13 Avantajele și dezavantajele energiei solare

Să vorbim despre avantajele și dezavantajele energiei solare, care reprezintă o alternativă foarte atractivă pentru utilizarea combustibililor fosili, deoarece are distincția de a fi o energie curată, silențioasă și regenerabilă. Cu toate acestea, ea are încă numeroase limitări, cum ar fi eficiența scăzută și puterea redusă care este generată la nivel mondial.

Utilizarea energiei solare este la fel de veche ca și istoria umană. Totuși, dezvoltarea panourilor solare a început în 1839, când Becquerel a descoperit pentru prima dată efectul fotovoltaic.

Mai târziu, în 1877, efectul fotovoltaic asupra seleniului solid a fost observat de Adams și Day. A fost până în 1883, când Fritz a dezvoltat prima celulă fotovoltaică cu o eficiență mai mică de 1% (Singh, 2013).

Astăzi, panourile solare sunt utilizate într-o gamă largă de aplicații, de la generarea de energie rezidențială pe acoperișuri, până la generarea energiei pe scară medie în instalațiile solare (Jacobson și Delucchi, 2011).

Cu toate acestea, între diferitele tipuri de resurse regenerabile de energie, energia solară este cea mai puțin utilizată, deoarece furnizează doar aproximativ 0,1% din consumul de energie din lume, ceea ce corespunde cu 0,00001% din radiația solară disponibilă (Chen, 2011).

Soarele este cea mai abundentă resursă de energie disponibilă societății umane. Și dacă doar 50% din lumina soarelui din statul New Mexico a fost transformată în energie utilizabilă, ea ar putea satisface toate necesitățile energetice ale Statelor Unite.

Ca urmare a cercetării și dezvoltării intense, utilizarea energiei solare, în special dezvoltarea panourilor solare, se bucură de progrese surprinzător de rapide. Prin urmare, este rezonabil să se aștepte ca, în a doua jumătate a secolului 21, energia solară să devină principala sursă de energie, depășind toate resursele energetice pe bază de combustibili fosili (Chen, 2011).

beneficiu

1 - Curățați energia

Principala atracție a sistemelor de panouri solare (panouri fotovoltaice) este aceea că produc energie electrică fără a afecta mediul, transformând direct o sursă de energie liberă și inepuizabilă, cum ar fi energia solară, în energie electrică.

Diferitele forme de energie solară sunt căldura solară, energia solară fotovoltaică și energia solară termică; acestea oferă o resursă energetică care respectă clima și este foarte abundentă pentru omenire (Singh, 2013).

În plus, energia solară are potențialul de a juca un rol foarte important în reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră, deoarece aproximativ două treimi din emisiile de CO2 generate de combustibilii fosili sunt asociate cu generarea, încălzirea și transportul de energie electrică.

Dacă aceste activități ar fi înlocuite cu energie solară, vor fi produse emisii foarte scăzute de CO2 (MIT, 2005). Panourile solare generează CO2 numai în procesul de elaborare, odată instalate, ele nu mai contaminează, în plus, producția de energie este silențioasă și nu emit deșeuri periculoase.

Energie regenerabilă

Pe măsură ce aprovizionarea mondială a combustibililor fosili scade, există o mare nevoie de surse regenerabile de energie regenerabilă, curate și accesibile, pentru a răspunde cerințelor tot mai mari de energie.

Lumina soarelui este cea mai mare sursă de energie disponibilă. Oferă Pământului mai multă energie în 1 oră din ceea ce se consumă pe planetă într-un an întreg (Barlev et al, 2011). Din acest motiv, energia solară fotovoltaică poate și ar trebui să joace un rol important într-un sistem energetic durabil al viitorului.

Energia solară, împreună cu energia eoliană, reprezintă activitățile regenerabile care au crescut cel mai mult în ultimii ani.

3 - Autonomie

Sistemele de energie solară se caracterizează prin autonomia lor, nu necesită cabluri extinse, deoarece este posibilă deplasarea instalației acolo unde este necesară energia.

De exemplu, am putea instala direct în casa noastră suficiente panouri solare și nu mai aveam nevoie de rețeaua electrică urbană pentru a obține puterea electrică.

Din acest motiv, energia solară fotovoltaică este una dintre tehnologiile-cheie pentru generarea de energie electrică descentralizată pentru casele din întreaga lume și împreună cu alte sisteme de energie regenerabilă reprezintă o opțiune excelentă în zone îndepărtate de a produce niveluri de putere reduse sau medii. .

4- Necesită o întreținere redusă și are o durată lungă de viață

Un alt avantaj este că panourile solare necesită foarte puțină întreținere pentru a funcționa, deoarece odată instalate pot petrece perioade lungi de funcționare fără supraveghere; din când în când, panourile trebuie curățate astfel încât praful acumulat să nu împiedice trecerea luminii.

În plus, durata de viață utilă a panourilor este foarte mare, ceea ce înseamnă că, în ciuda costurilor sale, merită investiția în această tehnologie.

5- Este modular

Datorită faptului că energia solară este modulară, o putem folosi pentru uz personal. Este posibil să începeți cu instalarea unui panou solar și să creșteți capacitatea energetică în timp.

În acest fel sistemul de panouri solare poate fi la fel de mare sau mic, în conformitate cu cerințele fiecărei persoane. Sistemul fotovoltaic poate varia foarte mult în funcție de mărime și de aplicație, de la ceasuri de mână sau calculatoare la clădiri izolate sau nave spațiale

Tipurile de module solare sunt policristalin, monocritalin, strat subțire și covor solar, fiecare tip de modul fiind caracterizat prin diferențe în forma celulelor sale.

Eficiența unui modul fotovoltaic depinde de numărul de panouri solare și de zona pe care o acoperă în interiorul panoului, cu cât este mai mare suprafața acoperită de panoul solar, cu atât va fi generată mai multă energie.

6- Varietate de aplicații

Utilizarea energiei solare este, în general, împărțită în două zone principale, termice și solare. Primul utilizează soarele ca sursă directă de energie termică și este cel mai frecvent utilizat pentru alimentarea cu apă caldă a caselor și a bazinelor de înot.

Sistemul de energie solară încearcă să transforme direct lumina soarelui în electricitate printr-un proces cunoscut sub numele de fotovoltaică. Poate fi folosit pentru aplicații pentru vehicule solare și sisteme solare pentru uz casnic de energie electrică (Singh, 2013).

7- Mai mult și mai accesibil

Tehnologiile asociate sistemelor de energie solară nu sunt încă pe deplin stabilite, astfel încât prețul unei unități de energie generată de un sistem fotovoltaic este mai mare decât costul energiei convenționale furnizate în zonele urbane.

Cu toate acestea, în prezent, costurile pentru energia solară sunt în scădere, iar piețele se extind pentru a facilita o producție mai mare de energie și mai multe progrese tehnologice. În plus, este de așteptat ca costurile să continue să scadă (Singh, 2013).

Furnizarea de energie electrică în zonele cele mai îndepărtate ale orașelor se face din ce în ce mai economic cu ajutorul energiei solare fotovoltaice, deoarece este mai simplă odată cu scăderea prețurilor sistemelor fotovoltaice. Toate acestea implică un rol promițător pentru sistemele de energie solară în viitorul apropiat.

8- Îmbunătățiri tehnologice

Îmbunătățirile recente și continue ale tehnologiilor de generare a energiei solare, împreună cu nevoia de surse regenerabile de energie, au sporit interesul pentru concentrarea energiei termice solare. Un avantaj este că poate stoca caldura și poate face energia semi-disponibilă.

Sistemele concentrate de energie solară utilizează oglinzi sau lentile reflectorizante pentru a focaliza lumina soarelui asupra unui fluid pentru ao încălzi la o temperatură ridicată.

Fluidul încălzit curge de la colector la un motor termic în care o parte din căldură este transformată în electricitate. Unele tipuri de energie solară concentrată permit căldura să fie stocată timp de mai multe ore, astfel încât electricitatea să poată fi produsă noaptea (Jacobson și Delucchi, 2011).

Energia termică stocată poate permite generarea de energie electrică să se extindă la perioade fără resurse solare și să furnizeze energie de rezervă în perioadele de lumină redusă a soarelui care pot fi cauzate de acoperirea cloud.

Mediul de stocare este de obicei o sare topită, care are eficiențe de stocare extrem de ridicate în sistemele demonstrative. (Sioshansi și Denholm, 2010).

dezavantaje

9 - Nu foarte eficient

Majoritatea celulelor fotovoltaice de pe piață sunt fabricate din siliciu și pot fi în principal monocristaline sau policristaline. Primele sunt celule fabricate din foi foarte subțiri tăiate dintr-un singur cristal de siliciu.

Policristalinele sunt celule fabricate dintr-un bloc de cristale de siliciu. Eficiența ambelor tipuri de celule este menținută între 12% și 17% (Hernández și colab., 2015). Aceasta înseamnă că cea mai mare parte a energiei solare este irosită.

Eficiența energiei solare depinde în principal de panourile fotovoltaice care generează energie electrică.

Cu toate acestea, toate elementele sistemului solar contribuie la eficiența acestuia, energia este transformată din soare prin matricea fotovoltaică, regulatoarele, bateria, cablajul și invertorul pentru a furniza sarcina de curent alternativ. În general, sistemele de calitate inferioară au o eficiență mai mică (Singh, 2013).

Condițiile climatice influențează de asemenea eficiența, care depinde de nivelul radiației solare și de temperatură. De exemplu, un nor care trece peste o porțiune de celule solare sau peste un submodul va reduce puterea de ieșire a panourilor solare. În anumite condiții de nor, schimbările pot fi dramatice și rapide (Singh, 2013).

10 - Energie intermitentă

Principalul factor care limitează utilizarea energiei solare este vremea. În timpul nopții sau în zilele foarte tulburi nu ar exista energie sau ar fi foarte puțin.

În plus, această variație a producției de energie, în general, nu coincide cu modelul cererii în același timp cu scară (Delucchi și Jacobson 2011).

Din acest motiv, sistemul solar necesită un sistem de stocare pentru a putea furniza energie în absența soarelui (Singh, 2013)

11 - Nu este suficient

Capacitatea de a genera energie de la panourile solare este foarte scăzută în ceea ce privește utilizarea curentă a energiei. Energia solară reprezintă doar 1% din producția mondială de energie electrică și, în combinație cu alte energii regenerabile ale planetei abia 2% din producția de energie la nivel mondial. Toate planurile solare ale lumii produc aceeași energie ca cea generată de 2 plante de cărbune.

12- Nu sunt aceleași regiuni diferite

Intensitatea de energie care poate fi generata de panouri solare variază în funcție de diferitele regiuni ale lumii, acesta este motivul pentru care un proiect al unei instalații solare la scară ar fi mult mai viabilă este anumite regiuni în care radiația solară este mare (Figura 1 ).

Totuși, depinde și de resursele și politica fiecărei țări. În prezent, Germania este țara cu cea mai mare capacitate de energie solară, cu 38,2 GW, urmând îndeaproape China, Japonia, Statele Unite și Italia. (Beiter, 2015).

13- Impactul asupra mediului

Instalațiile solare de mari dimensiuni se dezvoltă într-un ritm rapid și sunt stabilite pentru a folosi mii sau milioane de hectare de teren. În termeni cantitativi, centralele solare de mari dimensiuni ocupă aproape aceeași suprafață pe kWh ca ciclurile de viață ale centralelor pe bază de cărbune. (Turney și Fthenakis, 2011).

Eliminarea pădurilor pentru a crea spațiu pentru emisiile de CO2 de energie solară cauză semnificativă, aproximativ 36 g de CO2 pe kWh-1, cu toate acestea aceste emisii rămân scăzute în comparație cu emisiile de CO2 de energie electrică pe bază de cărbune ele reprezintă aproximativ 1100 g de CO2 pe kWh-1. (Turney și Fthenakis, 2011).

Construcția unor instalații solare de mari dimensiuni poate avea un impact asupra vieții sălbatice. Proiecte solare în deșertul sud-vestul Statelor Unite au generat controverse din cauza îngrijorarea că există habitat și modificarea ecosistemului, motiv pentru care suprafețe mari de teren deșert din California pot fi excluse de la dezvoltarea energiei solare Unite United (Turney și Fthenakis 2011).

referințe

1. Barlev, D., Vidu, R. și Stroeve, P. (2011). Inovație în energia solară concentrată. Materiale solare și celule solare, 95 (10), 2703-2725.
2. Beiter, P., Brown, A., Heimiller, D., Davidson, C., Denholm, P., Melius, J., ... & Porro, G. (2015). 1. Cartea de date privind energia regenerabilă din 2014.
3. Chen, C. Julian. (2011). Fizica energiei solare. ISBN 978-0-470-64780-6
4. Delucchi, M. A. și Jacobson, M. Z. (2011). Furnizarea tuturor energiilor globale cu energia eoliană, a apei și a energiei solare, Partea a II-a: costuri de fiabilitate, sistem și de transmisie și politici. Politica energetică, 39 (3), 1170-1190.
5. Hernandez, J. M., Alonso, B. D. C., Eva, M. C. V., și Oliver, J. S. (2015). Integrarea sistemelor fotovoltaice de energie solară în clădirea de birouri a ZAE din Germania. Habitat durabil, 2 (2), 59-72.
6. Jacobson, M. Z., & Delucchi, M. A. (2011). Furnizarea tuturor energiilor globale cu energia eoliană, a apei și a energiei solare, Partea I: Tehnologii, resurse energetice, cantități și zone de infrastructură și materiale. Politica energetică, 39 (3), 1154-1169.
7. MIT. Institutul de Tehnologie din Massachusetts, (2005) Caracteristica energiei solare, un studiu Mit Interdiciplinar. ISBN (978-0-928008-9-8). p. 356
8. Singh, G. K. (2013). Producția de energie solară prin tehnologia PV (fotovoltaică): o revizuire. Energie, 53, 1-13.
9. Sioshansi, R. și Denholm, P. (2010). Valoarea concentrării energiei solare și a stocării energiei termice. Tranzacțiile IEEE privind energia durabilă, 1 (3), 173-183.
10. Turney, D., & Fthenakis, V. (2011). Mediu de la instalarea și funcționarea centralelor solare de mari dimensiuni. Recenzii privind energiile regenerabile și durabile, 15 (6), 3261-3270.