Mašinos

Per metus viršutinę Žemės atmosferos ribą pasiekia 5,6×1024 J saulės energijos srautas. Žemės atmosfera atspindi 35% šios energijos atgal į kosmosą, o likusi energija sušildo žemės paviršių, naudojama garavimo – kritulių cikle, bangų, vėjo, oro ir vandenyno srovių susidarymui. Saulės energija patekusi į atmosferą , Žemės paviršiuje  sąlygoja visus klimatinius procesus:

• 46% energijos tenka sausumos ir vandenynų paviršiaus šildymui;
• 23% – vandens judėjimo ciklui;
• 1% – vėjų ir okeanų srovių susidarymui;
• 0,0023% – augaų fotosintezei.

Visas į Žemę išspinduliuojamos Saulės energijos kiekis per laiko vienetą yra lygus Žemės skerspjūvio (  π R² ) ir Saulės konstantos sandaugai, o vidutinis lyginamasis spinduliavimo intensyvumas vadinamas Žemės izoliacija  , yra lygus šios energijos ir Žemės rutulio paviršiaus ploto  ( 4 π R² ) santykiu : tai yra 342 W/m² .

Saulės energijos spinduliavimo tankis , pasiekiantis Žemės atmosferos paviršių ( 1367 W/ m² ).

Metinis, pasiekiančios žemę, saulės energijos kiekis yra 1,05×1018 kWh, sausumai tenka 2×1017 kWh. Be ekologinio pakenkimo aplinkai galima panaudoti 1,5% (1,62×1016 kWh/)m². Tai ekvivalentu 2×1012 t sąlyginio kuro. Visas šiuo metu išgaunamas pasaulyje organinis kuras taip pat susidarė fotosintezes reakcijų metu, veikiant saulės energijai. Saulės radiacijos srautas žemės paviršiuje pasiskirsto labai netolygiai. Vidutinis srauto tankis yra 210 – 250 W/m² subtropiniuose rajonuose ir dykumose, 130 – 210 W/m² vidutinėse platumose ir 80 – 130 W/m² šiaurėje.

Saulės energijos potencialas Lietuvoje

Lietuvos geografinė platuma nėra tokia palanki Saulės energijai panaudoti kaip šalys, esančios arčiau ekvatoriaus, tokios kaip pvz: Malta, Kipras. Lietuvos Saulės energija, patenkanti į Žemės paviršių, išsisklaido žymiai didesniame paviršiaus plote negu tose geografinėse platumose, kuriose vidurdienį Saulė stovi zenite.Saulės spinduliai čia taip pat nueina ilgesnį kelią atmosferoje ir todėl patiria kur kas didesnių absorbcijos ir difuzijos nuostolių.

Lietuvoje metinis Saulės energijos kiekis, krentantis į horizontalų 1 m² ploto paviršių, truputį didesnis nei 1000kW/m. Atskirais metais šis kiekis gali šiek tiek svyruoti tiek į vieną pusę , tiek į kitą pusę.

Elektros energijos gamybos potencialas, naudojant šiuo metu labiausiai paplitusius kristalinio silicio saulės elementų modulius ,orientuotus pietų kryptimi ir nukreiptus į horizontą optimaliu kampu,vidutiniškai siekia 870kWh/Wp.Kadangi 1 kWp galios saulės elementų modulis užima apie 8 m² plotą,elektros energijos ekvivalentas Saulės energijai visos šalies mastu būtų 7,06*10⁶ GWh

Šiuo aspektu Lietuva patenka į labai palankią Saulės spinduliuojamos energijos anomalijos zoną.Tam ypač palanki visa šiaurinė ir didžioji dalis vakarinės pusės.Čia metinė Saulės spinduliavimo energija siekia 1300kWh/kWp.

Saulės energiją tiesiogiai panaudoti apsunkina tiek metų,tiek ir paros Saulės energijos intensyvumo netolygus pasiskirstymas. Didžiausias intensyvumas – gegužės , birželio , liepos mėnesiais. Mažiausias – gruodžio , lapkričio , sausio mėnesiais.

Didelę įtaką Saulės energijos intensyvumui turi klimatinės sąlygos.Meteorologiniai stebėjimai rodo ,kad saulėtų dienų skaičius Lietuvoje pasiskirstęs nevienodai.Daugiausia saulėtų valandų per metus Nidoje – 1900, mažiausia – rytiniame šalies pakraštyje – 1650.

Kai kurios medžiagos inžinerijoje naudojamos tūkstantmečius. Amžiai žmonijos evoliucijoje yra vadinami metalų ir lydinių vardais (pvz., geležies ir bronzos); titna­gas ir moliniai indai (natūrali keramika) aprašo civilizacijų kultūrą; o medžio ir kaulų (natūralūs kompozitai) bei odos ir pluoštų (natūralūs polimerai) naudojimas buvo esminis tiek civilinei, tiek karinei sėkmei. Daug inžinerinių medžiagų savo natūralios būsenos labai mažai apdirbtos yra naudojamos iki šiol. Tačiau lydinių sudarymo bei šiluminio ir mechaninio apdirbimo metodai ypač paskutinį šimtmetį labai ištobu­linti. Tai suteikė didelių galimybių dizaineriams, siekiantiems naudoti vis lengvesnes medžiagas, kurios gali būti sukurtos daug ekonomiškiau ir turi mažesnį neigiamą poveikį aplinkai. Šiuolaikines inžinerines medžiagas taip pat galima sugrupuoti į ke­turias dideles grupes:

a)  metalai ir lydiniai,

b)  keramika ir stiklai,

c)   polimerai,

d)  kompozitai.

Tačiau yra ir esminių skirtumų tarp šiuolaikinių ir natūralių medžiagų. Šiuolai­kiniai stiklai ir keramika yra patvarūs; polimerai gali būti pagaminti su savybėmis, pamėgdžiojančiomis metalus; kompozitai gali būti suprojektuoti su naujomis me­džiagomis ir skirtingomis morfologijomis. Tiek architektai darė šimtmečius, tiek medžiagų inžinieriai dabar semiasi įkvėpimo iš darinių, randamų gamtoje, ir bando juos pritaikyti ateities medžiagoms. Tokie pavyzdžiai yra putplasčiai, korėtos ir kempininės konstrukcijos.

Inžinerinių medžiagų sandara, savybės ir panaudojimas nagrinėjamas kituose kur­suose svarbūs medžiagos ir lazerio pluošto sąveikai. Apžvalga atliekama trimis struktūriniais lygiais, kurie turi įtakos medžiagos ir lazerio pluošto sąveikai. Nanometrų eilės (10⁹ m) atominė struktūra nusako atskirų atomų ar molekulių išsidėstymą bei ryšio prigimtį. Atominis išsidėstymas ir ryšys lemia medžiagos savybes, o elektroninė konfigūracija yra svarbiausia nustatant lazerio pluošto fotonų ir medžiagos sąveiką. Mikrometrų eilės (10⁶ m) mikrostruktūrą nulemia atomų ir molekulių išsidėstymas diskretinėse fazėse. Mikrostruktūros pokyčiai yra indukuojami vykstant terminiams ciklams lazerinio apdirbimo metu ir paprastai yra iliustruojami naudojant įvairias fazių transformacijos diagramas. Milimetrų eilės (10³ m) makrostruktūra yra naudojama kaip bazė konstrukcijos skaičiavimams, norint įvertinti inžinerines savybes. Pagrindines mechanines ir termines savybes lemia struktūra visais trimis lygiais.