Qual è il potenziale annuo dell' energia solare?
doc-14788
La grande quantità di energia solare disponibile la rende una fonte di energia elettrica estremamente attraente. Il Programma di sviluppo delle Nazioni Unite nella sua valutazione energetica mondiale del 2000 ha rilevato che il potenziale annuo dell' energia solare era di 1.575-49.837 exajoule (EJ). Si tratta di un consumo energetico mondiale superiore di molte volte al consumo totale mondiale, che nel 2012 è stato di 559,8 EJ.
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doc-14789
La geografia influenza il potenziale di energia solare perché le aree più vicine all' equatore hanno una maggiore quantità di radiazione solare. Tuttavia, l' uso del fotovoltaico che può seguire la posizione del sole può aumentare significativamente il potenziale di energia solare in aree più distanti dall' equatore. La variazione di tempo influenza il potenziale dell' energia solare perché durante la notte c' è poca radiazione solare sulla superficie della Terra per i pannelli solari da assorbire. Questo limita la quantità di energia che i pannelli solari possono assorbire in un giorno. La copertura nuvolosa può influenzare il potenziale dei pannelli solari perché le nuvole bloccano la luce in ingresso dal sole e riducono la luce disponibile per le celle solari.
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doc-14791
Nel 2000, il Programma di Sviluppo delle Nazioni Unite, il Dipartimento degli Affari Economici e Sociali delle Nazioni Unite e il Consiglio Mondiale dell' Energia hanno pubblicato una stima del potenziale di energia solare che ogni anno potrebbe essere utilizzata dagli esseri umani, tenendo conto di fattori quali l' insolazione, la copertura nuvolosa e la terra utilizzabile dagli esseri umani. La stima ha rilevato che l' energia solare ha un potenziale globale di 1.575-49.837 EJ all' anno (vedi tabella seguente).
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doc-5290
Le trasformazioni di energia nell' universo nel corso del tempo sono caratterizzate da vari tipi di energia potenziale che è stata disponibile dal Big Bang successivamente essere "rilasciato" (trasformato in più tipi attivi di energia come l' energia cinetica o radiante) quando un meccanismo di attivazione è disponibile. Esempi familiari di tali processi includono il decadimento nucleare, in cui l' energia viene rilasciata che originariamente era "immagazzinata" in isotopi pesanti (come uranio e torio), per nucleosintesi, un processo che in ultima analisi utilizza l' energia potenziale gravitazionale liberata dal collasso gravitazionale delle supernovae, per immagazzinare energia nella creazione di questi elementi pesanti prima che venissero incorporati nel sistema solare e nella Terra. Questa energia viene attivata e rilasciata nelle bombe a fissione nucleare o nella produzione di energia nucleare civile. Allo stesso modo, nel caso di un' esplosione chimica, l' energia chimica potenziale viene trasformata in energia cinetica ed energia termica in un tempo molto breve. Ancora un altro esempio è quello di un pendolo. Nei punti più alti l' energia cinetica è pari a zero e l' energia potenziale gravitazionale è al massimo. Al suo punto più basso l' energia cinetica è al massimo ed è pari alla diminuzione di energia potenziale. Se uno (unrealisticamente) ipotizza che non ci sia attrito o altre perdite, la conversione di energia tra questi processi sarebbe perfetta, e il pendolo continuerebbe a oscillare per sempre.
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doc-5284
La luce solare può essere immagazzinata come energia potenziale gravitazionale dopo che colpisce la Terra, in quanto (ad esempio) l' acqua evapora dagli oceani e si deposita sulle montagne (dove, dopo essere stata rilasciata in una diga idroelettrica, può essere utilizzata per azionare turbine o generatori per produrre elettricità). La luce solare guida anche molti fenomeni meteorologici, ad eccezione di quelli generati da eventi vulcanici. Un esempio di evento meteorologico solare-mediato è un uragano, che si verifica quando grandi aree instabili di oceano caldo, riscaldate nel corso dei mesi, rinunciano improvvisamente ad una parte della loro energia termica per alimentare alcuni giorni di violenti movimenti d' aria.
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doc-5286
Nella cosmologia e nell' astronomia i fenomeni delle stelle, della nova, della supernova, dei quasar e dei lampi di raggi gamma sono le trasformazioni di materia energetica dell' universo con la più alta produzione di energia. Tutti i fenomeni stellari (compresa l' attività solare) sono guidati da vari tipi di trasformazioni energetiche. L' energia in tali trasformazioni è sia dal collasso gravitazionale della materia (di solito idrogeno molecolare) in varie classi di oggetti astronomici (stelle, buchi neri, ecc.). ), o dalla fusione nucleare (di elementi più leggeri, principalmente idrogeno). La fusione nucleare di idrogeno nel Sole rilascia anche un altro serbatoio di energia potenziale che è stato creato al momento del Big Bang. A quel tempo, secondo la teoria, lo spazio si espandeva e l' universo si raffreddava troppo rapidamente perché l' idrogeno si fondesse completamente in elementi più pesanti. Ciò significava che l' idrogeno rappresenta uno stoccaggio di energia potenziale che può essere liberato dalla fusione.
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doc-5281
La luce solare è catturata anche dalle piante come energia chimica potenziale nella fotosintesi, quando l' anidride carbonica e l' acqua (due composti a bassa energia) sono convertiti in carboidrati composti ad alta energia, lipidi e proteine. Le piante rilasciano anche ossigeno durante la fotosintesi, che viene utilizzato dagli organismi viventi come accettatore di elettroni, per rilasciare l' energia di carboidrati, lipidi e proteine. Il rilascio dell' energia accumulata durante la fotosintesi come calore o luce può essere scatenata improvvisamente da una scintilla, in un incendio boschivo, oppure può essere resa disponibile più lentamente per il metabolismo animale o umano, quando queste molecole sono ingerite e il catabolismo è innescato dall' azione enzimatica.
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doc-14794
Nel 2011, un rapporto dell' Agenzia Internazionale per l' Energia ha rilevato che le tecnologie dell' energia solare come il fotovoltaico, l' acqua calda solare e l' energia solare concentrata potrebbero fornire un terzo dell' energia del mondo entro il 2060 se i politici si impegnano a limitare i cambiamenti climatici. L' energia solare potrebbe svolgere un ruolo chiave nel decarbonizzare l' economia globale, migliorando al tempo stesso l' efficienza energetica e imponendo costi ai responsabili delle emissioni di gas a effetto serra. "Il punto di forza del solare è l' incredibile varietà e flessibilità delle applicazioni, dalla piccola alla grande scala".
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doc-14754
Le tecnologie solari sono ampiamente caratterizzate come passive o attive a seconda del modo in cui catturano, convertono e distribuiscono la luce solare e permettono di sfruttare l' energia solare a diversi livelli in tutto il mondo, soprattutto a seconda della distanza dall' equatore. Anche se l' energia solare si riferisce principalmente all' uso della radiazione solare per scopi pratici, tutte le energie rinnovabili, diverse dalla geotermia e dalle maree, derivano la loro energia dal Sole in modo diretto o indiretto.
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doc-5273
Alcuni tipi di energia sono un mix variabile di energia potenziale e cinetica. Un esempio è l' energia meccanica che è la somma dell' energia cinetica e potenziale (di solito macroscopica) di un sistema. L' energia elastica nei materiali dipende anche da energia elettrica potenziale (tra atomi e molecole), così come l' energia chimica, che viene immagazzinata e rilasciata da un serbatoio di energia elettrica potenziale tra elettroni, e le molecole o nuclei atomici che li attraggono. L' elenco non è necessariamente completo.
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doc-14775
Agricoltura e orticoltura cercano di ottimizzare la cattura dell' energia solare per ottimizzare la produttività delle piante. Tecniche quali i cicli di semina temporizzati, l' orientamento personalizzato delle file, le altezze scaglionate tra le file e la miscelazione di varietà vegetali possono migliorare le rese delle colture. Mentre la luce solare è generalmente considerata una risorsa abbondante, le eccezioni sottolineano l' importanza dell' energia solare per l' agricoltura. Durante le brevi stagioni vegetative della Piccola Era Glaciale, i contadini francesi e inglesi lavorarono muri di frutta per massimizzare la raccolta di energia solare. Queste pareti fungevano da masse termiche e acceleravano la maturazione mantenendo le piante calde. I primi muri di frutta sono stati costruiti perpendicolarmente al terreno e rivolti a sud, ma nel corso del tempo, pareti inclinate sono stati sviluppati per fare un uso migliore della luce solare. Nel 1699, Nicolas Fatio de Duillier suggerì addirittura di usare un meccanismo di inseguimento che potesse ruotare per seguire il Sole. Le applicazioni dell' energia solare in agricoltura oltre alle colture agricole includono il pompaggio dell' acqua, l' essiccazione delle colture, l' essiccazione dei pulcini da nidificazione e l' essiccazione del letame di pollo. Più di recente la tecnologia è stata abbracciata dagli vinificatori, che utilizzano l' energia generata dai pannelli solari per alimentare i torchi d' uva.
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