Fotovoltaična ali toplotna energija? Razumejte vse o razlikah med njimi in poznajte vrsto, ki je najbolj primerna za vaš primer
Vivint Solar na sliki Unsplash
Nafta in premog sta pogosto uporabljena vira energije, vendar zelo onesnažujeta. Tako se v prizadevanjih za združitev energetske učinkovitosti in nizkih vplivov na planet vse bolj išče uporaba obnovljivih virov energije. V tem okolju je izstopala in se vedno bolj raziskuje sončna energija, tako za pridobivanje v poslovnem sektorju kot v stanovanjskih sistemih.
Kaj je sončna energija?
Sončna energija je elektromagnetna energija, katere vir je sonce. Zaradi tega velja za vir trajnostne in čiste energije, ki ne ustvarja odpadkov zunaj komponent kompleta in prinaša tudi okoljske koristi glede zmanjšanja emisij toplogrednih plinov.
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 sevanje najprej pretvori v toplotno in kasneje v električno energijo (uporablja se predvsem v elektrarnah in zato ne bo obravnavano); in fotovoltaični, pri katerem se sončno sevanje neposredno pretvori v električno energijo. Sončno toplotno energijo pa dobimo z zajemanjem elektromagnetnega sevanja, čemur sledi pretvorba v toploto, torej v toplotno energijo. S tem zagotavlja ogrevanje vode v stanovanjskih, stavbnih in poslovnih sistemih.
Spodaj najdete povzetek značilnosti in razlik med dvema glavnima vrstama sončne energije za bivanje: fotovoltaično in toplotno energijo.
Fotovoltaika
Fotovoltaična energija ima koncept proizvodnje električne energije na nekonvencionalen način, torej s pomočjo sončnega sevanja, ne da bi ji bilo treba iti skozi fazo toplotne energije.
Tako kot v heliothermu tudi v fotovoltaičnem sistemu sončne energije obstaja več modelov kolektorjev (ali sončnih kolektorjev), ki imajo večjo ali manjšo energetsko učinkovitost. Najpogostejši so monokristalni, polikristalni in tanek film.
Glavni sestavni deli fotovoltaičnega energetskega sistema so plošče, podporna konstrukcija, regulatorji polnjenja, pretvorniki in baterije.
Ne pozabite zagotoviti, da bodo uporabljene komponente certificirali Nacionalni inštitut za meroslovje, kakovost in tehnologijo (Inmetro), ki je leta 2014 izvajal Odlok št. 357, da bi določil pravila za proizvodno opremo Fotovoltaika.
Čas povrnitve naložbe je spremenljiv in je odvisen od količine energije, ki jo nepremičnina potrebuje. Kljub temu je prednost domačega sistema povezana s tem, koliko lahko uporabnik prihrani: ko bo dosežen čas vračila, računa za energijo ne bo več treba plačevati.
Kako deluje?
Sončni kolektorji ali paneli so mikrogeneracijski sistemi, sestavljeni iz fotovoltaičnih celic. Komplet panelov tvori sončni modul. Fotonapetostne celice so narejene iz polprevodniških materialov, kot je silicij. Ko je ploščasta celica izpostavljena svetlobi in zajame svojo energijo, del elektronov v osvetljenem materialu absorbira fotone (energijske delce, prisotne v sončni svetlobi).
Polprevodnik proste elektrone prenaša v toku, dokler jih ne potegne električno polje, ki nastane v območju stičišča materialov zaradi razlike v električnem potencialu med temi polprevodniškimi materiali. Prosti elektroni se nato odstranijo iz sončne celice in dajo na voljo za uporabo v obliki električne energije.
Za razliko od heliotermičnega sistema fotovoltaični sistem za svoje delovanje ne zahteva velikega sončnega sevanja. Količina proizvedene energije pa je odvisna od gostote oblakov, tako da lahko majhno število oblakov povzroči večjo proizvodnjo električne energije v primerjavi z dnevi popolnoma odprtega neba zaradi pojava odboja sončne svetlobe.
Učinkovitost pretvorbe se meri z deležem sončnega sevanja na celični površini, ki se pretvori v električno energijo. Trenutno najučinkovitejše celice zagotavljajo približno 25% učinkovitost.
Po ministrstvu za okolje vlada trenutno razvija projekte za proizvodnjo fotovoltaične energije, da bi zadostila energetskim potrebam podeželskih in osamljenih skupnosti. Ti projekti se osredotočajo na področja, kot so:
- Črpanje vode za oskrbo iz gospodinjstev;
- Namakanje in gojenje rib;
- Ulična razsvetljava;
- Sistemi za kolektivno uporabo (elektrifikacija šol, zdravstvenih domov in skupnostnih domov);
- Nega na domu.
Obstajata tudi dve različni vrsti fotovoltaičnih sistemov: tisti, ki so povezani z omrežjem ( on-grid ali grid-tie ) ali ločeni od omrežja ( off-grid ali autonomni). Ena glavnih razlik med njimi je sestava kompleta, pri čemer prva nima naprav za shranjevanje energije, to pomeni, da ne zahteva uporabe baterije in regulatorja polnjenja. Druga pomembna razlika med njima je, da mora biti prva priključena na običajno distribucijsko omrežje, medtem ko je drugo mogoče namestiti v bolj oddaljene regije.
Za sisteme, priključene na omrežje, zakon 10.438 / 02 zagotavlja gospodarske koristi v obliki energetskih dobropisov tistim, ki v svojih domovih proizvedejo več energije, kot zahtevajo, to je takojšnji prihranek v denarju, ki bi bil povezan s plačilom računa za elektriko za mesece, v katerih rezidenca proizvede manj energije, kot jo potrebuje.
Na žalost je v Braziliji še vedno malo spodbud in finančnih linij za to vrsto energije, ki so še vedno težko dostopne in so malo uporabne. Pričakuje se, da se bodo z rastjo porabe fotovoltaičnih energetskih sistemov pojavile bolj ustrezne in dostopnejše spodbude za skupna stanovanja.
Toplotno izkoriščanje
Drug način, kako izkoristiti sončno sevanje, je toplotno ogrevanje. Toplotno ogrevanje lahko izvedemo s postopkom absorpcije sončne svetlobe v kolektorje, ki so običajno nameščeni na strehah zgradb, etažne lastnine in domov.
Ker je pojavnost sončnega sevanja na zemeljski površini majhna, je treba namestiti nekaj kvadratnih metrov kolektorjev. Vsak model kolektorja (ki je lahko odprt, zaprt ali vakuumski cevast) ima značilno energetsko učinkovitost in lahko ogreva vodo do določenih temperatur. Zato vedno obstaja primernejši model, odvisno od namena uporabe ogrevane vode (ki je med drugim lahko za kopanje, bazene, ogrevanje prostorov).
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, obstaja zanimanje tudi komercialnega sektorja, kot so javne zgradbe, bolnišnice, restavracije, hoteli in druga podjetja.
Čas povrnitve naložbe v sončno toplotno energijo se ponavadi spreminja, običajno se zgodi med 18 in 36 meseci. Življenjska doba sončnega grelnika je približno 240 mesecev, zaradi česar je sistem zelo ugoden in ekonomičen.
Kako deluje?
Načelo toplotnega izkoriščanja je preprosto: površina plošče ima rebra iz bakra ali aluminija, običajno barvana v temno barvo za večjo absorpcijo sončnega sevanja. Tako te plavuti zajemajo sončno sevanje in ga pretvarjajo v toploto. Toplota absorbira tekočino v ploščah (običajno vodo), ki se nato s črpanjem skozi izolirane cevi transportira, dokler ne pride do rezervoarja za toplo vodo (termo rezervoar ali kotel).
Rezervoar za toplo vodo je sestavljen iz izolacijskega materiala, ki preprečuje, da bi se voda ohladila in omogoča dovod pri prijetni temperaturi tudi v obdobjih brez sonca.
Kakšne so 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. Poleg tega ima sončna energija hitro, hitro namestitev in popolnoma tih sistem.
Spodbuda za sončno energijo v Braziliji je upravičena s potencialom države, ki ima velika območja z vpadnim sončnim sevanjem in je blizu ekvatorja. Po mnenju Sveta za zeleno gradnjo (GBC Brasil) je še ena prednost namestitve sončne energije cenitev nepremičnin (trajnostne lastnosti se ocenjujejo na do 30%).
Pri fotovoltaični energiji je najpogosteje omenjena pomanjkljivost njena izvedba, ki je še vedno razmeroma draga. Poleg stroškov je tu še nizka učinkovitost postopka, ki se giblje od 15% do 25%. Vendar pa je v proizvodni verigi fotovoltaičnega sistema treba upoštevati še eno izjemno pomembno točko: družbeno-okoljski vpliv surovine, ki se najpogosteje uporablja pri proizvodnji fotonapetostnih celic, silicija.
Pridobivanje 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 bolezni. Mednarodna agencija za raziskave raka (Iarc) poudarja, da je kristalni silicijev dioksid rakast 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 mora biti pravilno odstranjeno, saj imajo potencial toksičnosti; in tudi recikliranje fotovoltaičnih panelov doslej še ni doseglo zadovoljive ravni.
Druga pomembna točka je, da je kljub dejstvu, da je Brazilija glavni proizvajalec kovinskega silicija, tehnologija za čiščenje silicija na sončni ravni še vedno v razvoju. 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 postala ekonomsko upravičena in bo znižala ceno le s sodelovanjem med javnim in zasebnim sektorjem ter z naložbami v raziskave za izboljšanje tehnologij, ki zajemajo celoten proizvodni proces.
