Energia słoneczna: co to jest, zalety i wady

Zrozum, czym jest energia słoneczna, poznaj różnice każdego typu i dowiedz się, która jest najkorzystniejsza

energia słoneczna

Co to jest energia słoneczna?

Energia słoneczna to energia elektromagnetyczna, której źródłem jest słońce. Może być przetwarzany na energię cieplną lub elektryczną i stosowany w różnych zastosowaniach. Dwa główne sposoby wykorzystania energii słonecznej to wytwarzanie energii elektrycznej i ogrzewanie wody za pomocą energii słonecznej.

Do produkcji energii elektrycznej wykorzystywane są dwa systemy: heliotermiczny, w którym napromienianie jest najpierw przekształcane w energię cieplną, a później w energię elektryczną; i fotowoltaika, w której promieniowanie słoneczne zamieniane jest bezpośrednio na energię elektryczną.

Energia heliotermiczna lub skoncentrowana energia słoneczna (CSP)

Według Ministerstwa Górnictwa i Energii, Brazylia ma około 70% swojej matrycy elektrycznej opartej na energii hydraulicznej, a ostatnio inne źródła energii, takie jak biomasa, wiatr i energia jądrowa, otrzymują zachęty.

  • Co to jest energia wodna?

Wobec niekorzystnych warunków hydrologicznych, przy coraz dłuższych okresach suszy, alternatywą jest energia heliotermiczna. Tym bardziej, jeśli weźmiemy pod uwagę, że okresy suszy są związane ze zwiększonym potencjałem słonecznym ze względu na niskie zakłócenia chmur i intensywniejsze promieniowanie słoneczne.

Istnieje kilka typów kolektorów, a wybór odpowiedniego typu zależy od zastosowania. Najczęściej używane to: cylinder paraboliczny, wieża centralna i dysk paraboliczny.

Jak to działa?

Heliotermiczne kolektory słoneczne to urządzenia, które wychwytują promieniowanie słoneczne i przekształcają je w ciepło, przekazując to ciepło do płynu (ogólnie w powietrzu, wodzie lub oleju). Kolektory posiadają odblaskową powierzchnię, która kieruje bezpośrednie promieniowanie do ogniska, w którym znajduje się odbiornik. Po wchłonięciu ciepła płyn przepływa przez odbiornik.

Fotowoltaiczna energia słoneczna

Fotowoltaiczna energia słoneczna to taka, w której promieniowanie słoneczne jest przekształcane bezpośrednio w energię elektryczną, bez przechodzenia przez fazę energii cieplnej (tak jak miałoby to miejsce w układzie heliotermicznym).

Jak to działa?

Ogniwa fotowoltaiczne (lub ogniwa energii słonecznej) są wykonane z materiałów półprzewodnikowych (zwykle krzemu). Gdy komórka jest wystawiona na działanie światła, część elektronów w oświetlonym materiale absorbuje fotony (cząsteczki energii obecne w świetle słonecznym).

Wolne elektrony są transportowane przez półprzewodnik, dopóki nie zostaną pociągnięte przez pole elektryczne. To pole elektryczne powstaje w obszarze, w którym łączą się materiały, z powodu różnicy potencjału elektrycznego między tymi materiałami półprzewodnikowymi. Wolne elektrony są pobierane z ogniw słonecznych i są dostępne do wykorzystania w postaci energii elektrycznej.

W przeciwieństwie do systemu heliotermicznego, system fotowoltaiczny nie wymaga do działania dużego promieniowania słonecznego. Jednak ilość wytwarzanej energii zależy od gęstości chmur, więc mała liczba chmur może skutkować mniejszą produkcją energii elektrycznej w porównaniu do dni całkowicie otwartych.

Efektywność konwersji mierzy się na podstawie proporcji promieniowania słonecznego na powierzchni komórki, które jest przekształcane w energię elektryczną. Zazwyczaj najbardziej wydajne ogniwa zapewniają 25% wydajności.

Według Ministerstwa Środowiska rząd opracowuje projekty wytwarzania fotowoltaicznej energii słonecznej, aby zaspokoić zapotrzebowanie energetyczne społeczności wiejskich i odizolowanych. Projekty te koncentrują się na niektórych obszarach, takich jak: pompowanie wody do celów domowych, nawadnianie i hodowla ryb; Światła uliczne; systemy zbiorowego użytku (elektryfikacja szkół, ośrodków zdrowia i domów kultury); opieka domowa.

Eksploatacja termiczna

Innym sposobem wykorzystania promieniowania słonecznego jest ogrzewanie termiczne. Ogrzewanie termiczne z energii słonecznej może odbywać się poprzez proces pochłaniania światła słonecznego przez kolektory, które zwykle są instalowane na dachach budynków i domów (tzw. Panele słoneczne).

Ze względu na małe natężenie promieniowania słonecznego na powierzchni ziemi konieczne jest zainstalowanie kilku metrów kwadratowych kolektorów.

Według Krajowej Agencji Energii Elektrycznej (Aneel), do zaopatrzenia w ciepłą wodę w mieszkaniu od trzech do czterech mieszkańców potrzeba 4 m² kolektorów. Chociaż popyt na tę technologię jest głównie mieszkaniowy, istnieje również zainteresowanie ze strony innych sektorów, takich jak budynki użyteczności publicznej, szpitale, restauracje i hotele.

Jeśli jesteś zainteresowany zainstalowaniem systemu ogrzewania słonecznego w swoim domu, zapoznaj się z Przewodnikiem dotyczącym instalacji energii słonecznej w domu.

Zalety i wady energii słonecznej?

Energia słoneczna jest uważana za odnawialne i niewyczerpane źródło energii. W przeciwieństwie do paliw kopalnych, proces wytwarzania energii elektrycznej z energii słonecznej nie powoduje emisji dwutlenku siarki (SO2), tlenków azotu (NOx) i dwutlenku węgla (CO2) - wszystkie gazy zanieczyszczające, mające szkodliwy wpływ na zdrowie człowieka. a to przyczynia się do globalnego ocieplenia.

Wykazano również, że energia słoneczna jest korzystniejsza w porównaniu z innymi źródłami odnawialnymi, takimi jak energia hydrauliczna, ponieważ wymaga mniej rozległych obszarów niż energia wodna.

Bodźcem do pozyskiwania energii słonecznej w Brazylii jest potencjał kraju, który ma duże obszary z padającym promieniowaniem słonecznym i znajduje się blisko równika.

Półpustynne regiony północno-wschodniej Brazylii są idealne do wytwarzania energii heliotermicznej, ponieważ spełniają warunki wysokiego nasłonecznienia i niewielkich opadów.

Jednak wadą energii heliotermicznej jest to, że pomimo tego, że nie wymaga obszarów tak rozległych jak tamy hydroelektryczne, nadal wymaga dużych przestrzeni. Dlatego ważne jest, aby przeanalizować najbardziej odpowiednie miejsce do implantacji, ponieważ nastąpi zahamowanie wegetacji. Ponadto, jak już wspomniano, system heliotermiczny nie jest odpowiedni dla wszystkich regionów, ponieważ uważa się, że jest dość przerywany.

Niezaleność od wysokiego nasłonecznienia to ogromna zaleta systemu fotowoltaicznego, dzięki której staje się on alternatywą.

W przypadku energii fotowoltaicznej najczęściej wskazywaną wadą jest wysoki koszt realizacji oraz niska wydajność procesu, która waha się od 15% do 25%.

Jednak kolejnym niezwykle ważnym punktem, który należy wziąć pod uwagę w łańcuchu produkcyjnym systemu fotowoltaicznego, jest wpływ społeczno-środowiskowy powodowany przez surowiec najczęściej używany do komponowania ogniw fotowoltaicznych, krzem.

Wydobycie krzemu, jak każda inna działalność górnicza, ma wpływ na glebę i wody gruntowe w obszarze wydobycia. Ponadto konieczne jest zapewnienie pracownikom dobrych warunków pracy w celu uniknięcia wypadków przy pracy i rozwoju chorób zawodowych. Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (Iarc) wskazuje w raporcie, że krzemionka krystaliczna jest rakowa i może powodować raka płuc, gdy jest przewlekle wdychana.

Raport Ministerstwa Nauki i Technologii zwraca uwagę na dwie inne ważne kwestie związane z systemem fotowoltaicznym: panele należy utylizować w odpowiedni sposób, ponieważ mogą być toksyczne; recykling paneli fotowoltaicznych również nie osiągnął dotychczas zadowalającego poziomu.

Inną ważną kwestią jest to, że pomimo tego, że Brazylia jest drugim co do wielkości producentem krzemu metalicznego na świecie, ustępując tylko Chinom, technologia oczyszczania krzemu na poziomie słonecznym wciąż jest rozwijana. Niedawno zidentyfikowanym problemem, zwłaszcza w roślinach heliotermicznych, jest niezamierzone spalanie ptaków przelatujących przez ten region.

Dlatego, mimo że jest odnawialna i nie emituje gazów, energia słoneczna nadal napotyka przeszkody technologiczne i ekonomiczne. Choć obiecująca, energia słoneczna stanie się ekonomicznie opłacalna tylko dzięki współpracy między sektorem publicznym i prywatnym oraz dzięki inwestycjom w badania mające na celu ulepszenie technologii obejmujących proces produkcji, od oczyszczania krzemu po usuwanie ogniw fotowoltaicznych.


Original text