Razumeti, kaj je sončna energija, poznati razlike med posameznimi vrstami in vedeti, katera je najugodnejša
Kaj je sončna energija?
Sončna energija je elektromagnetna energija, katere vir je sonce. Lahko se pretvori v toplotno ali električno energijo in uporablja za različne namene. Dva glavna načina izkoriščanja sončne energije sta proizvodnja električne energije in sončno ogrevanje vode.
Za proizvodnjo električne energije se uporabljata dva sistema: heliotermični, pri katerem se obsevanje najprej pretvori v toplotno in kasneje v električno energijo; in fotonapetostni, pri kateri se sončno sevanje pretvori neposredno v električno energijo.
Heliotermična energija ali koncentrirana sončna energija (CSP)
Po navedbah Ministrstva za rudnike in energetiko ima Brazilija približno 70% svoje električne matrike na osnovi hidravlične energije, v zadnjem času pa spodbude prejemajo tudi drugi viri energije, kot so biomasa, veter in jedrska energija.
- Kaj je hidroelektrarna?
Glede na neugodne hidrološke razmere se ob vedno daljših sušnih obdobjih heliotermična energija predstavlja kot alternativa. Še bolj, če upoštevamo, da so sušna obdobja povezana s povečanim sončnim potencialom zaradi nizkih motenj v oblaku in močnejšega sončnega sevanja.
Obstaja več vrst zbiralnikov in izbira ustrezne vrste je odvisna od uporabe. Najbolj uporabljeni so: parabolični valj, osrednji stolp in parabolični disk.
Kako deluje?
Heliotermični kolektorji sončne energije so naprave, ki zajemajo sončno sevanje in ga pretvarjajo v toploto ter to toploto prenašajo v tekočino (na splošno v zrak, vodo ali olje). Kolektorji imajo odsevno površino, ki usmerja neposredno sevanje v fokus, kjer je sprejemnik. Ko je toplota absorbirana, tekočina teče skozi sprejemnik.
Fotonapetostna sončna energija
Fotovoltaična sončna energija je tista, pri kateri se sončno sevanje neposredno pretvori v električno energijo, ne da bi šlo skozi fazo toplotne energije (kot bi bilo v heliotermičnem sistemu).
Kako deluje?
Fotonapetostne celice (ali celice sončne energije) so narejene iz polprevodniških materialov (običajno silicija). Ko je celica izpostavljena svetlobi, del elektronov v osvetljenem materialu absorbira fotone (energijske delce, prisotne v sončni svetlobi).
Prosti elektroni se prenašajo s polprevodnikom, dokler jih ne potegne električno polje. To električno polje nastane na območju, kjer se materiali povezujejo, zaradi razlike v električnem potencialu med temi polprevodniškimi materiali. Prosti elektroni se odstranijo iz celic sončne energije in so na voljo za uporabo v obliki električne energije.
Za razliko od heliotermičnega sistema fotonapetostni sistem za delovanje ne zahteva visokega sončnega sevanja. Količina proizvedene energije pa je odvisna od gostote oblakov, tako da lahko majhno število oblakov povzroči manjšo proizvodnjo električne energije v primerjavi s popolnoma odprtimi dnevi.
Učinkovitost pretvorbe se meri z deležem sončnega sevanja na celični površini, ki se pretvori v električno energijo. Običajno najučinkovitejše celice zagotavljajo 25% učinkovitost.
Po navedbah ministrstva za okolje vlada razvija projekte fotovoltaične proizvodnje sončne energije, da bi zadostila energetskim potrebam podeželskih in osamljenih skupnosti. Ti projekti se osredotočajo na nekatera področja, kot so: črpanje vode za oskrbo z vodo, namakanje in gojenje rib; Ulična razsvetljava; sistemi za kolektivno rabo (elektrifikacija šol, zdravstvenih domov in javnih domov); nega na domu.
Toplotno izkoriščanje
Drug način uporabe sončnega sevanja je toplotno ogrevanje. Toplotno ogrevanje s pomočjo sončne energije je mogoče s postopkom absorpcije sončne svetlobe v kolektorje, ki so običajno nameščeni na strehah stavb in domov (znani kot sončni kolektorji).
Ker je pojavnost sončnega sevanja na zemeljski površini majhna, je treba namestiti nekaj kvadratnih metrov kolektorjev.
Po podatkih Nacionalne agencije za električno energijo (Aneel) je za oskrbo z ogrevano vodo v stanovanju od treh do štirih prebivalcev potrebnih 4 m² kolektorjev. Čeprav je povpraševanje po tej tehnologiji pretežno stanovanjsko, zanimajo tudi drugi sektorji, kot so javne zgradbe, bolnišnice, restavracije in hoteli.
Če vas zanima namestitev solarnega ogrevalnega sistema v vašem domu, si oglejte Priročnik za namestitev sončne energije doma.
Prednosti in slabosti sončne energije?
Sončna energija velja za obnovljiv in neizčrpen vir energije. Za razliko od fosilnih goriv postopek pridobivanja električne energije iz sončne energije ne oddaja žveplovega dioksida (SO2), dušikovih oksidov (NOx) in ogljikovega dioksida (CO2) - vsi onesnažujoči plini s škodljivimi učinki na zdravje ljudi. in ki prispevajo k globalnemu segrevanju.
Izkazalo se je tudi, da je sončna energija koristna v primerjavi z drugimi obnovljivimi viri, kot je hidravlična, saj zahteva manj obsežna območja kot hidroelektrarna.
Spodbuda za sončno energijo v Braziliji je upravičena s potencialom države, ki ima velika območja z vpadnim sončnim sevanjem in je blizu ekvatorja.
Polsušna območja severovzhodne Brazilije so idealna za proizvodnjo heliotermične energije, saj izpolnjujejo pogoje velikega sončnega sevanja in nizke količine padavin.
Pomanjkljivost heliotermične energije pa je, da čeprav ne potrebuje tako obsežnih površin kot hidroelektrarne, vseeno potrebuje velike prostore. Zato je ključnega pomena, da se naredi analiza najprimernejšega mesta za implantacijo, saj bo prišlo do zatiranja vegetacije. Poleg tega, kot smo že omenili, heliotermični sistem ni primeren za vse regije, saj se šteje za precej občasno.
Neodvisnost od velikega obsevanja je velika prednost fotonapetostnega sistema, kar prispeva k njegovi nadomestnosti.
Pri fotovoltaični energiji sta najpogosteje omenjena pomanjkljivost visoki stroški izvedbe in nizka učinkovitost postopka, ki se giblje med 15% in 25%.
Vendar je še ena izjemno pomembna točka, ki jo je treba upoštevati v proizvodni verigi fotovoltaičnega sistema, družbeno-okoljski vpliv, ki ga povzročajo surovine, ki se najpogosteje uporabljajo za sestavljanje fotonapetostnih celic, silicij.
Rudarstvo silicija, tako kot katera koli druga rudarska dejavnost, vpliva na tla in podtalnico na območju pridobivanja. Poleg tega je nujno, da se delavcem zagotovijo dobre poklicne razmere, da se preprečijo nezgode pri delu in razvoj poklicnih bolezni. Mednarodna agencija za raziskave raka (Iarc) v poročilu poudarja, da je kristalni silicijev dioksid rakav in lahko pri kroničnem vdihavanju povzroči pljučni rak.
Poročilo Ministrstva za znanost in tehnologijo izpostavlja še dve pomembni točki, povezani s fotonapetostnim sistemom: odstranjevanje plošč je treba ustrezno odstraniti, saj imajo potencial toksičnosti; in tudi recikliranje fotovoltaičnih panelov doslej še ni doseglo zadovoljive ravni.
Druga pomembna točka je, da je kljub temu, da je Brazilija druga največja proizvajalka kovinskega silicija na svetu, takoj za Kitajsko, tehnologija za čiščenje silicija na sončni ravni še vedno v razvoju. Nedavno ugotovljena težava, predvsem v heliotermičnih rastlinah, je nenamerno gorenje ptic, ki gredo skozi regijo.
Čeprav je sončna energija, čeprav je obnovljiva in ne oddaja plinov, še vedno naletela na tehnološke in gospodarske ovire. Čeprav je sončna energija obetavna, bo ekonomsko upravičena le s sodelovanjem med javnim in zasebnim sektorjem ter z naložbami v raziskave za izboljšanje tehnologij, ki zajemajo proizvodni proces, od čiščenja silicija do odstranjevanja fotonapetostnih celic.
