Izprotiet, kas ir saules enerģija, ziniet katra veida atšķirības un zināt, kas ir visizdevīgākais
Kas ir saules enerģija?
Saules enerģija ir elektromagnētiskā enerģija, kuras avots ir saule. To var pārveidot par siltuma vai elektrisko enerģiju un izmantot dažādos veidos. Divi galvenie saules enerģijas izmantošanas veidi ir elektroenerģijas ražošana un saules ūdens sildīšana.
Elektriskās enerģijas ražošanai tiek izmantotas divas sistēmas: heliotermiskā, kurā apstarošana vispirms tiek pārveidota par siltuma enerģiju un vēlāk par elektrisko enerģiju; un fotoelementi, kuros saules starojums tiek tieši pārveidots par elektrisko enerģiju.
Heliotermiskā enerģija vai koncentrēta saules enerģija (CSP)
Saskaņā ar Kalnrūpniecības un enerģētikas ministrijas sniegto informāciju Brazīlijai ir aptuveni 70% elektriskās matricas, kuras pamatā ir hidrauliskā enerģija, un pēdējā laikā citi enerģijas avoti, piemēram, biomasa, vējš un kodolenerģija, ir saņēmuši stimulus.
- Kas ir hidroelektriskā enerģija?
Ņemot vērā nelabvēlīgos hidroloģiskos apstākļus un arvien ilgākus sausuma periodus, heliotermiskā enerģija ir alternatīva. Vēl jo vairāk, ja mēs uzskatām, ka sausuma periodi ir saistīti ar palielinātu saules potenciālu zemu mākoņu traucējumu un intensīvāka saules starojuma dēļ.
Ir vairāki kolekcionāru veidi, un piemērotā veida izvēle ir atkarīga no pielietojuma. Visbiežāk tiek izmantoti: paraboliskais cilindrs, centrālais tornis un paraboliskais disks.
Kā tas strādā?
Heliotermiskie saules enerģijas kolektori ir ierīces, kas uztver saules starojumu un pārvērš to siltumā, pārnesot šo siltumu uz šķidrumu (gaisu, ūdeni vai eļļu kopumā). Kolektoriem ir atstarojoša virsma, kas tiešo starojumu novirza uz fokusu, kur atrodas uztvērējs. Kad siltums ir absorbēts, šķidrums plūst caur uztvērēju.
Fotoelektriskā saules enerģija
Fotoelektriskā saules enerģija ir tā, kurā saules starojums tiek tieši pārveidots par elektroenerģiju, neizietot caur siltumenerģijas fāzi (kā tas būtu heliotermiskajā sistēmā).
Kā tas strādā?
Fotoelementu elementi (vai saules enerģijas elementi) ir izgatavoti no pusvadītāju materiāliem (parasti silīcija). Kad šūna ir pakļauta gaismai, daļa apgaismotā materiāla elektronu absorbē fotonus (saules daļās esošās enerģijas daļiņas).
Brīvos elektronus pusvadītājs transportē, līdz tos velk elektriskais lauks. Šis elektriskais lauks veidojas zonā, kur materiāli savienojas, elektrisko potenciāla atšķirību dēļ starp šiem pusvadītāju materiāliem. Brīvie elektroni tiek izņemti no saules enerģijas elementiem un ir pieejami izmantošanai elektriskās enerģijas veidā.
Atšķirībā no heliotermiskās sistēmas, fotoelektriskās sistēmas darbībai nav nepieciešams liels saules starojums. Tomēr saražotās enerģijas daudzums ir atkarīgs no mākoņu blīvuma, tāpēc neliels mākoņu skaits var izraisīt mazāku elektroenerģijas ražošanu, salīdzinot ar pilnīgi atvērto durvju dienām.
Konversijas efektivitāti mēra pēc saules starojuma proporcijas uz šūnas virsmas, kas tiek pārveidota par elektrisko enerģiju. Parasti visefektīvākās šūnas nodrošina 25% efektivitāti.
Saskaņā ar Vides ministrijas sniegto informāciju valdība izstrādā fotoelementu saules enerģijas ražošanas projektus, lai apmierinātu lauku un izolētu kopienu enerģijas vajadzības. Šie projekti koncentrējas uz dažām jomām, piemēram: ūdens sūknēšana sadzīves apgādei, apūdeņošanai un zivju audzēšanai; Ielu apgaismojums; kolektīvās lietošanas sistēmas (skolu, veselības centru un sabiedrisko centru elektrifikācija); aprūpe mājās.
Termiskā izmantošana
Vēl viens saules starojuma izmantošanas veids ir termiskā apkure. Termisko apkuri no saules enerģijas var veikt, saules kolektoriem absorbējot saules kolektorus, kurus parasti uzstāda uz ēku un māju jumtiem (pazīstami kā saules paneļi).
Tā kā saules starojuma sastopamība uz zemes virsmas ir maza, ir jāuzstāda daži kvadrātmetri kolektoru.
Saskaņā ar Nacionālās elektroenerģijas aģentūras (Aneel) sniegto informāciju apsildāmā ūdens apgādei trīs līdz četru iedzīvotāju dzīvesvietā nepieciešami 4 m² kolektori. Lai gan pieprasījums pēc šīs tehnoloģijas ir galvenokārt dzīvojamais, interese ir arī no citiem sektoriem, piemēram, sabiedriskām ēkām, slimnīcām, restorāniem un viesnīcām.
Ja jūs interesē saules apkures sistēmas uzstādīšana jūsu mājās, skatiet ceļvedi saules enerģijas uzstādīšanai mājās.
Saules enerģijas priekšrocības un trūkumi?
Saules enerģija tiek uzskatīta par atjaunojamu un neizsīkstošu enerģijas avotu. Atšķirībā no fosilā kurināmā elektroenerģijas ražošanas process no saules enerģijas neizdala sēra dioksīdu (SO2), slāpekļa oksīdus (NOx) un oglekļa dioksīdu (CO2) - visas piesārņojošās gāzes, kas kaitīgi ietekmē cilvēku veselību un tas veicina globālo sasilšanu.
Ir arī pierādīts, ka saules enerģija ir izdevīga salīdzinājumā ar citiem atjaunojamiem avotiem, piemēram, hidraulisko, jo tam ir vajadzīgas mazāk plašas teritorijas nekā hidroelektroenerģijai.
Stimulu saules enerģijai Brazīlijā attaisno tās valsts potenciāls, kurai ir plašas teritorijas ar saules starojumu un kura atrodas netālu no Ekvatora.
Puscietie Brazīlijas ziemeļaustrumu reģioni ir ideāli piemēroti heliotermiskās enerģijas ražošanai, jo tie atbilst augsta saules starojuma un mazu nokrišņu apstākļiem.
Tomēr heliotermiskās enerģijas trūkums ir tāds, ka, neskatoties uz to, ka nav nepieciešamas tik plašas teritorijas kā hidroelektrostacijas, tam tomēr ir vajadzīgas lielas telpas. Tāpēc ir ļoti svarīgi analizēt vispiemērotāko implantācijas vietu, jo tajā būs veģetācijas nomākšana. Turklāt, kā jau minēts, heliotermiskā sistēma nav piemērota visiem reģioniem, jo tiek uzskatīta par diezgan periodisku.
Neatkarība no augstas apstarošanas ir liela fotoelementu sistēmas priekšrocība, kas veicina tās alternatīvu.
Fotoelektriskās enerģijas gadījumā visbiežāk minētie trūkumi ir augstās ieviešanas izmaksas un procesa zemā efektivitāte, kas svārstās no 15% līdz 25%.
Tomēr vēl viens ārkārtīgi svarīgs punkts, kas jāņem vērā fotogalvaniskās sistēmas ražošanas ķēdē, ir sociālekonomiskā ietekme, ko rada izejmateriāls, ko visbiežāk izmanto fotoelementu elementu - silīcija ražošanai.
Silīcija ieguve, tāpat kā jebkura cita ieguves darbība, ietekmē augsni un gruntsūdeņus ieguves zonā. Turklāt ir svarīgi nodrošināt darbiniekiem labus profesionālos apstākļus, lai izvairītos no nelaimes gadījumiem darbā un arodslimību attīstības. Starptautiskā vēža izpētes aģentūra (Iarc) ziņojumā norāda, ka kristāliskais silīcija dioksīds ir vēzis un var hroniski ieelpojot izraisīt plaušu vēzi.
Zinātnes un tehnoloģijas ministrijas ziņojums norāda uz diviem citiem svarīgiem jautājumiem, kas saistīti ar fotoelektrisko sistēmu: paneļu apglabāšana ir pienācīgi jāiznīcina, jo tām var būt toksicitāte; un fotoelementu paneļu pārstrāde arī līdz šim nav sasniegusi apmierinošu līmeni.
Vēl viens svarīgs aspekts ir tas, ka, lai arī Brazīlija ir otra lielākā metāliskā silīcija ražotāja pasaulē, kas ir otrajā vietā pēc Ķīnas, silīcija attīrīšanas tehnoloģija saules līmenī joprojām ir izstrādes stadijā. Nesen identificēta problēma, īpaši heliotermiskajos augos, ir neparedzēta putnu dedzināšana, kas šķērso reģionu.
Tāpēc, lai arī saules enerģija ir atjaunojama un neizdala gāzes, tā tomēr saskaras ar tehnoloģiskiem un ekonomiskiem šķēršļiem. Lai arī daudzsološa, saules enerģija kļūs ekonomiski dzīvotspējīga tikai sadarbojoties valsts un privātajam sektoram un ieguldot pētniecībā, lai uzlabotu ražošanas procesu aptverošās tehnoloģijas, sākot no silīcija attīrīšanas līdz fotoelementu iznīcināšanai.
