Fotovoltaická alebo tepelná energia? Pochopte všetko o rozdieloch medzi nimi a poznajte typ, ktorý najlepšie vyhovuje vášmu prípadu
Vivint Solar v obraze Unsplash
Ropa a uhlie sú široko používanými zdrojmi energie, sú však mimoriadne znečisťujúce. Preto sa v snahe zjednotiť energetickú účinnosť a nízke dopady na planétu čoraz viac hľadá využitie obnoviteľných energií. V tomto prostredí vynikla slnečná energia, ktorá sa čoraz viac skúma, a to ako na výrobu v obchodnom sektore, tak aj v bytových systémoch.
Čo je to solárna energia?
Slnečná energia je elektromagnetická energia, ktorej zdrojom je slnko. Z tohto dôvodu sa považuje za zdroj udržateľnej a čistej energie, ktorý neprodukuje zvyšky mimo komponentov súpravy a stále prináša environmentálne výhody v súvislosti so znižovaním emisií skleníkových plynov.
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, v ktorom sa žiarenie premieňa najskôr na tepelnú energiu a neskôr na elektrickú energiu (používa sa hlavne v elektrárňach, a preto sa ním nebude zaoberať); a fotovoltaické, v ktorom sa slnečné žiarenie priamo mení na elektrickú energiu. Solárna tepelná energia sa zase získava zachytením elektromagnetického žiarenia, po ktorom nasleduje jeho premena na teplo, to znamená na tepelnú energiu. Týmto zaisťuje ohrev vody v bytových, stavebných a komerčných systémoch.
Ďalej nájdete súhrn charakteristík a rozdielov medzi dvoma hlavnými typmi slnečnej energie na pobyt: fotovoltaickou a tepelnou energiou.
Fotovoltaika
Fotovoltaická energia má koncept výroby elektriny nekonvenčným spôsobom, to znamená prostredníctvom slnečného žiarenia bez toho, aby musela prechádzať fázou tepelnej energie.
Rovnako ako v heliotherme, aj vo fotovoltaickom solárnom systéme existuje niekoľko modelov kolektorov (alebo solárnych panelov), ktoré majú vyššiu alebo menšiu energetickú účinnosť. Najbežnejšie sú monokryštalické, polykryštalické a tenké vrstvy.
Hlavnými komponentmi fotovoltaického energetického systému sú panely, nosná konštrukcia, regulátory nabíjania, invertory a batérie.
Nezabudnite zabezpečiť, aby použité komponenty boli certifikované Národným ústavom metrológie, kvality a technológie (Inmetro), ktorý vykonal vyhlášku č. 357 v roku 2014 s cieľom ustanoviť pravidlá pre zariadenia na generovanie Fotovoltaika.
Doba návratnosti investícií je variabilná a závisí od množstva energie, ktorú nehnuteľnosť vyžaduje. Napriek tomu výhoda domáceho systému súvisí s tým, koľko môže užívateľ ušetriť: po dosiahnutí času návratu už nebude potrebné platiť účet za energiu.
Ako to funguje?
Solárne panely alebo panely sú systémy mikrogenerácie zložené z fotovoltaických článkov. Sada panelov tvorí solárny modul. Fotovoltaické články sú vyrobené z polovodičových materiálov, ako je kremík. Keď je dosková bunka vystavená svetlu a zachytáva jeho energiu, časť elektrónov v osvetlenom materiáli absorbuje fotóny (energetické častice prítomné v slnečnom svetle).
Voľné elektróny sú polovodičom transportované v toku, kým nie sú ťahané elektrickým poľom, ktoré je tvorené v spojovacej oblasti materiálov rozdielom elektrického potenciálu medzi týmito polovodičovými materiálmi. Voľné elektróny sa potom vyberú zo solárneho článku a sprístupnia sa na použitie vo forme elektrickej energie.
Na rozdiel od heliotermického systému nevyžaduje fotovoltaický systém pre svoju činnosť vysoké slnečné žiarenie. Množstvo vyrobenej energie však závisí od hustoty oblakov, takže malý počet oblakov môže mať za následok vyššiu produkciu elektriny v porovnaní s dňami úplne otvorenej oblohy, a to v dôsledku javu odrazu slnečného žiarenia.
Účinnosť premeny sa meria podielom slnečného žiarenia na povrchu bunky, ktoré sa premieňa na elektrickú energiu. V súčasnosti najúčinnejšie články poskytujú účinnosť asi 25%.
Vláda v súčasnosti podľa ministerstva životného prostredia vyvíja projekty na výrobu fotovoltaickej energie na uspokojenie energetickej náročnosti vidieckych a izolovaných spoločenstiev. Tieto projekty sa zameriavajú na oblasti ako:
- Čerpanie vody pre domácnosť;
- Zavlažovanie a chov rýb;
- Pouličné osvetlenie;
- Systémy na kolektívne použitie (elektrifikácia škôl, zdravotných stredísk a komunitných centier);
- Domáca starostlivosť.
Existujú tiež dva rôzne typy fotovoltaických systémov: tie, ktoré sú pripojené k sieti ( on-grid alebo grid-tie ) alebo izolované od siete ( off-grid alebo autonómne). Jedným z hlavných rozdielov medzi nimi je zloženie súpravy, z ktorých prvý nemá zariadenia na skladovanie energie, to znamená, že nevyžaduje použitie batérie a regulátora nabíjania. Ďalším dôležitým rozdielom medzi nimi je, že prvý musí byť pripojený k konvenčnej distribučnej sieti energie, zatiaľ čo druhý môže byť inštalovaný vo vzdialenejších oblastiach.
Pre systémy pripojené k sieti poskytuje zákon 10.438/02 ekonomické výhody v podobe energetických kreditov tým, ktorí vo svojich domovoch vyrábajú viac energie, ako požadujú, to znamená okamžité úspory peňazí, ktoré by súviseli s platbou. účtu za elektrinu za mesiace, v ktorých rezidencia generuje menej energie, ako potrebuje.
Bohužiaľ, v Brazílii stále existuje niekoľko stimulov a finančných liniek pre tento druh energie, ktoré sú stále ťažko prístupné a sú málo použiteľné. Očakáva sa, že s rastom spotreby fotovoltaických energetických systémov vzniknú vhodnejšie a prístupnejšie stimuly pre spoločné bývanie.
Tepelné využitie
Ďalším spôsobom, ako využiť slnečné žiarenie, je tepelné vykurovanie. Tepelné vykurovanie sa dá dosiahnuť procesom absorpcie slnečného žiarenia kolektormi, ktoré sa zvyčajne inštalujú na strechy budov, kondomínií a domov.
Pretože je dopad slnečného žiarenia na zemský povrch nízky, je potrebné inštalovať niekoľko metrov štvorcových kolektorov. Každý model kolektora (ktorý môže byť otvorený, uzavretý alebo vákuový trubicový) má charakteristickú energetickú účinnosť a dokáže ohriať vodu na určité teploty. Preto vždy existuje vhodnejší model, ktorý závisí od zámeru aplikácie ohriatej vody (ktorá môže byť okrem iného na kúpanie, na kúpanie, na kúpanie, na kúrenie).
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 v komerčnom sektore, ako sú verejné budovy, nemocnice, reštaurácie, hotely a ďalšie spoločnosti.
Doba návratnosti investícií do solárnej tepelnej energie sa zvyčajne líši a zvyčajne sa pohybuje medzi 18 a 36 mesiacmi. Životnosť solárneho ohrievača sa odhaduje na približne 240 mesiacov, čo robí systém veľmi výhodným a ekonomickým.
Ako to funguje?
Princíp fungovania tepelného využívania je jednoduchý: povrch panelu má rebrá vyrobené z medi alebo hliníka, ktoré sú obvykle natreté tmavou farbou pre väčšiu absorpciu slnečného žiarenia. Tieto plutvy teda zachytávajú slnečné žiarenie a premieňajú ho na teplo. Teplo je absorbované tekutinou nachádzajúcou sa vo vnútri panelov (zvyčajne voda), ktorá je potom transportovaná prečerpávaním cez izolované rúrky, až kým sa nedostane do zásobníka teplej vody (tepelný zásobník alebo bojler).
Nádrž na teplú vodu je zložená z izolačného materiálu, ktorý zabraňuje ochladzovaniu vody a umožňuje jej zásobovanie príjemnou teplotou aj v obdobiach bez slnka.
Aké sú 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. Solárna energia má navyše rýchlu, rýchlu inštaláciu a úplne tichý systém.
Motivácia k solárnej energii v Brazílii je odôvodnená potenciálom krajiny, ktorá má veľké oblasti s dopadajúcim slnečným žiarením a je blízko k rovníku. Podľa rady pre ekologické budovy (GBC Brasil) je ďalšou výhodou inštalácie solárnej energie zhodnotenie nehnuteľností (hodnota udržateľných nehnuteľností je až 30%).
V prípade fotovoltickej energie je najčastejšie spomínanou nevýhodou jej implementácia, ktorá je stále pomerne drahá. Okrem nákladov je tu aj 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, ako každá iná ťažobná činnosť, ovplyvňuje 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. Medzinárodná agentúra pre výskum rakoviny (Iarc) upozorňuje, že kryštalický kremík je rakovinový a pri chronickom vdychovaní môže spôsobiť rakovinu pľúc.
Správa ministerstva vedy a techniky poukazuje na ďalšie dva dôležité body týkajúce sa fotovoltaického systému: zneškodnenie panelov musí byť primerane zlikvidované, pretože majú potenciál toxicity; a recyklácia fotovoltaických panelov tiež doteraz nedosiahla uspokojivú úroveň.
Ďalším dôležitým bodom je, že napriek skutočnosti, že Brazília je významným producentom kovového kremíka, technológia čistenia kremíka na slnečnej úrovni je stále vo vývoji. Aj keď je solárna energia obnoviteľná a neuvoľňuje plyny, stále naráža na technologické a hospodárske prekážky. Aj keď je solárna energia sľubná, stane sa ekonomicky životaschopnou, čo povedie k zníženiu ceny iba pri spolupráci medzi verejným a súkromným sektorom a investíciách do výskumu zameraného na zlepšenie technológií, ktoré zahŕňajú celý výrobný proces.
