Κατανοήστε τι είναι η ηλιακή ενέργεια, μάθετε τις διαφορές κάθε τύπου και μάθετε ποια είναι η πιο συμφέρουσα
Τι είναι η ηλιακή ενέργεια;
Η ηλιακή ενέργεια είναι ηλεκτρομαγνητική ενέργεια της οποίας η πηγή είναι ο ήλιος. Μπορεί να μετατραπεί σε θερμική ή ηλεκτρική ενέργεια και να εφαρμοστεί σε διαφορετικές χρήσεις. Οι δύο κύριοι τρόποι αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας είναι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και ηλιακής θέρμανσης νερού.
Για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, χρησιμοποιούνται δύο συστήματα: το ηλιοθερμικό, στο οποίο η ακτινοβολία μετατρέπεται πρώτα σε θερμική ενέργεια και αργότερα σε ηλεκτρική ενέργεια. και φωτοβολταϊκά, στα οποία η ηλιακή ακτινοβολία μετατρέπεται απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια.
Ηλιοθερμική ενέργεια ή συγκεντρωμένη ηλιακή ενέργεια (CSP)
Σύμφωνα με το Υπουργείο Ορυχείων και Ενέργειας, η Βραζιλία διαθέτει περίπου το 70% της ηλεκτρικής μήτρας της με βάση την υδραυλική ενέργεια, και πιο πρόσφατα άλλες πηγές ενέργειας, όπως η βιομάζα, η αιολική και η πυρηνική ενέργεια έχουν λάβει κίνητρα.
- Τι είναι η υδροηλεκτρική ενέργεια;
Λόγω των δυσμενών υδρολογικών συνθηκών, με αυξανόμενες παρατεταμένες περιόδους ξηρασίας, η ηλιοθερμική ενέργεια εμφανίζεται ως εναλλακτική λύση. Ακόμη περισσότερο αν θεωρήσουμε ότι οι περίοδοι ξηρασίας σχετίζονται με αυξημένο ηλιακό δυναμικό λόγω χαμηλής παρέμβασης στο νέφος και πιο έντονης ηλιακής ακτινοβολίας.
Υπάρχουν διάφοροι τύποι συλλεκτών και η επιλογή του κατάλληλου τύπου εξαρτάται από την εφαρμογή. Τα πιο χρησιμοποιημένα είναι: ο παραβολικός κύλινδρος, ο κεντρικός πύργος και ο παραβολικός δίσκος.
Πως δουλεύει?
Οι ηλιοθερμικοί ηλιακοί συλλέκτες είναι συσκευές που συλλαμβάνουν την ηλιακή ακτινοβολία και τη μετατρέπουν σε θερμότητα, μεταφέροντας αυτή τη θερμότητα σε ένα υγρό (γενικά αέρας, νερό ή λάδι). Οι συλλέκτες έχουν μια ανακλαστική επιφάνεια, η οποία κατευθύνει την άμεση ακτινοβολία σε μια εστίαση, όπου βρίσκεται ένας δέκτης. Μόλις απορροφηθεί η θερμότητα, το ρευστό ρέει μέσω του δέκτη.
Φωτοβολταϊκή ηλιακή ενέργεια
Η φωτοβολταϊκή ηλιακή ενέργεια είναι εκείνη στην οποία η ηλιακή ακτινοβολία μεταμορφώνεται άμεσα σε ηλεκτρική ενέργεια, χωρίς να περάσει από τη φάση θερμικής ενέργειας (όπως θα ήταν στο ηλιοθερμικό σύστημα)
Πως δουλεύει?
Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία (ή τα κύτταρα ηλιακής ενέργειας) κατασκευάζονται από υλικά ημιαγωγών (συνήθως πυρίτιο). Όταν το κελί εκτίθεται σε φως, μέρος των ηλεκτρονίων στο φωτισμένο υλικό απορροφά φωτόνια (σωματίδια ενέργειας που υπάρχουν στο φως του ήλιου).
Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια μεταφέρονται από τον ημιαγωγό έως ότου τραβηχτούν από ένα ηλεκτρικό πεδίο. Αυτό το ηλεκτρικό πεδίο σχηματίζεται στην περιοχή όπου τα υλικά ενώνονται, λόγω της διαφοράς στο ηλεκτρικό δυναμικό μεταξύ αυτών των υλικών ημιαγωγών. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια λαμβάνονται από τα κύτταρα ηλιακής ενέργειας και διατίθενται για χρήση με τη μορφή ηλεκτρικής ενέργειας.
Σε αντίθεση με το ηλιοθερμικό σύστημα, το φωτοβολταϊκό σύστημα δεν απαιτεί υψηλή ηλιακή ακτινοβολία για να λειτουργήσει. Ωστόσο, η ποσότητα της παραγόμενης ενέργειας εξαρτάται από την πυκνότητα των νεφών, έτσι ώστε ένας μικρός αριθμός νεφών μπορεί να οδηγήσει σε λιγότερη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε σύγκριση με εντελώς ανοιχτές ημέρες.
Η απόδοση μετατροπής μετράται από το ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια του κυττάρου που μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Συνήθως, τα πιο αποτελεσματικά κύτταρα παρέχουν αποδοτικότητα 25%.
Σύμφωνα με το Υπουργείο Περιβάλλοντος, η κυβέρνηση αναπτύσσει φωτοβολταϊκά έργα παραγωγής ηλιακής ενέργειας για την κάλυψη των ενεργειακών απαιτήσεων των αγροτικών και απομονωμένων κοινοτήτων. Τα έργα αυτά επικεντρώνονται σε ορισμένους τομείς όπως: άντληση νερού για οικιακή τροφοδοσία, άρδευση και ιχθυοκαλλιέργεια. Φωτισμός δρόμου συστήματα συλλογικής χρήσης (ηλεκτροδότηση σχολείων, κέντρων υγείας και κοινοτικών κέντρων) · κατ 'οίκον φροντίδα.
Θερμική εκμετάλλευση
Ένας άλλος τρόπος χρήσης της ηλιακής ακτινοβολίας είναι η θερμική θέρμανση. Η θερμική θέρμανση από ηλιακή ενέργεια μπορεί να γίνει μέσω μιας διαδικασίας απορρόφησης του ηλιακού φωτός από συλλέκτες, οι οποίοι συνήθως εγκαθίστανται στις στέγες κτιρίων και σπιτιών (γνωστά ως ηλιακοί συλλέκτες).
Καθώς η συχνότητα της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της γης είναι χαμηλή, είναι απαραίτητο να εγκατασταθούν λίγα τετραγωνικά μέτρα συλλεκτών.
Σύμφωνα με την Εθνική Υπηρεσία Ηλεκτρικής Ενέργειας (Aneel), για την παροχή θερμαινόμενου νερού σε κατοικία τριών έως τεσσάρων κατοίκων, απαιτούνται 4 m² συλλεκτών. Αν και η ζήτηση για αυτήν την τεχνολογία είναι κυρίως οικιστική, υπάρχει επίσης ενδιαφέρον από άλλους τομείς, όπως δημόσια κτίρια, νοσοκομεία, εστιατόρια και ξενοδοχεία.
Εάν ενδιαφέρεστε να εγκαταστήσετε ένα ηλιακό σύστημα θέρμανσης στο σπίτι σας, ανατρέξτε στον Οδηγό για την εγκατάσταση ηλιακής ενέργειας στο σπίτι.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της ηλιακής ενέργειας;
Η ηλιακή ενέργεια θεωρείται ανανεώσιμη και ανεξάντλητη πηγή ενέργειας. Σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα, η διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ηλιακή ενέργεια δεν εκπέμπει διοξείδιο του θείου (SO2), οξείδια του αζώτου (NOx) και διοξείδιο του άνθρακα (CO2) - όλα τα ρυπογόνα αέρια με επιβλαβείς επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία και αυτό συμβάλλει στην υπερθέρμανση του πλανήτη.
Η ηλιακή ενέργεια αποδεικνύεται επίσης πλεονεκτική σε σύγκριση με άλλες ανανεώσιμες πηγές, όπως η υδραυλική, καθώς απαιτεί λιγότερο εκτεταμένες περιοχές από την υδροηλεκτρική.
Το κίνητρο για ηλιακή ενέργεια στη Βραζιλία δικαιολογείται από το δυναμικό της χώρας, η οποία έχει μεγάλες περιοχές με προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία και βρίσκεται κοντά στον ισημερινό.
Οι ημι-άνυδρες περιοχές της βορειοανατολικής Βραζιλίας είναι ιδανικές για την παραγωγή ηλιοθερμικής ενέργειας, καθώς πληρούν τις συνθήκες υψηλής ηλιακής ακτινοβολίας και χαμηλής βροχόπτωσης
Ωστόσο, το μειονέκτημα της ηλιοθερμικής ενέργειας είναι ότι, παρά το γεγονός ότι δεν απαιτεί περιοχές τόσο εκτεταμένες όσο υδροηλεκτρικά φράγματα, εξακολουθεί να απαιτεί μεγάλους χώρους. Επομένως, είναι ζωτικής σημασίας να αναλυθεί η καταλληλότερη τοποθεσία για εμφύτευση, καθώς θα υπάρξει καταστολή της βλάστησης. Επιπλέον, όπως έχει ήδη αναφερθεί, το ηλιοθερμικό σύστημα δεν είναι κατάλληλο για όλες τις περιοχές, καθώς θεωρείται αρκετά διαλείπον.
Η μη εξάρτηση από την υψηλή ακτινοβολία είναι ένα μεγάλο πλεονέκτημα του φωτοβολταϊκού συστήματος, το οποίο συμβάλλει στο να γίνει μια εναλλακτική λύση.
Στην περίπτωση της φωτοβολταϊκής ενέργειας, το πιο συχνά αναφερόμενο μειονέκτημα είναι το υψηλό κόστος εφαρμογής και η χαμηλή απόδοση της διαδικασίας, η οποία κυμαίνεται από 15% έως 25%.
Ωστόσο, ένα άλλο εξαιρετικά σημαντικό σημείο που πρέπει να ληφθεί υπόψη στην αλυσίδα παραγωγής του φωτοβολταϊκού συστήματος είναι η κοινωνικοπεριβαλλοντική επίπτωση που προκαλείται από την πρώτη ύλη που χρησιμοποιείται συνήθως για τη σύνθεση φωτοβολταϊκών κυττάρων, πυριτίου.
Η εξόρυξη πυριτίου, όπως κάθε άλλη δραστηριότητα εξόρυξης, έχει επιπτώσεις στο έδαφος και στα υπόγεια ύδατα στην περιοχή εξόρυξης. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να παρέχονται στους εργαζόμενους καλές επαγγελματικές συνθήκες προκειμένου να αποφεύγονται τα εργατικά ατυχήματα και η ανάπτυξη επαγγελματικών ασθενειών. Ο Διεθνής Οργανισμός Έρευνας για τον Καρκίνο (Iarc) επισημαίνει, σε μια έκθεση, ότι η κρυσταλλική σίλικα είναι καρκινική και μπορεί να προκαλέσει καρκίνο του πνεύμονα όταν εισπνέεται χρόνια.
Η έκθεση του Υπουργείου Επιστήμης και Τεχνολογίας επισημαίνει δύο άλλα σημαντικά σημεία που σχετίζονται με το φωτοβολταϊκό σύστημα: η απόρριψη των πλαισίων πρέπει να απορριφθεί κατάλληλα, καθώς έχουν πιθανότητα τοξικότητας. και η ανακύκλωση φωτοβολταϊκών πάνελ δεν έχει φτάσει ακόμη σε ικανοποιητικό επίπεδο.
Ένα άλλο σημαντικό σημείο είναι ότι, αν και η Βραζιλία είναι ο δεύτερος μεγαλύτερος παραγωγός μεταλλικού πυριτίου στον κόσμο, δεύτερος μετά την Κίνα, η τεχνολογία για τον καθαρισμό του πυριτίου στο ηλιακό επίπεδο βρίσκεται ακόμη στο στάδιο της ανάπτυξης. Ένα πρόσφατα αναγνωρισμένο πρόβλημα, ειδικά σε ηλιοθερμικά φυτά, είναι η ακούσια καύση πτηνών που περνούν από την περιοχή.
Επομένως, παρόλο που είναι ανανεώσιμο και δεν εκπέμπει αέρια, η ηλιακή ενέργεια εξακολουθεί να αντιμετωπίζει τεχνολογικά και οικονομικά εμπόδια. Αν και πολλά υποσχόμενο, η ηλιακή ενέργεια θα καταστεί οικονομικά βιώσιμη μόνο μέσω της συνεργασίας μεταξύ δημόσιου και ιδιωτικού τομέα, και με επενδύσεις στην έρευνα για τη βελτίωση τεχνολογιών που περιλαμβάνουν τη διαδικασία παραγωγής, από τον καθαρισμό πυριτίου έως τη διάθεση φωτοβολταϊκών κυττάρων.
