Солнечная энергия: что это такое, преимущества и недостатки

Разберитесь, что такое солнечная энергия, узнайте различия каждого типа и выясните, какая из них наиболее выгодна

солнечная энергия

Что такое солнечная энергия?

Солнечная энергия - это электромагнитная энергия, источником которой является солнце. Его можно преобразовать в тепловую или электрическую энергию и использовать в различных целях. Двумя основными способами использования солнечной энергии являются производство электроэнергии и солнечное нагревание воды.

Для производства электроэнергии используются две системы: гелиотермальная, в которой облучение сначала преобразуется в тепловую энергию, а затем в электрическую; и фотоэлектрические, в которых солнечное излучение напрямую преобразуется в электрическую энергию.

Гелиотермальная энергия или концентрированная солнечная энергия (CSP)

По данным Министерства горнодобывающей промышленности и энергетики, около 70% электрической матрицы Бразилии основано на гидравлической энергии, и в последнее время другие источники энергии, такие как биомасса, ветер и ядерная энергия, получили стимулы.

  • Что такое гидроэнергетика?

Ввиду неблагоприятных гидрологических условий, когда периоды засухи становятся все более продолжительными, гелиотермальная энергия представляет собой альтернативу. Тем более, если мы примем во внимание, что засушливые периоды связаны с повышенным солнечным потенциалом из-за низкого уровня облачности и более интенсивного солнечного излучения.

Существует несколько типов коллекторов, и выбор подходящего типа зависит от приложения. Наиболее часто используемые: параболический цилиндр, центральная опора и параболический диск.

Как это работает?

Гелиотермальные коллекторы солнечной энергии - это оборудование, которое улавливает солнечное излучение и преобразует его в тепло, передавая это тепло жидкости (воздух, вода или масло в целом). Коллекторы имеют отражающую поверхность, которая направляет прямое излучение в фокус, где находится приемник. После поглощения тепла жидкость проходит через ресивер.

фотоэлектрическая солнечная энергия

Фотоэлектрическая солнечная энергия - это энергия, при которой солнечное излучение напрямую преобразуется в электрическую энергию, минуя фазу тепловой энергии (как это было бы в гелиотермальной системе).

Как это работает?

Фотоэлектрические элементы (или элементы солнечной энергии) изготавливаются из полупроводниковых материалов (обычно кремния). Когда ячейка подвергается воздействию света, часть электронов в освещаемом материале поглощает фотоны (частицы энергии, присутствующие в солнечном свете).

Свободные электроны переносятся полупроводником до тех пор, пока их не притягивает электрическое поле. Это электрическое поле формируется в области соединения материалов разностью электрических потенциалов, существующей между этими полупроводниковыми материалами. Свободные электроны выводятся из солнечных батарей и могут быть использованы в виде электрической энергии.

В отличие от гелиотермальной системы, фотоэлектрическая система не требует для работы сильного солнечного излучения. Однако количество генерируемой энергии зависит от плотности облаков, поэтому небольшое количество облаков может привести к меньшему производству электроэнергии по сравнению с днями полностью открытого неба.

Эффективность преобразования измеряется долей солнечного излучения, падающего на поверхность элемента, которое преобразуется в электрическую энергию. Обычно наиболее эффективные элементы обеспечивают КПД 25%.

По данным Министерства окружающей среды, правительство разрабатывает проекты по производству фотоэлектрической солнечной энергии для удовлетворения энергетических потребностей сельских и изолированных сообществ. Эти проекты сосредоточены на некоторых областях, таких как: перекачка воды для бытовых нужд, ирригация и рыбоводство; Уличное освещение; системы коллективного пользования (электрификация школ, медицинских пунктов и общественных центров); домашний уход.

Тепловая эксплуатация

Еще один способ использования солнечного излучения - тепловое отопление. Тепловое отопление за счет солнечной энергии может осуществляться за счет поглощения солнечного света коллекторами, которые обычно устанавливаются на крышах зданий и домов (известные как солнечные панели).

Поскольку падение солнечной радиации на земную поверхность невелико, необходимо установить несколько квадратных метров коллекторов.

По данным Национального агентства по электроэнергетике (Aneel), для обеспечения подачи горячей воды в доме из трех-четырех жителей необходимо 4 м² коллекторов. Хотя спрос на эту технологию преимущественно в жилищном секторе, существует также интерес со стороны других секторов, таких как общественные здания, больницы, рестораны и отели.

Если вы заинтересованы в установке солнечной системы отопления в своем доме, ознакомьтесь с Руководством по установке солнечной энергии в доме.

Преимущества и недостатки солнечной энергии?

Солнечная энергия считается возобновляемым и неиссякаемым источником энергии. В отличие от ископаемого топлива, в процессе производства электроэнергии из солнечной энергии не выделяются диоксид серы (SO2), оксиды азота (NOx) и углекислый газ (CO2) - все загрязняющие газы, оказывающие вредное воздействие на здоровье человека и способствующие глобальному потеплению.

Солнечная энергия также выгодна по сравнению с другими возобновляемыми источниками, такими как гидравлика, поскольку она требует менее обширных площадей, чем гидроэлектроэнергия.

Поощрение использования солнечной энергии в Бразилии оправдано потенциалом страны, которая имеет большие площади с падающим солнечным излучением и расположена близко к экватору.

Полузасушливые районы северо-востока Бразилии идеально подходят для производства гелиотермальной энергии, поскольку они соответствуют условиям высокой солнечной радиации и небольшого количества осадков.

Однако недостатком гелиотермальной энергии является то, что, несмотря на то, что она не требует таких больших площадей, как гидроэлектростанции, она все же требует больших пространств. Поэтому очень важно проанализировать наиболее подходящее место для имплантации, поскольку растительность будет подавлена. Кроме того, как уже упоминалось, гелиотермальная система подходит не для всех регионов, так как считается довольно прерывистой.

Отсутствие зависимости от высокой освещенности является большим преимуществом фотоэлектрической системы, что делает ее альтернативой.

В случае фотоэлектрической энергии наиболее часто упоминаемым недостатком является высокая стоимость внедрения и низкая эффективность процесса, который колеблется от 15% до 25%.

Однако еще один чрезвычайно важный момент, который следует учитывать в производственной цепочке фотоэлектрической системы, - это социальное воздействие и воздействие на окружающую среду, вызванное сырьем, наиболее часто используемым для создания фотоэлектрических элементов, - кремнием.

Добыча кремния, как и любая другая горнодобывающая деятельность, оказывает влияние на почву и грунтовые воды в районе добычи. Кроме того, важно, чтобы работникам были созданы хорошие условия труда, чтобы избежать несчастных случаев на производстве и развития профессиональных заболеваний. Международное агентство по изучению рака (IARC) указывает в отчете, что кристаллический кремнезем является канцерогенным и может вызвать рак легких при хроническом вдыхании.

В отчете Министерства науки и технологий указываются два других важных момента, связанных с фотоэлектрической системой: утилизация панелей должна быть утилизирована надлежащим образом, поскольку они потенциально токсичны; а переработка фотоэлектрических панелей пока не достигла удовлетворительного уровня.

Другой важный момент заключается в том, что, несмотря на то, что Бразилия является вторым по величине производителем металлического кремния в мире, уступая только Китаю, технология очистки кремния на солнечном уровне все еще находится в стадии разработки. Недавно выявленная проблема, особенно для гелиотермных растений, - это непреднамеренное сжигание птиц, которые проходят через этот регион.

Поэтому, даже будучи возобновляемой и не выделяющей газы, солнечная энергия все еще сталкивается с технологическими и экономическими препятствиями. Несмотря на многообещающие перспективы, солнечная энергия станет экономически жизнеспособной только при сотрудничестве государственного и частного секторов и при инвестициях в исследования по совершенствованию технологий, охватывающих производственный процесс, от очистки кремния до утилизации фотоэлектрических элементов.



$config[zx-auto] not found$config[zx-overlay] not found