայցման ինստիտուտում մշակվող Solzinc գործընթացն օգտագործում է 1 Մվտ հզորությամբ արևային վառարան՝ 1200° C-ից բարձր (2200° F) ջերմաստիճանում ցինկի օքսիդը (ZnO) քայքայելու համար։ Այս նախնական ռեակցիան առաջացնում է մաքուր ցինկ, որը հետագայում կարող է ռեակցիայի մեջ մտնել ջրի հետ և ջրածին առաջացնել։

Էներգիայի պահպանման մեթոդներ 

Ջերմազանգվածային համակարգերը կարող են արևի էներգիան կուտակել ջերմության տեսքով օգտակար ջերմաստիճանում։ Ջերմային պահեստավորման համակարգերը սովորաբար օգտագործում են բարձր տեսակարար ջերմունակություն ունեցող մատչելի նյութեր, ինչպիսիք են ջուրը, երկիրը և քարը։ Լավ մշակված համակարգերը կարող են իջեցնել գագաթնակետային պահանջարկը, օգտագործման ժամանակը տեղափոխել պիկ ժամերին և նվազեցնել ջեռուցման և հովացման ընդհանուր պահանջները։ 

Փուլերի փոփոխման նյութերը, ինչպիսիք են պարաֆինային մոմը և Գլաուբերի աղը, մեկ այլ ջերմային պահուստային միջավայր են։ Այս նյութերն էժան են, մատչելի և կարող են ապահովել ներքին օգտակար ջերմաստիճան (մոտավորապես 64 °C կամ 147 °F)։ «Դովերի տունը» (Դովեր, Մասաչուսեթս նահանգ) առաջինն է օգտագործել Գլաուբերի աղի տաքացման համակարգը 1948 թվականին։ Արևի էներգիան կարող է պահվել նաև բարձր ջերմաստիճաններում՝ հալված աղերի միջոցով։ Աղերն արդյունավետ պահեստային միջավայր են, քանի որ դրանք ունեն ցածր գին, բարձր յուրահատուկ ջերմային հզորություն և կարող են ջերմություն մատակարարել սովորական էներգահամակարգերի հետ համատեղելի ջերմաստիճանում։ Solar Two նախագիծն օգտագործել է էներգիայի կուտակման այս մեթոդը, որը թույլ է տվել 1,44 տերաջուլ (400,000 կՎտժ) ժամ պահել իր 68 մ³ պահեստային բաքում՝ տարեկան 99% պահպանման արդյունավետությամբ։ 

Անլար ցանցի PV համակարգերն ավելցուկային էլեկտրաէներգիան պահելու համար ավանդաբար օգտագործում են վերալիցքավորվող մարտկոցներ։ Ցանցային համակարգերի դեպքում էլեկտրաէներգիայի ավելցուկը կարող է ուղարկվել փոխանցման ցանց, մինչդեռ ստանդարտ ցանցային էլեկտրաէներգիան կարող է օգտագործվել պակասուրդը բավարարելու համար։ Ցանցահաշվառիչ ծրագրերը ներքին համակարգերին շահույթ են տալիս ցանկացած էլեկտրաէներգիայի համար, որը նրանք հասցնում են ցանց։ Դա վարվում է հաշվիչը «հետ գլորելով», երբ ավելի շատ էլեկտրաէներգիա է արտադրվում, քան սպառվում։ Եթե էլեկտրաէներգիայի զուտ օգտագործումը զրոյից ցածր է, ապա կոմունալ ծառայությունն այնուհետև փոխանցում է կիլովատ ժամ ավելցուկը դեպի հաջորդ ամիս։ Այլ մոտեցումները ներառում են երկու հաշվիչների օգտագործում՝ սպառված էլեկտրաէներգիան ընդդեմ արտադրված էլեկտրաէներգիայի չափելու համար։ Դա ավելի քիչ տարածված է` երկրորդ հաշվիչի տեղադրման բարձրացված արժեքի պատճառով։ Ստանդարտ հաշվիչների մեծ մասը ճշգրիտ չափում է երկու ուղղություններով՝ երկրորդ հաշվիչն ավելորդ դարձնելով։ 

Պոմպային պահուստով հիդրոէլեկտրակայանն էներգիան պահպանում է մղված ջրի տեսքով։ Էներգիան վերականգնվում է ջուրը բաց թողնելով, երբ պահանջարկը մեծ է։

Զարգացում, տեղակայում և տնտեսագիտություն 

Արդյունաբերական հեղափոխությանն ուղեկցող ածխի օգտագործման մեծ ալիքից հետո էներգիայի սպառումը կայունորեն անցել է փայտից և կենսազանգվածից դեպի հանածո վառելիք։ 1860-ական թվականներից սկսած արևային տեխնոլոգիաների վաղ զարգացումը պայմանավորված էր այն ակնկալիքով, որ ածուխը շուտով սակավանալու էր։ Այնուամենայնիվ, արևային տեխնոլոգիաների զարգացումը լճացել է 20-րդ դարի սկզբին՝ ածուխի և նավթի աճող մատչելիության, խնայողության և օգտագործման պայմաններում։ 

1973 թվականի նավթային էմբարգոն և 1979 թվականի էներգետիկ ճգնաժամն առաջ են բերել էներգետիկ քաղաքականության վերակազմակերպում ամբողջ աշխարհում, որը նոր ուշադրություն է հրավիրել արևային տեխնոլոգիաների զարգացման վրա։  Տեղակայման ռազմավարությունը կենտրոնացած է խրախուսական ծրագրերի վրա, ինչպիսիք են՝ ֆոտոգալվանային օգտագործման դաշնային ծրագիրը ԱՄՆ-ում և Սանշայն (Sunshine) ծրագիրը Ճապոնիայում։ Մյուս ծրագերը ներառում էին հետազոտական օբյեկտների ձևավորումը ԱՄՆ-ում (SERI, այժմ NREL), Ճապոնիայում (NEDO) և Գերմանիայում (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE)։ Առևտրական նպատակներով արևային ջրատաքացուցիչներն սկսել են հայտնվել ԱՄՆ-ում 1890-ական թվականներին։ Այս համակարգերը լայնորեն օգտագործվել են մինչև 1920-ական թվականները, բայց աստիճանաբար փոխարինվել են ավելի էժան և հուսալի ջեռուցման վառելիքներով։ Ինչպես ֆոտովոլտաիկայի դեպքում՝ արևային ջրատաքացումը նոր ուշադրություն է գրավել 1970-ական թվականների նավթային ճգնաժամերի արդյունքում, բայց հետաքրքրությունը նվազել է 1980-ական թվականներին՝ նավթի գների անկման պատճառով։ Արևային ջրատաքացման ոլորտում զարգացումը կայուն առաջընթաց է ապրել ամբողջ 1990-ական թվականներին, իսկ տարեկան աճի տեմպերը 1999 թվականից ի վեր կազմել են միջինը 20%։ Չնայած ընդհանուր առմամբ թերագնահատվածությանը՝ արևային ջրատաքացումն ու հովացումը 2007 թվականի դրությամբ 154 ԳՎտ գնահատված հզորությամբ ամենալայն կիրառվող արևային տեխնոլոգիան է։ 

Էներգետիկայի միջազգային գործակալությունն ասել է, որ արեգակնային էներգիան կարող է զգալի ներդրում ունենալ աշխարհում հրատապ խնդիրների լուծման հարցում։ 

2011 թվականին Էներգետիկայի միջազգային գործակալության զեկույցում նշվել է, որ արևային էներգիայի տեխնոլոգիաները, ինչպիսիք են ֆոտոգալվաները, արևային տաք ջուրը և կենտրոնացված արևային էներգիան, կարող են ապահովել աշխարհի էներգիայի մեկ երրորդը մինչև 2060 թվականը, եթե քաղաքական գործիչները պարտավորվեն սահմանափակել կլիմայի փոփոխությունը և անցնել վերականգնվող էներգիայի։ Արեգակից ստացված էներգիան կարող է առանցքային դեր ունենալ համաշխարհային տնտեսությունը ապաածխաթթվայնացնելու գործում, էներգախնայողության բարելավման և ջերմոցային գազ արտանետողներին տուգանքների ենթարկելու հետ միասին։  «Արևի ուժը կիրառության անհավատալի բազմազանությունն ու ճկունությունն է՝ փոքր ծավալով, թե մեծ»։

Օգտագործում ըստ տարածաշրջանի 
Արևային էներգիան հասանելի չէ բոլոր տարածաշրջաններում, ինչը պայմանավորված է աշխարհագրական դիրքով կամ տեղակայմամբ և ենթակառուցվածքներով։ Օրինակ՝  մինչ Եվրամիությունը 2019 թվականին տեղադրել է ավելի քան 130 ԳՎտ հզորություն, Չինաստանը հասել է ավելի քան 200 ԳՎտ-ի, իսկ ԱՄՆ-ը՝ ավելի քան 100 ԳՎտ։ «Դեզերտեք» հիմնադրամը հաշվարկել է, որ Սահարայի տարածքում  ~300 x 300 մղոն տարածքը բավարար կլինի ամբողջ աշխարհում օգտագործվող ամբողջ էլեկտրաէներգիան արտադրելու համար (ըստ 2005 թվականի ծավալների)։

Ստանդարտացման միջազգային կազմակերպության ստանդարտներ 
Ստանդարտացման միջազգային կազմակերպությունը (ISO) սահմանել է արևային էներգիայի սարքավորումների հետ կապված մի շարք ստանդարտներ։ Օրինակ՝ ISO 9050 ստանդարտը վերաբերում է շենքերի ապակիներին, իսկ ISO 10217-ը վերաբերում է արևային ջրատաքացուցիչներում օգտագործվող նյութերին։

Ծանոթագրություններ

Հետագա ընթերցանություն

 
 

Արեգակնային էներգիա
Վերականգնվող էներգիա
Էներգետիկա
Բնական պաշարներ
Էներգիայի աղբյուրներ
Էներգիա
Ֆիզիկա
Արեգակ