Pochopte, čo je slnečná energia, poznajte rozdiely každého typu a vedzte, ktorá je najvýhodnejšia
Čo je to solárna energia?
Slnečná energia je elektromagnetická energia, ktorej zdrojom je slnko. Môže sa transformovať na tepelnú alebo elektrickú energiu a použiť na rôzne účely. Dva hlavné spôsoby využitia solárnej energie sú výroba elektrickej energie a solárny ohrev vody.
Na výrobu elektrickej energie sa používajú dva systémy: heliotermický, pri ktorom sa ožarovanie mení najskôr na tepelnú energiu a neskôr na elektrickú energiu; a fotovoltaické, v ktorom sa slnečné žiarenie priamo mení na elektrickú energiu.
Heliotermická energia alebo koncentrovaná slnečná energia (CSP)
Podľa ministerstva baní a energetiky má Brazília asi 70% svojej elektrickej matice založenej na hydraulickej energii a nedávno dostávali stimuly aj ďalšie zdroje energie, napríklad biomasa, vietor a jadrová energia.
- Čo je to vodná energia?
Z hľadiska nepriaznivých hydrologických podmienok s čoraz dlhším obdobím sucha sa ako alternatíva predstavuje heliotermická energia. O to viac, ak vezmeme do úvahy, že obdobia sucha sú spojené so zvýšeným slnečným potenciálom v dôsledku nízkej interferencie oblakov a intenzívnejšieho slnečného žiarenia.
Existuje niekoľko druhov kolektorov a výber vhodného typu závisí od aplikácie. Najpoužívanejšie sú: parabolický valec, centrálna veža a parabolický disk.
Ako to funguje?
Heliotermické kolektory slnečnej energie sú zariadenia, ktoré zachytávajú slnečné žiarenie a premieňajú ho na teplo a prenášajú ho na tekutinu (všeobecne vzduch, voda alebo olej). Kolektory majú odraznú plochu, ktorá smeruje priame žiarenie do ohniska, kde je umiestnený prijímač. Po absorbovaní tepla tekutina preteká prijímačom.
Fotovoltaická solárna energia
Fotovoltaická slnečná energia je energia, pri ktorej sa slnečné žiarenie premieňa priamo na elektrickú energiu bez toho, aby prešla fázou tepelnej energie (ako by to bolo v heliotermickom systéme).
Ako to funguje?
Fotovoltaické články (alebo články slnečnej energie) sú vyrobené z polovodičových materiálov (zvyčajne kremíka). Keď je bunka vystavená svetlu, časť elektrónov v osvetlenom materiáli absorbuje fotóny (častice energie prítomné v slnečnom svetle).
Voľné elektróny sú transportované polovodičom, kým nie sú ťahané elektrickým poľom. Toto elektrické pole sa vytvára v oblasti, kde sa materiály spájajú, v dôsledku rozdielu v elektrickom potenciáli medzi týmito polovodičovými materiálmi. Voľné elektróny sú odoberané zo solárnych článkov a sú k dispozícii na použitie vo forme elektrickej energie.
Na rozdiel od heliotermického systému nevyžaduje fotovoltaický systém na svoje fungovanie vysoké slnečné žiarenie. Množstvo vyrobenej energie však závisí od hustoty oblakov, takže malý počet oblakov môže mať za následok menšiu produkciu elektriny v porovnaní s úplne otvorenými dňami.
Účinnosť premeny sa meria podielom slnečného žiarenia na povrchu bunky, ktoré sa premieňa na elektrickú energiu. Najefektívnejšie články zvyčajne poskytujú 25% účinnosť.
Podľa ministerstva životného prostredia vláda rozvíja projekty na výrobu fotovoltaickej solárnej energie s cieľom splniť energetickú náročnosť vidieckych a izolovaných spoločenstiev. Tieto projekty sa zameriavajú na niektoré oblasti, ako napríklad: čerpanie vody pre domáce zásobovanie, zavlažovanie a chov rýb; Pouličné osvetlenie; systémy kolektívneho použitia (elektrifikácia škôl, zdravotných stredísk a komunitných centier); domáca starostlivosť.
Tepelné využitie
Ďalším spôsobom použitia slnečného žiarenia je tepelné vykurovanie. Tepelné vykurovanie zo solárnej energie sa dá dosiahnuť procesom absorpcie slnečného žiarenia kolektormi, ktoré sa zvyčajne inštalujú na strechy budov a domov (známe ako solárne panely).
Pretože je dopad slnečného žiarenia na zemský povrch nízky, je potrebné inštalovať niekoľko metrov štvorcových kolektorov.
Podľa Národnej agentúry pre elektrickú energiu (Aneel) je na zásobovanie teplou vodou v obydlí troch až štyroch obyvateľov potrebných 4 m² kolektorov. Aj keď je dopyt po tejto technológii prevažne rezidenčný, existuje záujem aj z iných sektorov, ako sú verejné budovy, nemocnice, reštaurácie a hotely.
Ak máte záujem o inštaláciu solárneho systému vo vašej domácnosti, prečítajte si Sprievodcu inštaláciou solárnej energie doma.
Výhody a nevýhody slnečnej energie?
Solárna energia sa považuje za obnoviteľný a nevyčerpateľný zdroj energie. Na rozdiel od fosílnych palív proces výroby elektriny zo slnečnej energie nevypúšťa oxid siričitý (SO2), oxidy dusíka (NOx) a oxid uhličitý (CO2) - všetky znečisťujúce plyny so škodlivými účinkami na ľudské zdravie. a ktoré prispievajú ku globálnemu otepľovaniu.
Solárna energia sa tiež ukazuje ako výhodná v porovnaní s inými obnoviteľnými zdrojmi, napríklad s hydraulickými, pretože vyžaduje menej rozsiahle oblasti ako hydroelektrická energia.
Motivácia k solárnej energii v Brazílii je odôvodnená potenciálom krajiny, ktorá má veľké oblasti s dopadajúcim slnečným žiarením a je blízko k rovníku.
Polosuché oblasti severovýchodnej Brazílie sú ideálne na výrobu heliotermickej energie, pretože spĺňajú podmienky vysokého slnečného žiarenia a nízkych zrážok.
Nevýhodou heliotermickej energie je však to, že hoci nevyžaduje také rozsiahle oblasti ako vodné priehrady, stále vyžaduje veľké priestory. Preto je nevyhnutné, aby sa urobila analýza najvhodnejšieho miesta na implantáciu, pretože dôjde k potlačeniu vegetácie. Okrem toho, ako už bolo uvedené, heliotermický systém nie je vhodný pre všetky regióny, pretože sa považuje za dosť prerušovaný.
Nezávislosť od vysokého ožiarenia je veľkou výhodou fotovoltaického systému, ktorý prispieva k tomu, že sa stáva alternatívou.
V prípade fotovoltaickej energie sú najčastejšie spomínanou nevýhodou vysoké náklady na implementáciu a nízka účinnosť procesu, ktorá sa pohybuje od 15% do 25%.
Ďalším mimoriadne dôležitým bodom, ktorý je potrebné zohľadniť vo výrobnom reťazci fotovoltaického systému, je však sociálno-environmentálny dopad spôsobený surovinou, ktorá sa najčastejšie používa na výrobu fotovoltaických článkov, kremíkom.
Ťažba kremíka, rovnako ako každá iná ťažobná činnosť, má vplyv na pôdu a podzemné vody v ťažobnej oblasti. Okrem toho je nevyhnutné, aby boli zamestnancom poskytované dobré pracovné podmienky, aby sa zabránilo pracovným úrazom a rozvoju chorôb z povolania. Medzinárodná agentúra pre výskum rakoviny (Iarc) vo svojej správe upozorňuje, že kryštalický kremík je rakovinový a pri chronickom vdychovaní môže spôsobiť rakovinu pľúc.
Správa ministerstva vedy a techniky upozorňuje na ďalšie dva dôležité body týkajúce sa fotovoltaického systému: panely musia byť vhodne zlikvidované, pretože majú potenciál toxicity; a recyklácia fotovoltaických panelov tiež doteraz nedosiahla uspokojivú úroveň.
Ďalším dôležitým bodom je, že napriek tomu, že Brazília je druhým najväčším producentom kovového kremíka na svete a je na druhom mieste za Čínou, technológia na čistenie kremíka na slnečnej úrovni je stále vo fáze vývoja. Nedávno identifikovaným problémom, najmä u heliotermných rastlín, je neúmyselné spálenie vtákov, ktoré prechádzajú týmto regiónom.
Aj keď je solárna energia obnoviteľná a neuvoľňuje plyny, stále naráža na technologické a hospodárske prekážky. Aj keď to bude sľubné, solárna energia sa stane ekonomicky životaschopnou iba vďaka spolupráci medzi verejným a súkromným sektorom a investíciám do výskumu zameraného na zdokonalenie technológií, ktoré zahŕňajú výrobný proces, od čistenia kremíka až po likvidáciu fotovoltaických článkov.
