Suprasti, kas yra saulės energija, žinoti kiekvieno tipo skirtumus ir žinoti, kuris yra pats naudingiausias
Kas yra saulės energija?
Saulės energija yra elektromagnetinė energija, kurios šaltinis yra saulė. Jis gali būti transformuojamas į šiluminę ar elektros energiją ir pritaikomas įvairiems tikslams. Du pagrindiniai saulės energijos panaudojimo būdai yra elektros energijos gamyba ir saulės vandens šildymas.
Elektros energijai gaminti naudojamos dvi sistemos: helioterminė, kurioje apšvitinimas pirmiausia paverčiamas šilumine, vėliau - elektros energija; ir fotoelektros, kuriose saulės spinduliuotė tiesiogiai paverčiama elektros energija.
Helioterminė energija arba koncentruota saulės energija (CSP)
Kasybos ir energetikos ministerijos duomenimis, Brazilija turi apie 70% savo elektrinės matricos, pagrįstos hidrauline energija, o pastaruoju metu kiti energijos šaltiniai, tokie kaip biomasė, vėjas ir branduolinė energija, yra skatinami.
- Kas yra hidroelektrinė?
Atsižvelgiant į nepalankias hidrologines sąlygas ir vis ilgėjančius sausros laikotarpius, helioterminė energija yra alternatyva. Dar labiau, jei manysime, kad sausros laikotarpiai yra susiję su padidėjusiu saulės potencialu dėl mažų debesų trukdžių ir intensyvesnės saulės spinduliuotės.
Kolektoriai yra kelių tipų, o tinkamo tipo pasirinkimas priklauso nuo taikymo. Dažniausiai naudojami: parabolinis cilindras, centrinis bokštas ir parabolinis diskas.
Kaip tai veikia?
Helioterminiai saulės energijos kolektoriai yra įtaisai, fiksuojantys saulės spinduliuotę ir paverčiantys ją šiluma, perduodant šią šilumą skysčiui (orui, vandeniui ar aliejui apskritai). Kolektoriai turi atspindintį paviršių, nukreipiantį tiesioginę spinduliuotę į židinį, kur yra imtuvas. Absorbavus šilumą, skystis teka per imtuvą.
Fotoelektros saulės energija
Fotovoltinė saulės energija yra ta, kurioje saulės spinduliuotė tiesiogiai transformuojama į elektros energiją, neišeinant iš šilumos energijos fazės (kaip tai būtų helioterminėje sistemoje).
Kaip tai veikia?
Fotoelektros elementai (arba saulės energijos elementai) gaminami iš puslaidininkinių medžiagų (dažniausiai silicio). Kai ląstelė yra veikiama šviesos, dalis apšviestoje medžiagoje esančių elektronų sugeria fotonus (saulės dalyse esančias energijos daleles).
Laisvieji elektronai puslaidininkiu transportuojami tol, kol juos traukia elektrinis laukas. Šis elektrinis laukas susidaro toje vietoje, kur susijungia medžiagos, dėl šių puslaidininkinių medžiagų skirtingo elektrinio potencialo. Laisvieji elektronai yra paimami iš saulės energijos elementų ir gali būti naudojami kaip elektros energija.
Skirtingai nuo helioterminės sistemos, fotovoltinei sistemai funkcionuoti nereikia didelės saulės spinduliuotės. Tačiau sukuriamos energijos kiekis priklauso nuo debesų tankio, todėl mažas debesų skaičius gali sukelti mažesnę elektros energijos gamybą, palyginti su visiškai atviromis dienomis.
Konversijos efektyvumas matuojamas pagal saulės spinduliuotės dalį ląstelės paviršiuje, kuri paverčiama elektros energija. Paprastai efektyviausios ląstelės užtikrina 25% efektyvumą.
Pasak Aplinkos ministerijos, vyriausybė rengia fotoelektros saulės energijos gamybos projektus, kad patenkintų kaimo ir izoliuotų bendruomenių energijos poreikius. Šie projektai skirti kelioms sritims, tokioms kaip: vandens tiekimas buitinėms reikmėms, drėkinimas ir žuvų auginimas; Gatvių apšvietimas; kolektyvinio naudojimo sistemos (mokyklų, sveikatos centrų ir bendruomenės centrų elektrifikavimas); globos namai.
Terminis išnaudojimas
Kitas saulės spindulių panaudojimo būdas yra terminis šildymas. Šiluminis šildymas iš saulės energijos gali būti atliekamas saulės kolektorių absorbcijos būdu, kuris paprastai montuojamas ant pastatų ir namų stogų (vadinamų saulės baterijomis).
Kadangi saulės spindulių dažnis žemės paviršiuje yra mažas, būtina įrengti keletą kvadratinių metrų kolektorių.
Nacionalinės elektros energijos agentūros (Aneel) duomenimis, norint aprūpinti šildomą vandenį trijų – keturių gyventojų gyvenamojoje vietoje, reikia 4 m² kolektorių. Nors šios technologijos paklausa daugiausia yra gyvenamoji vieta, susidomėjimo sulaukia ir kiti sektoriai, pavyzdžiui, viešieji pastatai, ligoninės, restoranai ir viešbučiai.
Jei jus domina saulės šildymo sistemos įrengimas namuose, peržiūrėkite Saulės energijos diegimo namuose vadovą.
Saulės energijos privalumai ir trūkumai?
Saulės energija laikoma atsinaujinančiu ir neišsenkančiu energijos šaltiniu. Skirtingai nei iškastinis kuras, elektros energijos gamyba iš saulės energijos neišskiria sieros dioksido (SO2), azoto oksidų (NOx) ir anglies dioksido (CO2) - visos teršiančios dujos, turinčios kenksmingą poveikį žmonių sveikatai ir tai prisideda prie globalinio atšilimo.
Taip pat įrodyta, kad saulės energija yra naudinga, palyginti su kitais atsinaujinančiais šaltiniais, pavyzdžiui, hidrauliniais, nes tam reikia mažiau ploto nei hidroelektrinių.
Paskata saulės energijai Brazilijoje pateisinama šalies, turinčios didelius plotus, kuriuose saulės spinduliavimas, plitimu ir yra netoli Pusiaujo, potencialo.
Pusiau sausringi šiaurės rytų Brazilijos regionai yra idealūs helioterminei energijai gaminti, nes jie atitinka didelės saulės spinduliuotės ir nedaug kritulių sąlygas.
Tačiau helioterminės energijos trūkumas yra tas, kad, nors jai nereikia tiek plataus ploto kaip hidroelektrinės užtvankos, vis tiek reikia didelių erdvių. Todėl labai svarbu išanalizuoti tinkamiausią vietą implantacijai, nes bus slopinama augmenija. Be to, kaip jau minėta, helioterminė sistema nėra tinkama visiems regionams, nes ji laikoma gana pertraukiama.
Nepriklausomybė nuo didelio apšvitinimo yra didelis fotoelektros sistemos privalumas, kuris prisideda prie jos alternatyvos.
Fotovoltinės energijos atveju dažniausiai minimas trūkumas yra didelės įgyvendinimo išlaidos ir mažas proceso efektyvumas, kuris svyruoja nuo 15% iki 25%.
Tačiau dar vienas nepaprastai svarbus momentas, į kurį reikia atsižvelgti fotovoltinės sistemos gamybos grandinėje, yra socialinis ir aplinkos poveikis, kurį sukelia žaliava, dažniausiai naudojama fotovoltinėms ląstelėms sudaryti, silicis.
Silicio kasyba, kaip ir bet kuri kita kasybos veikla, turi įtakos dirvožemiui ir požeminiam vandeniui gavybos srityje. Be to, norint išvengti nelaimingų atsitikimų darbe ir susirgimų profesinėmis ligomis, darbuotojams turi būti sudarytos geros profesinės sąlygos. Tarptautinė vėžio tyrimų agentūra (Iarc) pranešime nurodo, kad kristalinis silicio dioksidas yra vėžinis ir chroniškai įkvėpus gali sukelti plaučių vėžį.
Mokslo ir technologijos ministerijos ataskaitoje nurodomi dar du svarbūs dalykai, susiję su fotoelektros sistema: plokščių šalinimas turi būti tinkamai pašalintas, nes jie gali sukelti toksiškumą; fotovoltinių plokščių perdirbimas taip pat iki šiol nepasiekė patenkinamo lygio.
Kitas svarbus momentas yra tas, kad nors Brazilija yra antra pagal dydį metalinio silicio gamintoja pasaulyje, nusileidžianti tik Kinijai, silicio valymo saulės lygiu technologija vis dar kuriama. Neseniai nustatyta problema, ypač helioterminiuose augaluose, yra netyčinis per regioną einančių paukščių deginimas.
Todėl nors saulės energija yra atsinaujinanti ir neišmeta dujų, ji vis tiek susiduria su technologinėmis ir ekonominėmis kliūtimis. Nors perspektyvi, saulės energija taps ekonomiškai perspektyvi tik bendradarbiaujant viešajam ir privačiam sektoriams ir investuojant į mokslinius tyrimus siekiant tobulinti technologijas, apimančias gamybos procesą, pradedant silicio valymu ir baigiant fotovoltinių elementų šalinimu.
