태양 에너지 우주학 태양 4

태양 에너지 우주학 태양 4

태양 에너지는 실용적인 목적으로 주로 태양 복사를 이용한다.

그러나 지열발전 조력발전을 포함한 모든 재생 에너지는 태양에서 에너지를 받는다. 태양 기술은 햇빛을 포착하고 변환하고 분배하는 방식에 따라 수동식이냐 능동식이냐로 크게 구분된다.

능동식 태양 기술은 태양 발전 패널, 펌프, 팬을 이용하여 태양빛을 유용한 출력물로 변환한다. 

수동식 태양기술은 사용할만한 열특성을 지닌 물질을 선별하고 공기를 자연스럽게 순환하는 공간을 설계하고 태양에 대한 건물의 위치를 참조하는 것을 포함한다. 능동식 태양 기술은 에너지 공급을 늘리므로 공급 측면의 기술로 생각 할 수 있으며 수동식 태양 기술은 대체 자원의 필요성을 줄여 주며수요 측면의 기술로 생각할 수 있다.

채광

채광의 역사는 자연빛의 이용이 지배적이다.

로마 사람들은 일찍이 6세기에 채광권을 알아냈으며 영국법은 이러한 결정을 1832년 권리법에 반영하였다. 20세기 친공 채광은 인테리어 조명의 기본 원천이 되었다.

채광시스템들은 햇빛을 모아 분배하여 인테리어 조명을 제공한다 이러한 시스템들은 직접적으로는 인공 조명을 간점적으로는 공기정화릐 필요성을줄여준다. 양을 다지기는 쉽지 않지만 자연 채광을 이용하면 인공 조명에 대해 생리적 이점과 정신적 이점이 있다. 채광 설계를 들여다보면 창의 종류, 크기 ,동쪽 지향을 꼼꼼히 따지는 것을 알수 있고 또 외부 차광장치를 고려하기도 한다. 개별 기능으로는 들쭉날쭉한 지붕, 고창층, 광성반, 천공광, 광튜브등이 있다. 이러한 기능들은 기존의 구조물을 추가할 수 있지만 열의 흐름, 눈부심, 이용 시간 등의 요인을 고려하는 태양 건축 설계 패키지에 통합할 때 가장 효과적이다. 채광 기능이 알맞게 수행되면 상업 용도의 채광 관련 에너지 요구를 25%까지 줄일 수 있다. 그리고 하이브리드 태양 채광은 햇빛을 사용하여 조명을 제공하는 능동식 태양 방식이다. HSL 시스템은 태양을 따라다니는 포커스를 사용하여 챗빛을 모아광섬유를 사용하여 빛을 건물 안쪽으로 보내 전통적인 채광을 보충 할수 있다. 1층 건물에서 이런 시스템은 직접 받는 햇빛의 50%를 전달할 수 있다.

따라서 에너지를 절약하기 위해 햇빛을 사용하는 한 방법으로 서머타임을 장려하기도 하지만 최근에는 이에 대한 연구가 부족한 형편이며 오히려 이를 반박하는 결과들이 보고되고 있다. 일부 연구에서는 서머타임이 에너지를 절약한다고 보고하고 있지만 수많은 연구에서는 특히 휘발유 소비를 고려할 때에는 에너지 절약에 어떠한 영향도 미치지 않는다고 보고하고 있다. 전기 이용은 지리, 기후, 경제로 인해 크게 영향을 받으며 단순한 연구들을 통해 이를 일반화 하기 매우 어렵게 만든다.

미국에서 HVAC 시스템은 상업용건물에 쓰이는 에너지의 30%를 차지하고 있고 가정 건물에 쓰이는 에너지의 50%를 차지하고 있다. 태양의 HVAC 기술은 이러한 에너지의 일부를 상쇄하는데 이용할 수 있다. 가장 일반적인 뜻의 축열체는 열을 담기 위한 공간을 갖춘 물질을 말한다. 태양 에너지라는 환경에서 축열체는 태양으로부터의 열을 담는데 이용한다. 일반적인 축열체로는 돌, 시멘트, 물을 들 수 있다. 이러한 물질들은 역사적으로 건조한 기후나 따듯한 온도의 지역에서 사용되며 낮 동안에 태양에너지를 흡수하고 밤에 열을 더 시원한 온도로 복사함으로써 건물을 시원하게 유지시켜 준다. 그러나 이들은 온다가 낮은 지역에서 따뜻함을 유지시켜 준다. 그러나 이들은 온도가 낮은 지역에서 따뜻함을 유지하는데 이용하기도 한다. 축열체의 크기와 배치는 기후, 채광, 차광 조건과 같은 여러 요인을 고려하여야 한다. 축열체가 올바르게 추가되면 이러한 축열체는 방 안의 온도를 편안한 범위로 유지시켜 주며 난방과 냉방을 위한 보조장비의 필요성을 줄여 준다. 태양 굴뚝은 수동식 태양 통풍 시스템으로 건물 안팎을 이어주는 수직 기둥을 이루고 있다. 굴뚝이 따뜻해지면 안쪽 공기는 건물을 통해 공기를 끌어당기는 기류 운동을 일으키며 따뜻해진다. 비닐하우스와 비슷하게 축열체와 유리를 사용하면 성능을 개선할 수 있다. 이러한 시스템들은 로마 시대 이후에 사용되어 왔으며 현재 중동에서 흔히 쓰이고 있다. 낙엽성 나무와 식물들은 낭방과 냉방을 위해 이용할 수 있다. 남쪽 고지에 위치한 건물에 나무와 식물들을 심으면 여름 동안에 잎들은 그늘을 제공하지만 겨울 동안에는 갈라진 가지가 빛과 온기가 겨울 동안에 지나갈 수 있게 도와 준다. 

제염과 살균

태양 증류는 태양 에너지를 이용하여 소금물로부터 마시기 알맞은 물을 만들어내는 것을 말한다. 기록되어 있는 최초의 이용은 16새기 아랍의 연금술사의 시기로 거슬러 올라간다. 첫 대형 태양 증류 프로젝트는1872년 칠레 탄광 마을에서 구성되었다.  이중 기울기실 증류기는 분산형 가정 목적에 가장 경제적이지만 대형 목적에는 다중 효용 장치가 가장 알맞다. 태양 물 샬균은 물이 채워진 플라스틱 패트병을 여러 시간에 걸쳐 햇빛에 노출시킴으로써 물 속의 균을 죽이는 방식이다. 노출 시간은 계절과 기후에 따라 적으면 6시간에서 이틀 길면 흐린 날이 끌날 떄까지 계속된다. 가정의 물 치료와 안전을 위한 실용적인 방식으로 세계 보건 기구가 권장하고 있는 태양 물 살균법. 

태양광을 이용한 조리

개발 도상국에 사는 200만명이 넘는 사람들은 태양 물 살균법을 사용하여 마실 물을 충족시킨다. 풍족하지 않은 에너지는 고성장화 된 나라에서는 많은 점유를 하고 있지만 개발도상국 이하의 국가에서는 그조차도 점유가 쉽지 않기에 태양열을 통한 에너지 활용은 매우 긍정적인 평가를 얻고 있다.

또한, 태양열 조리기구는 햇빛을 사용하여 요리를 하고 무언가를 말리고 저온 살균 처리를 한다. 이러한 기구는 크게 세종류로 나눌 수 있다.

1. 상자형 조리기구

가장 단순한 종류의 태양열 조리기, 1767년 오라스 드소쉬르가 최초로 만든 조리기구. 기본 상자형 조리기구는 투명 덮개를 갖춘 절연 용기로 구성되어 있다. 이러한 조리기구는 조금 구름낀 하늘에 효과적으로 사용할 수 있으며 일반적으로 90도에서 150도의 온도까지 다다른다.

2. 판형 조리기구

반사판을 사용하여 햇빛을 절연 용기에 직사시킨다. 온도는 상자형 조리기구에서 달구는 온도만큼까지 다다른다.

3. 반사체 조리기구

반사체 조리기구는 다양한 집광 결합체를 사용하여 빛을 조리 용기에 비춘다. 이러한 조리 기구들은 315도이상 까지 다다르지만 정상 동작을 위해 직광이 필요하며 태양에 직접 비치도록 위ㅣ를 조절해 주어야 하는 불편함이 있다. 태양 접시는 도극한 집광 기술이며 인도 오로빌의 솔라 키친이 이용하였다. 태양 접시는 천구의 안쪽 표면에 수직인 선을 따라 빛의 초점을 맞추는 움직이지 않는 원형 반사체이며 컴퓨터 제어 시스템은 수신기를 이동하여 이 선을 가로지른다. 온도가 150도에 다다르면 수신기 안에 증기가 만들어지며 부엌에서 열을 처리하는데 사용한다.