lovesouthernsocial.com

Фотоелектрична чи теплова енергія? Зрозумійте все про відмінності між ними та знайдіть найбільш підходящий тип для вашого випадку

Зображення Vivint Solar у Unsplash

Нафта та вугілля є широко використовуваними джерелами енергії, але надзвичайно забруднюють довкілля. Таким чином, прагнучи об’єднати енергоефективність і низький вплив на планету, все частіше шукається використання відновлюваних джерел енергії. У цьому середовищі сонячна енергія виділяється і все більше досліджується, як для виробництва в бізнес-секторі, так і в житлових системах.

Що таке сонячна енергія?

Сонячна енергія - це електромагнітна енергія, джерелом якої є сонце. З цієї причини він вважається стійким і чистим джерелом енергії, яке не утворює відходів, крім компонентів комплекту, а також приносить екологічні переваги з точки зору зменшення викидів парникових газів.

Його можна перетворювати в теплову або електричну енергію і застосовувати для різних цілей. Двома основними способами використання сонячної енергії є виробництво електроенергії та сонячне нагрівання води.

Для виробництва електричної енергії використовуються дві системи: геліотермічна, при якій випромінювання спочатку перетворюється в теплову енергію, а потім в електричну (використовується переважно на електростанціях і, отже, обговорюватися не буде); і фотоелектричні, в яких сонячне випромінювання безпосередньо перетворюється в електричну енергію. Сонячна теплова енергія, у свою чергу, одержується шляхом захоплення електромагнітного випромінювання з наступним перетворенням його в теплоту, тобто в теплову енергію. Завдяки цьому забезпечується підігрів води в житлових, будівельних і комерційних системах.

Нижче ви можете знайти короткий опис характеристик та відмінностей між двома основними видами сонячної енергії для будинків: фотоелектричною енергією та тепловою енергією.

Фотовольтаїка

Концепція фотоелектричної енергії — це генерація електричної енергії нетрадиційним способом, тобто за допомогою сонячного випромінювання, без необхідності проходження фази теплової енергії.

Як і в геліотермічній, у фотоелектричній сонячній енергетичній системі є кілька моделей колекторів (або сонячних панелей), які мають більшу чи меншу енергоефективність. Найпоширенішими є монокристалічні, полікристалічні та тонкоплівкові.

Основними компонентами фотоелектричної енергетичної системи є панелі, несуча конструкція, контролери заряду, інвертори та батареї.

Не забудьте переконатися, що використовувані компоненти сертифіковані Національним інститутом метрології, якості та технологій (Inmetro), який запровадив Постанову № 357 у 2014 році з метою встановлення правил для генеруючого обладнання.

Термін окупності змінний і залежить від кількості енергії, необхідної нерухомості. Незважаючи на це, перевага домашньої системи пов’язана з тим, скільки користувач може заощадити: після досягнення терміну окупності рахунок за електроенергію більше не потрібно буде оплачувати.

Як це працює?

Сонячні панелі або панелі - це системи генерації мікроенергії, що складаються з фотоелементів. Набір панелей утворює сонячний модуль. Фотоелементи виготовляються з напівпровідникових матеріалів, таких як кремній. Коли пластинчаста клітина піддається впливу світла і захоплює її енергію, частина електронів в освітленому матеріалі поглинає фотони (енергетичні частинки, присутні в сонячному світлі).

Вільні електрони транспортуються в потоці напівпровідником до тих пір, поки їх не притягне електричне поле, яке утворюється в ділянці з’єднання матеріалів за рахунок різниці електричних потенціалів, існуючої між цими напівпровідниковими матеріалами. Вільні електрони потім виймаються з сонячного елемента і стають доступними для використання в якості електричної енергії.

На відміну від геліотермальної системи, фотоелектрична система не потребує високої сонячної радіації для своєї роботи. Однак кількість виробленої енергії залежить від щільності хмар, тому мала кількість хмар може призвести до більшого виробництва електроенергії в порівнянні з днями повністю відкритого неба через явище відбиття сонячного світла.

Ефективність перетворення вимірюється часткою сонячної радіації, що падає на поверхню клітини, яка перетворюється в електричну енергію. В даний час найбільш ефективні клітини забезпечують близько 25% ККД.

Наразі уряд розробляє проекти виробництва фотоелектричної енергії, щоб задовольнити потреби в енергії сільських та ізольованих громад, повідомляє Мінприроди. Ці проекти зосереджені на таких сферах, як:

• Перекачування води для побутового водопостачання;
• Зрошення та рибництво;
• Вуличне освітлення;
• Системи колективного користування (електрифікація шкіл, медпунктів та будинків культури);
• Догляд на дому.

Також існують два різних типи фотоелектричних систем: ті, що підключені до мережі (на сітці або сітка краватка) або ізольовані від мережі (поза мережею або самозайнятий). Однією з головних відмінностей між ними є склад комплекту, так як перший не має накопичувачів енергії, тобто не вимагає використання акумулятора і контролера заряду. Ще одна важлива відмінність між ними полягає в тому, що перший необхідно підключати до звичайної електромережі, а другий можна встановити в більш віддалених регіонах.

Для систем, підключених до мережі, Закон 10,438/02 передбачає економічні вигоди у вигляді енергетичних кредитів для тих, хто виробляє у власному будинку більше енергії, ніж вони потребують, тобто негайну економію грошей, пов’язану з оплатою. рахунка за електроенергію за ті місяці, коли резиденція виробляє менше енергії, ніж їй потрібно.

На жаль, у Бразилії все ще існує мало стимулів і фінансових ліній для цього типу енергії, які все ще важкодоступні та малопридатні. Очікується, що зі зростанням споживання фотоелектричних енергетичних систем з’являться більш застосовні та доступні стимули для спільного житла.

Теплова експлуатація

Ще один спосіб скористатися перевагами сонячного випромінювання – термічний обігрів. Теплове опалення може здійснюватися шляхом поглинання сонячного світла колекторами, які зазвичай встановлюються на дахах будівель, кондомініумів та житлових будинків.

Оскільки падіння сонячної радіації на земну поверхню невелике, необхідно встановити декілька квадратних метрів колекторів. Кожна модель колектора (який може бути відкритим, закритим або вакуумним трубчастим) має характерну енергоефективність і може нагрівати воду до певних температур. Тому завжди є більш підходяща модель, залежно від передбачуваного використання нагрітої води (яка може бути для ванн, басейнів, опалення приміщень тощо).

За даними Національного агентства електроенергетики (Aneel), для забезпечення постачання підігрітою водою в будинку з трьома-чотирма мешканцями необхідно 4 м² колекторів. Незважаючи на те, що попит на цю технологію є переважно житловим, існує також інтерес з боку комерційного сектору, такого як громадські будівлі, лікарні, ресторани, готелі та інші компанії.

Термін окупності інвестицій в сонячну теплову енергію має тенденцію змінюватися, зазвичай в інтервалі від 18 до 36 місяців. Термін експлуатації сонячного обігрівача оцінюється приблизно в 240 місяців, що робить систему дуже вигідною та економічною.

Як це працює?

Принцип роботи термічного використання простий: поверхня панелі має ребра з міді або алюмінію, зазвичай пофарбовані в темний колір для кращого поглинання сонячного випромінювання. Таким чином, ці плавники вловлюють сонячне випромінювання і перетворюють його в тепло. Тепло поглинається рідиною, що знаходиться всередині панелей (зазвичай водою), яка потім транспортується насосом через ізольовані труби, поки не досягне резервуара для гарячої води (теплового резервуара або бойлера).

Бак для гарячої води виготовлений з ізоляційного матеріалу, який запобігає охолодженню води і забезпечує її приємну температуру навіть в періоди без сонця.

Які плюси і мінуси сонячної енергії?

Сонячна енергія вважається відновлюваним і невичерпним джерелом енергії. На відміну від викопного палива, процес виробництва електроенергії з сонячної енергії не виділяє двоокису сірки (SO2), оксидів азоту (NOx) та вуглекислого газу (CO2) – усіх забруднюючих газів, які згубно впливають на здоров’я людини та сприяють глобальному потеплінню.

Сонячна енергія також вигідна в порівнянні з іншими відновлюваними джерелами, такими як гідравліка, оскільки вимагає менших площ. Крім того, сонячна енергетика має швидкий, швидкий монтаж і абсолютно безшумну систему.

Заохочення сонячної енергетики в Бразилії виправдовується потенціалом країни, яка має великі території з падаючою сонячною радіацією і знаходиться близько до екватора. Згідно з Рада зеленого будівництва (GBC Brasil), ще однією перевагою встановлення сонячної енергетики є оцінка нерухомості (до 30%).

У випадку фотоелектричної енергії найбільш часто згадуваним недоліком є ​​її реалізація, яка все ще є відносно дорогою. Крім вартості, існує ще й низька ефективність процесу, яка коливається від 15% до 25%. Однак ще одним надзвичайно важливим моментом, який слід враховувати у виробничому ланцюжку фотоелектричної системи, є соціальний та екологічний вплив, спричинений сировиною, що найчастіше використовується у виробництві фотоелектричних елементів, — кремнієм.

Видобуток кремнію, як і будь-яка інша видобувна діяльність, впливає на ґрунт і підземні води району видобутку. Крім того, важливо, щоб працівникам були забезпечені хороші умови праці, щоб уникнути нещасних випадків на виробництві та розвитку захворювань. Міжнародне агентство з дослідження раку (IARC) зазначає, що кристалічний кремнезем є канцерогенним і може викликати рак легенів при хронічному вдиханні.

У звіті Міністерства науки і технологій зазначено ще два важливі моменти, пов'язані з фотоелектричною системою: утилізацію панелей необхідно належним чином утилізувати, оскільки вони представляють потенційну токсичність; а переробка фотоелектричних панелей поки що не досягла задовільного рівня.

Іншим важливим моментом є те, що, незважаючи на те, що Бразилія є великим виробником металевого кремнію, технологія очищення кремнію на сонячному рівні все ще знаходиться на стадії розробки. Тому сонячна енергія, навіть будучи відновлюваною і не виділяє газів, все ще стикається з технологічними та економічними перешкодами. Незважаючи на перспективність, сонячна енергетика стане економічно вигідною, з зниженням ціни лише за умови співпраці між державним і приватним секторами та за рахунок інвестицій у дослідження для вдосконалення технологій, які охоплюють весь виробничий процес.