Ynni solar yw unrhyw fath o ynni a gynhyrchir gan yr haul.

Mae ynni solar yn cael ei greu gan ymasiad niwclear sy'n digwydd yn yr haul.Mae ymasiad yn digwydd pan fydd protonau o atomau hydrogen yn gwrthdaro'n ffyrnig yng nghraidd yr haul ac yn ffiwsio i greu atom heliwm.

Mae'r broses hon, a elwir yn adwaith cadwyn PP (proton-proton), yn allyrru llawer iawn o egni.Yn ei graidd, mae'r haul yn asio tua 620 miliwn o dunelli metrig o hydrogen bob eiliad.Mae adwaith cadwyn PP yn digwydd mewn sêr eraill sydd tua maint ein haul, ac yn rhoi egni a gwres parhaus iddynt.Mae'r tymheredd ar gyfer y sêr hyn tua 4 miliwn gradd ar raddfa Kelvin (tua 4 miliwn gradd Celsius, 7 miliwn gradd Fahrenheit).

Mewn sêr sydd tua 1.3 gwaith yn fwy na'r haul, mae cylchred y CNO yn gyrru'r broses o greu ynni.Mae'r cylchred CNO hefyd yn trosi hydrogen yn heliwm, ond mae'n dibynnu ar garbon, nitrogen, ac ocsigen (C, N, ac O) i wneud hynny.Ar hyn o bryd, mae llai na dau y cant o ynni'r haul yn cael ei greu gan gylchred y CNO.

Mae ymasiad niwclear gan yr adwaith cadwyn PP neu gylchred CNO yn rhyddhau symiau aruthrol o egni ar ffurf tonnau a gronynnau.Mae ynni'r haul yn llifo'n gyson i ffwrdd o'r haul a thrwy gysawd yr haul.Mae ynni'r haul yn cynhesu'r Ddaear, yn achosi gwynt a thywydd, ac yn cynnal bywyd planhigion ac anifeiliaid.

Mae egni, gwres a golau'r haul yn llifo i ffwrdd ar ffurf ymbelydredd electromagnetig (EMR).

Mae'r sbectrwm electromagnetig yn bodoli fel tonnau o wahanol amleddau a thonfeddi.Mae amledd ton yn cynrychioli sawl gwaith mae'r don yn ailadrodd ei hun mewn uned amser benodol.Mae tonnau â thonfeddi byr iawn yn ailadrodd eu hunain sawl gwaith mewn uned amser benodol, felly maent yn amledd uchel.Mewn cyferbyniad, mae gan donnau amledd isel donfeddi llawer hirach.

Mae mwyafrif helaeth y tonnau electromagnetig yn anweledig i ni.Y tonnau amledd mwyaf a allyrrir gan yr haul yw pelydrau gama, pelydrau-X, ac ymbelydredd uwchfioled (pelydrau UV).Mae'r pelydrau UV mwyaf niweidiol yn cael eu hamsugno bron yn gyfan gwbl gan atmosffer y Ddaear.Mae pelydrau UV llai grymus yn teithio drwy'r atmosffer, a gallant achosi llosg haul.

Mae'r haul hefyd yn allyrru ymbelydredd isgoch, y mae ei donnau'n llawer is amledd.Mae'r rhan fwyaf o wres o'r haul yn cyrraedd fel ynni isgoch.

Wedi'i wasgu rhwng isgoch ac UV mae'r sbectrwm gweladwy, sy'n cynnwys yr holl liwiau a welwn ar y Ddaear.Y lliw coch sydd â'r tonfeddi hiraf (agosaf at isgoch), a fioled (agosaf at UV) yw'r byrraf.

Ynni Solar Naturiol

Effaith tŷ gwydr
Mae'r tonnau isgoch, gweladwy ac UV sy'n cyrraedd y Ddaear yn cymryd rhan mewn proses o gynhesu'r blaned a gwneud bywyd yn bosibl - yr hyn a elwir yn "effaith tŷ gwydr."

Mae tua 30 y cant o'r ynni solar sy'n cyrraedd y Ddaear yn cael ei adlewyrchu yn ôl i'r gofod.Mae'r gweddill yn cael ei amsugno i atmosffer y Ddaear.Mae'r ymbelydredd yn cynhesu wyneb y Ddaear, ac mae'r arwyneb yn pelydru rhywfaint o'r egni yn ôl ar ffurf tonnau isgoch.Wrth iddynt godi drwy'r atmosffer, maent yn cael eu rhyng-gipio gan nwyon tŷ gwydr, megis anwedd dŵr a charbon deuocsid.

Mae nwyon tŷ gwydr yn dal y gwres sy'n adlewyrchu yn ôl i'r atmosffer.Yn y modd hwn, maen nhw'n ymddwyn fel waliau gwydr tŷ gwydr.Mae'r effaith tŷ gwydr hwn yn cadw'r Ddaear yn ddigon cynnes i gynnal bywyd.

Ffotosynthesis
Mae bron pob bywyd ar y Ddaear yn dibynnu ar ynni solar ar gyfer bwyd, naill ai'n uniongyrchol neu'n anuniongyrchol.

Mae cynhyrchwyr yn dibynnu'n uniongyrchol ar ynni solar.Maent yn amsugno golau'r haul ac yn ei drawsnewid yn faetholion trwy broses a elwir yn ffotosynthesis.Mae cynhyrchwyr, a elwir hefyd yn autotrophs, yn cynnwys planhigion, algâu, bacteria a ffyngau.Autotrophs yw sylfaen y we fwyd.

Mae defnyddwyr yn dibynnu ar gynhyrchwyr am faetholion.Mae llysysyddion, cigysyddion, hollysyddion a detritifysyddion yn dibynnu ar ynni solar yn anuniongyrchol.Mae llysysyddion yn bwyta planhigion a chynhyrchwyr eraill.Mae cigysyddion a hollysyddion yn bwyta cynhyrchwyr a llysysyddion.Mae detritifors yn dadelfennu deunydd planhigion ac anifeiliaid trwy ei fwyta.

Tanwyddau Ffosil
Mae ffotosynthesis hefyd yn gyfrifol am yr holl danwydd ffosil ar y Ddaear.Mae gwyddonwyr yn amcangyfrif bod yr autotrophs cyntaf tua thair biliwn o flynyddoedd yn ôl wedi esblygu mewn lleoliadau dyfrol.Roedd golau'r haul yn caniatáu i fywyd planhigion ffynnu ac esblygu.Ar ôl i'r autotrophs farw, fe wnaethon nhw bydru a symud yn ddyfnach i'r Ddaear, weithiau filoedd o fetrau.Parhaodd y broses hon am filiynau o flynyddoedd.

O dan bwysau dwys a thymheredd uchel, daeth yr olion hyn i fod yn danwydd ffosil.Daeth micro-organebau yn petrolewm, nwy naturiol, a glo.

Mae pobl wedi datblygu prosesau ar gyfer echdynnu'r tanwyddau ffosil hyn a'u defnyddio ar gyfer ynni.Fodd bynnag, mae tanwyddau ffosil yn adnodd anadnewyddadwy.Maen nhw'n cymryd miliynau o flynyddoedd i'w ffurfio.

Harneisio Ynni Solar

Mae ynni solar yn adnodd adnewyddadwy, a gall llawer o dechnolegau ei gynaeafu'n uniongyrchol i'w ddefnyddio mewn cartrefi, busnesau, ysgolion ac ysbytai.Mae rhai technolegau ynni solar yn cynnwys celloedd a phaneli ffotofoltäig, ynni solar crynodedig, a phensaernïaeth solar.

Mae yna wahanol ffyrdd o ddal ymbelydredd solar a'i drawsnewid yn ynni defnyddiadwy.Mae'r dulliau'n defnyddio naill ai ynni solar gweithredol neu ynni solar goddefol.

Mae technolegau solar gweithredol yn defnyddio dyfeisiau trydanol neu fecanyddol i drawsnewid ynni solar yn ffurf arall o ynni, gan amlaf gwres neu drydan.Nid yw technolegau solar goddefol yn defnyddio unrhyw ddyfeisiau allanol.Yn hytrach, maent yn manteisio ar yr hinsawdd leol i gynhesu strwythurau yn ystod y gaeaf, ac adlewyrchu gwres yn ystod yr haf.

Ffotofoltäig

Mae ffotofoltäig yn fath o dechnoleg solar weithredol a ddarganfuwyd ym 1839 gan y ffisegydd Ffrengig 19 oed, Alexandre-Edmond Becquerel.Darganfu Becquerel pan osododd arian-clorid mewn hydoddiant asidig a'i amlygu i olau'r haul, roedd yr electrodau platinwm a oedd ynghlwm wrtho yn cynhyrchu cerrynt trydan.Gelwir y broses hon o gynhyrchu trydan yn uniongyrchol o ymbelydredd solar yn effaith ffotofoltäig, neu ffotofoltäig.

Heddiw, mae'n debyg mai ffotofoltäig yw'r ffordd fwyaf cyfarwydd i harneisio ynni'r haul.Mae araeau ffotofoltäig fel arfer yn cynnwys paneli solar, casgliad o ddwsinau neu hyd yn oed gannoedd o gelloedd solar.

Mae pob cell solar yn cynnwys lled-ddargludydd, fel arfer wedi'i wneud o silicon.Pan fydd y lled-ddargludydd yn amsugno golau'r haul, mae'n curo electronau'n rhydd.Mae maes trydanol yn cyfeirio'r electronau rhydd hyn i gerrynt trydan, gan lifo i un cyfeiriad.Mae cysylltiadau metel ar frig a gwaelod cell solar yn cyfeirio'r cerrynt hwnnw at wrthrych allanol.Gall y gwrthrych allanol fod mor fach â chyfrifiannell pŵer solar neu mor fawr â gorsaf bŵer.

Defnyddiwyd ffotofoltäig yn eang gyntaf ar longau gofod.Mae llawer o loerennau, gan gynnwys yr Orsaf Ofod Ryngwladol (ISS), yn cynnwys “adenydd” eang, adlewyrchol o baneli solar.Mae gan yr ISS ddwy adain arae solar (SAWs), pob un yn defnyddio tua 33,000 o gelloedd solar.Mae'r celloedd ffotofoltäig hyn yn cyflenwi'r holl drydan i'r ISS, gan alluogi gofodwyr i weithredu'r orsaf, byw'n ddiogel yn y gofod am fisoedd ar y tro, a chynnal arbrofion gwyddonol a pheirianneg.

Mae gorsafoedd pŵer ffotofoltäig wedi'u hadeiladu ledled y byd.Mae'r gorsafoedd mwyaf yn yr Unol Daleithiau, India, a Tsieina.Mae'r gorsafoedd pŵer hyn yn allyrru cannoedd o megawat o drydan, a ddefnyddir i gyflenwi cartrefi, busnesau, ysgolion ac ysbytai.

Gellir gosod technoleg ffotofoltäig hefyd ar raddfa lai.Gellir gosod paneli solar a chelloedd ar doeau neu waliau allanol adeiladau, gan gyflenwi trydan ar gyfer y strwythur.Gellir eu gosod ar hyd ffyrdd i briffyrdd ysgafn.Mae celloedd solar yn ddigon bach i bweru dyfeisiau llai fyth, fel cyfrifianellau, mesuryddion parcio, cywasgwyr sbwriel, a phympiau dŵr.

Ynni Solar Crynodedig

Math arall o dechnoleg solar weithredol yw ynni solar crynodedig neu bŵer solar crynodedig (CSP).Mae technoleg PDC yn defnyddio lensys a drychau i ganolbwyntio (canolbwyntio) golau'r haul o ardal fawr i ardal lawer llai.Mae'r maes dwys hwn o ymbelydredd yn gwresogi hylif, sydd yn ei dro yn cynhyrchu trydan neu'n tanio proses arall.

Mae ffwrneisi solar yn enghraifft o bŵer solar crynodedig.Mae yna lawer o wahanol fathau o ffwrneisi solar, gan gynnwys tyrau pŵer solar, cafnau parabolig, ac adlewyrchyddion Fresnel.Defnyddiant yr un dull cyffredinol i ddal a throsi egni.

Mae tyrau pŵer solar yn defnyddio heliostats, drychau gwastad sy'n troi i ddilyn arc yr haul trwy'r awyr.Mae'r drychau wedi'u trefnu o amgylch “tŵr casglu” canolog ac yn adlewyrchu golau'r haul i mewn i belydryn golau crynodedig sy'n disgleirio ar ganolbwynt ar y tŵr.

Mewn dyluniadau blaenorol o dyrau pŵer solar, roedd golau'r haul crynodedig yn gwresogi cynhwysydd o ddŵr, a oedd yn cynhyrchu stêm a oedd yn pweru tyrbin.Yn fwy diweddar, mae rhai tyrau pŵer solar yn defnyddio sodiwm hylif, sydd â chynhwysedd gwres uwch ac yn cadw gwres am gyfnod hirach o amser.Mae hyn yn golygu bod yr hylif nid yn unig yn cyrraedd tymereddau o 773 i 1,273K (500 ° i 1,000 ° C neu 932 ° i 1,832 ° F), ond gall barhau i ferwi dŵr a chynhyrchu pŵer hyd yn oed pan nad yw'r haul yn tywynnu.

Mae cafnau parabolig ac adlewyrchwyr Fresnel hefyd yn defnyddio PDC, ond mae eu drychau wedi'u siapio'n wahanol.Mae drychau parabolig yn grwm, gyda siâp tebyg i gyfrwy.Mae adlewyrchwyr Fresnel yn defnyddio stribedi gwastad, tenau o ddrych i ddal golau'r haul a'i gyfeirio at diwb o hylif.Mae gan adlewyrchwyr Fresnel fwy o arwynebedd arwyneb na chafnau parabolig a gallant grynhoi egni'r haul i tua 30 gwaith ei ddwysedd arferol.

Datblygwyd gweithfeydd pŵer solar crynodedig am y tro cyntaf yn yr 1980au.Y cyfleuster mwyaf yn y byd yw cyfres o blanhigion yn Anialwch Mojave yn nhalaith California yn yr Unol Daleithiau.Mae'r System Cynhyrchu Ynni Solar (SEGS) hon yn cynhyrchu mwy na 650 gigawat-awr o drydan bob blwyddyn.Mae planhigion mawr ac effeithiol eraill wedi'u datblygu yn Sbaen ac India.

Gellir defnyddio pŵer solar crynodedig ar raddfa lai hefyd.Gall gynhyrchu gwres ar gyfer poptai solar, er enghraifft.Mae pobl mewn pentrefi ledled y byd yn defnyddio poptai solar i ferwi dŵr ar gyfer glanweithdra ac i goginio bwyd.

Mae poptai solar yn darparu llawer o fanteision dros stofiau llosgi coed: Nid ydynt yn berygl tân, nid ydynt yn cynhyrchu mwg, nid oes angen tanwydd arnynt, ac maent yn lleihau colli cynefinoedd mewn coedwigoedd lle byddai coed yn cael eu cynaeafu ar gyfer tanwydd.Mae poptai solar hefyd yn caniatáu i bentrefwyr ddilyn amser ar gyfer addysg, busnes, iechyd neu deulu yn ystod amser a ddefnyddiwyd yn flaenorol i gasglu coed tân.Defnyddir poptai solar mewn ardaloedd mor amrywiol â Chad, Israel, India, a Periw.

Pensaernïaeth Solar

Trwy gydol y dydd, mae ynni'r haul yn rhan o'r broses o ddarfudiad thermol, neu symud gwres o ofod cynhesach i ofod oerach.Pan fydd yr haul yn codi, mae'n dechrau cynhesu gwrthrychau a deunydd ar y Ddaear.Trwy gydol y dydd, mae'r deunyddiau hyn yn amsugno gwres o ymbelydredd solar.Yn y nos, pan fydd yr haul yn machlud a'r awyrgylch wedi oeri, mae'r deunyddiau'n rhyddhau eu gwres yn ôl i'r atmosffer.

Mae technegau ynni solar goddefol yn manteisio ar y broses wresogi ac oeri naturiol hon.

Mae cartrefi ac adeiladau eraill yn defnyddio ynni solar goddefol i ddosbarthu gwres yn effeithlon ac yn rhad.Mae cyfrifo “màs thermol” adeilad yn enghraifft o hyn.Màs thermol adeilad yw'r rhan fwyaf o'r deunydd sy'n cael ei gynhesu drwy gydol y dydd.Enghreifftiau o fàs thermol adeilad yw pren, metel, concrit, clai, carreg neu fwd.Yn y nos, mae'r màs thermol yn rhyddhau ei wres yn ôl i'r ystafell.Mae systemau awyru effeithiol - cynteddau, ffenestri, a dwythellau aer - yn dosbarthu'r aer cynnes ac yn cynnal tymheredd mewnol cymedrol a chyson.

Mae technoleg solar oddefol yn aml yn ymwneud â dylunio adeilad.Er enghraifft, yn y cam cynllunio adeiladu, gall y peiriannydd neu'r pensaer alinio'r adeilad â llwybr dyddiol yr haul i dderbyn symiau dymunol o olau'r haul.Mae'r dull hwn yn ystyried lledred, uchder, a gorchudd cwmwl nodweddiadol ardal benodol.Yn ogystal, gellir adeiladu neu ôl-ffitio adeiladau i gael inswleiddio thermol, màs thermol, neu gysgodi ychwanegol.

Enghreifftiau eraill o bensaernïaeth solar oddefol yw toeau oer, rhwystrau pelydrol, a thoeau gwyrdd.Mae toeau oer wedi'u paentio'n wyn, ac maent yn adlewyrchu ymbelydredd yr haul yn lle ei amsugno.Mae'r wyneb gwyn yn lleihau faint o wres sy'n cyrraedd y tu mewn i'r adeilad, sydd yn ei dro yn lleihau faint o ynni sydd ei angen i oeri'r adeilad.

Mae rhwystrau pelydrol yn gweithio'n debyg i doeau oer.Maent yn darparu inswleiddio gyda deunyddiau adlewyrchol iawn, megis ffoil alwminiwm.Mae'r ffoil yn adlewyrchu, yn lle amsugno, gwres, a gall leihau costau oeri hyd at 10 y cant.Yn ogystal â thoeau ac atigau, gellir gosod rhwystrau pelydrol o dan y lloriau hefyd.

Mae toeau gwyrdd yn doeau sydd wedi'u gorchuddio'n llwyr â llystyfiant.Maent angen pridd a dyfrhau i gynnal y planhigion, a haen dal dŵr oddi tano.Mae toeau gwyrdd nid yn unig yn lleihau faint o wres sy'n cael ei amsugno neu ei golli, ond hefyd yn darparu llystyfiant.Trwy ffotosynthesis, mae'r planhigion ar doeau gwyrdd yn amsugno carbon deuocsid ac yn allyrru ocsigen.Maent yn hidlo llygryddion allan o ddŵr glaw ac aer, ac yn gwrthbwyso rhai o effeithiau defnyddio ynni yn y gofod hwnnw.

Mae toeau gwyrdd wedi bod yn draddodiad yn Sgandinafia ers canrifoedd, ac yn ddiweddar maent wedi dod yn boblogaidd yn Awstralia, Gorllewin Ewrop, Canada, a'r Unol Daleithiau.Er enghraifft, gorchuddiodd y Ford Motor Company 42,000 metr sgwâr (450,000 troedfedd sgwâr) o doeau ei weithfeydd cydosod yn Dearborn, Michigan, â llystyfiant.Yn ogystal â lleihau allyriadau nwyon tŷ gwydr, mae'r toeau yn lleihau dŵr ffo storm trwy amsugno sawl centimetr o law.

Gall toeau gwyrdd a thoeau oer hefyd wrthweithio effaith “ynys gwres trefol”.Mewn dinasoedd prysur, gall y tymheredd fod yn gyson uwch na'r ardaloedd cyfagos.Mae llawer o ffactorau'n cyfrannu at hyn: Mae dinasoedd wedi'u hadeiladu o ddeunyddiau fel asffalt a choncrit sy'n amsugno gwres;mae adeiladau uchel yn rhwystro gwynt a'i effeithiau oeri;a chynhyrchir llawer iawn o wres gwastraff gan ddiwydiant, traffig, a phoblogaethau uchel.Gall defnyddio'r gofod sydd ar gael ar y to i blannu coed, neu adlewyrchu gwres gyda thoeau gwyn, liniaru'n rhannol y cynnydd yn y tymheredd lleol mewn ardaloedd trefol.

Ynni Solar a Phobl

Gan mai dim ond am tua hanner y dydd y mae golau'r haul yn disgleirio yn y rhan fwyaf o'r byd, mae'n rhaid i dechnolegau ynni solar gynnwys dulliau o storio'r ynni yn ystod oriau tywyll.

Mae systemau màs thermol yn defnyddio cwyr paraffin neu wahanol fathau o halen i storio'r egni ar ffurf gwres.Gall systemau ffotofoltäig anfon trydan gormodol i'r grid pŵer lleol, neu storio'r ynni mewn batris y gellir eu hailwefru.

Mae llawer o fanteision ac anfanteision i ddefnyddio ynni solar.

Manteision
Mantais fawr i ddefnyddio ynni solar yw ei fod yn adnodd adnewyddadwy.Bydd gennym gyflenwad cyson, di-ben-draw o olau'r haul am bum biliwn o flynyddoedd arall.Mewn un awr, mae atmosffer y Ddaear yn derbyn digon o olau haul i bweru anghenion trydan pob bod dynol ar y Ddaear am flwyddyn.

Mae ynni'r haul yn lân.Ar ôl i'r offer technoleg solar gael ei adeiladu a'i roi ar waith, nid oes angen tanwydd ar ynni solar i weithio.Nid yw ychwaith yn allyrru nwyon tŷ gwydr na deunyddiau gwenwynig.Gall defnyddio ynni solar leihau'n sylweddol yr effaith a gawn ar yr amgylchedd.

Mae yna leoliadau lle mae ynni solar yn ymarferol.Mae cartrefi ac adeiladau mewn ardaloedd sydd â llawer o olau haul a gorchudd cymylau isel yn cael y cyfle i harneisio egni toreithiog yr haul.

Mae poptai solar yn ddewis arall gwych yn lle coginio gyda stofiau coed - y mae dau biliwn o bobl yn dal i ddibynnu arnynt.Mae poptai solar yn ffordd lanach a mwy diogel o lanweithio dŵr a choginio bwyd.

Mae ynni solar yn ategu ffynonellau ynni adnewyddadwy eraill, fel ynni gwynt neu drydan dŵr.

Gall cartrefi neu fusnesau sy'n gosod paneli solar llwyddiannus gynhyrchu trydan gormodol.Gall y perchnogion tai neu'r perchnogion busnes hyn werthu ynni yn ôl i'r darparwr trydan, gan leihau neu hyd yn oed ddileu biliau pŵer.

Anfanteision
Y prif ataliad rhag defnyddio ynni solar yw'r offer angenrheidiol.Mae offer technoleg solar yn ddrud.Gall prynu a gosod yr offer gostio degau o filoedd o ddoleri i gartrefi unigol.Er bod y llywodraeth yn aml yn cynnig llai o drethi i bobl a busnesau sy'n defnyddio ynni'r haul, a gall y dechnoleg ddileu biliau trydan, mae'r gost gychwynnol yn rhy serth i lawer ei hystyried.

Mae offer ynni solar hefyd yn drwm.Er mwyn ôl-ffitio neu osod paneli solar ar do adeilad, rhaid i'r to fod yn gryf, yn fawr, ac yn gogwyddo tuag at lwybr yr haul.

Mae technoleg solar gweithredol a goddefol yn dibynnu ar ffactorau sydd allan o'n rheolaeth, megis hinsawdd a gorchudd cwmwl.Rhaid astudio ardaloedd lleol i benderfynu a fyddai pŵer solar yn effeithiol yn yr ardal honno ai peidio.

Rhaid i olau'r haul fod yn helaeth ac yn gyson er mwyn i ynni'r haul fod yn ddewis effeithlon.Yn y rhan fwyaf o leoedd ar y Ddaear, mae amrywioldeb golau'r haul yn ei gwneud hi'n anodd ei weithredu fel yr unig ffynhonnell ynni.