Solcelle- eller termisk energi? Forstå alt om forskellene mellem dem og kend den type, der passer bedst til din sag
Vivint Solar i Unsplash-billede
Olie og kul er meget anvendte energikilder, men de er ekstremt forurenende. Således søges det i stigende grad at søge at forene energieffektivitet og lave påvirkninger på planeten. I dette miljø har solenergi skilt sig ud og udforskes i stigende grad både til produktion i erhvervssektoren og i boligsystemer.
Hvad er solenergi?
Solenergi er elektromagnetisk energi, hvis kilde er solen. Af denne grund betragtes det som en kilde til bæredygtig og ren energi, der ikke producerer rester ud over komponenterne i sættet og stadig medfører miljømæssige fordele med hensyn til reduktion af drivhusgasemissioner.
Det kan omdannes til termisk eller elektrisk energi og anvendes i forskellige anvendelser. De to vigtigste måder at udnytte solenergi på er produktion af elektricitet og opvarmning af solvand.
Til produktion af elektrisk energi anvendes to systemer: det heliotermiske, hvor strålingen omdannes først til termisk energi og senere til elektrisk energi (bruges hovedsageligt i kraftværker og vil derfor ikke blive behandlet); og solceller, hvor solstråling omdannes direkte til elektrisk energi. Solenergi opnås igen ved at indfange elektromagnetisk stråling efterfulgt af dens omdannelse til varme, det vil sige til termisk energi. Med dette leverer det vandopvarmning i boliger, bygninger og kommercielle systemer.
Nedenfor kan du finde et resumé af karakteristika og forskelle mellem de to hovedtyper af solenergi til ophold: solcelleanlæg og termisk energi.
Solceller
Fotovoltaisk energi har begrebet generering af elektricitet på en ukonventionel måde, det vil sige gennem solstråling, uden at den behøver at gå gennem den termiske energifase.
Som i heliotermen er der i det solcelleanlæg solenergisystem flere modeller af samlere (eller solpaneler), der har større eller mindre energieffektivitet. De mest almindelige er monokrystallinske, polykrystallinske og tynde film.
Hovedkomponenterne i et fotovoltaisk energisystem er paneler, understøtningsstruktur, ladestyring, omformere og batterier.
Husk at sikre, at de anvendte komponenter er certificeret af National Institute of Metrology, Quality and Technology (Inmetro), som gennemførte gennemførelsen af bekendtgørelse nr. 357 i 2014 med det formål at opstille regler for produktionsudstyret Solceller.
Investeringsafkastet er variabelt og afhænger af den mængde energi, som ejendommen har brug for. På trods af dette er fordelen ved hjemmesystemet relateret til, hvor meget brugeren kan spare: når returtiden er nået, skal energiregningen ikke længere betales.
Hvordan det virker?
Solpaneler eller paneler er mikrogenerationssystemer sammensat af solceller. Et sæt paneler danner et solmodul. Solceller er lavet af halvledermaterialer, såsom silicium. Når en pladecelle udsættes for lys og fanger dens energi, absorberer en del af elektronerne i det oplyste materiale fotoner (energipartikler til stede i sollys).
De frie elektroner transporteres i strøm af halvlederen, indtil de trækkes af et elektrisk felt, der dannes i materialets samlingsområde ved en forskel i elektrisk potentiale mellem disse halvledermaterialer. De frie elektroner tages derefter ud af solcellen og stilles til rådighed til brug i form af elektrisk energi.
I modsætning til det heliotermiske system kræver det fotovoltaiske system ikke høj solstråling til dets drift. Imidlertid afhænger mængden af genereret energi af skyernes tæthed, så et lavt antal skyer kan resultere i en større produktion af elektricitet sammenlignet med dage med helt åben himmel på grund af fænomenet refleksion af sollys.
Konverteringseffektivitet måles ved andelen af solstråling på celleoverfladen, der omdannes til elektrisk energi. I øjeblikket giver de mest effektive celler ca. 25% effektivitet.
I øjeblikket udvikler regeringen solceller til energiproduktion til at imødekomme energibehovene i landdistrikter og isolerede samfund, ifølge miljøministeriet. Disse projekter fokuserer på områder som:
- Pumpevand til husholdningsforsyning;
- Kunstvanding og fiskeopdræt;
- Gadebelysning;
- Systemer til kollektiv brug (elektrificering af skoler, sundhedscentre og samfundscentre);
- Hjemmepleje.
Der er også to forskellige typer solcelleanlæg: dem, der er tilsluttet nettet ( on-grid eller grid-tie ) eller isoleret fra grid ( off-grid eller autonomt). En af de største forskelle mellem dem er sammensætningen af sættet, hvoraf den første ikke har enheder til lagring af energi, det vil sige, det kræver ikke brug af batteriet og opladningsregulatoren. En anden vigtig forskel mellem dem er, at den første skal forbindes til det konventionelle strømfordelingsnetværk, mens den anden kan installeres i mere fjerntliggende regioner.
For systemer, der er tilsluttet netværket, giver lov 10.438 / 02 økonomiske fordele i form af energikreditter til dem, der i deres eget hjem producerer mere energi, end de kræver, det vil sige øjeblikkelige besparelser i penge, der ville være relateret til betalingen af elregningen for de måneder, hvor boligen genererer mindre energi, end den har brug for.
Desværre er der stadig få incitamenter og finansieringslinjer for denne type energi i Brasilien, som stadig er svære at få adgang til og har ringe anvendelighed. Det forventes, at med stigningen i forbruget af solcelleanlæg vil der komme mere anvendelige og tilgængelige incitamenter til fælles boliger.
Termisk udnyttelse
En anden måde at udnytte solstråling på er termisk opvarmning. Termisk opvarmning kan ske gennem en proces med absorption af sollys fra samlere, som normalt installeres på taget af bygninger, ejerlejligheder og boliger.
Da forekomsten af solstråling på jordoverfladen er lav, er det nødvendigt at installere et par kvadratmeter samlere. Hver solfangermodel (som kan være åben, lukket eller vakuumrørformet) har en karakteristisk energieffektivitet og kan opvarme vand til specifikke temperaturer. Derfor er der altid en mere passende model, afhængigt af hensigten med at anvende det opvarmede vand (som blandt andet kan være til badning, svømmebassiner, rumopvarmning).
Ifølge National Electric Energy Agency (Aneel) kræves der 4 m² samlere for at levere den opvarmede vandforsyning i en bolig på tre til fire beboere. Selvom efterspørgslen efter denne teknologi overvejende er bolig, er der også den kommercielle sektors interesse som offentlige bygninger, hospitaler, restauranter, hoteller og andre virksomheder.
Tilbagebetalingstiden for investeringen i termisk solenergi har en tendens til at variere, hvilket normalt sker i et interval mellem 18 og 36 måneder. En solvarmeres levetid anslås til ca. 240 måneder, hvilket gør systemet meget fordelagtigt og økonomisk.
Hvordan det virker?
Arbejdsprincippet for termisk udnyttelse er simpelt: paneloverfladen har finner fremstillet af kobber eller aluminium, der almindeligvis er malet i en mørk farve for større absorption af solstråling. Således fanger disse finner solstråling og omdanner den til varme. Varmen absorberes af væsken til stede inde i panelerne (normalt vand), som derefter transporteres ved pumpning gennem isolerede rør, indtil den når varmtvandsbeholderen (termisk tank eller kedel).
Varmtvandsbeholderen er sammensat af isoleringsmateriale, som forhindrer vandet i at køle ned og gør det muligt at tilføre det ved en behagelig temperatur, selv i perioder uden sol.
Hvad er fordele og ulemper ved solenergi?
Solenergi betragtes som en vedvarende og uudtømmelig energikilde. I modsætning til fossile brændstoffer udsender processen med at generere elektricitet fra solenergi ikke svovldioxid (SO2), nitrogenoxider (NOx) og kuldioxid (CO2) - alt forurenende gasser med skadelige virkninger på menneskers sundhed. og det bidrager til global opvarmning.
Solenergi viser sig også at være fordelagtig sammenlignet med andre vedvarende kilder, såsom hydraulisk, da det kræver mindre omfattende områder. Derudover har solenergi hurtig, hurtig installation og et helt lydløst system.
Tilskyndelsen til solenergi i Brasilien er begrundet i landets potentiale, der har store områder med indfaldende solstråling og er tæt på ækvator. Ifølge Green Building Council (GBC Brasil) er en anden fordel ved installation af solenergi værdiansættelse af fast ejendom (bæredygtige ejendomme vurderes til op til 30%).
I tilfælde af solcelleanlæg er den hyppigst nævnte ulempe dens implementering, som stadig er relativt dyr. Ud over omkostningerne er der også den lave effektivitet af processen, som varierer fra 15% til 25%. Imidlertid er et andet ekstremt vigtigt punkt, der skal overvejes i solcelleanlæggets produktionskæde, den socio-miljømæssige indvirkning forårsaget af det råmateriale, der oftest anvendes til fremstilling af solceller, silicium.
Silicium minedrift, som enhver anden mineaktivitet, påvirker jorden og grundvandet i udvindingsområdet. Derudover er det vigtigt, at arbejdstagerne får gode arbejdsforhold for at forhindre arbejdsulykker og udvikling af sygdomme. Det Internationale Agentur for Kræftforskning (Iarc) påpeger, at krystallinsk silica er kræftfremkaldende og kan forårsage lungekræft, når det inhaleres kronisk.
Rapporten fra Ministeriet for Videnskab og Teknologi peger på to andre vigtige punkter relateret til solcelleanlægget: bortskaffelse af panelerne skal bortskaffes korrekt, da de har potentiale for toksicitet; og genanvendelse af solcelleanlæg har heller ikke nået et tilfredsstillende niveau hidtil.
Et andet vigtigt punkt er, at på trods af at Brasilien er en stor producent af metallisk silicium, er teknologien til oprensning af silicium på solniveau stadig under udvikling. Derfor, selvom det er vedvarende og ikke udsender gasser, kommer solenergi stadig op mod teknologiske og økonomiske hindringer. Selvom det er lovende, vil solenergi blive økonomisk levedygtig og kun medføre en reduktion i prisen i samarbejde mellem den offentlige og private sektor og med investeringer i forskning for at forbedre teknologier, der omfatter hele produktionsprocessen.
