Преимущества и недостатки солнечной энергии - Earth.Org

Этот источник энергии стремительно развивается: с 0,06% до 1,11% от глобального энергетического микса в промежутке между и . В , он зафиксировал рекордный рост 22%, так как установки пережили бум. Среди стран, которые потратили наибольшее количество средств на солнечную энергетику, Китай — крупнейший инвестор, Соединенные Штаты, Япония, Австралия и Индия. Последняя нацеленна стать мировым лидером в солнечной энергии, и премьер-министр Нарендра Моди обязался увеличить долю энергии из возобновляемых источников до 50% к концу . В Европе Испания является одной из первых стран, развернувших солнечные фотоэлектрические системы крупного масштаба и крупнейший производитель солнечной электроэнергии на континенте.

Прежде чем перейти к некоторым преимуществам и недостаткам солнечной энергии, стоит ответить на вопрос: как работает солнечная энергия?

Когда солнечный свет попадает на поверхность Земли, созданные человеком инновационные технологии захватывают его свет и тепло и преобразуют его в электрическую энергию. Это преобразование происходит через фотоэлектрические (PV) панели, которые содержат ячейки, способные захватывать солнечную энергию. Эта энергия генерирует электрические заряды, которые перемещаются по ячейке, вызывая поток электричества. Альтернативой PV являются солнечные тепловые панели: в отличие от фотоэлектрических, тепловые панели создают тепло. При установке на крыше, обращенной к солнцу, они захватывают горячие солнечные лучи, которые используются для нагрева воды, хранящейся в цилиндре.

Хотя многие нации начинают осознавать огромный потенциал солнечной энергии — мощного и чрезвычайно полезного возобновляемого ресурса — у нее все же есть некоторые недостатки. Мы изучаем основные преимущества и недостатки солнечной энергии.

Вам также может понравиться: 12 фактов о солнечной энергии, о которых вы могли не знать

5 преимуществ солнечной энергии

1. Солнечная энергия — это возобновляемый источник энергии

Как следует из названия, солнечная энергия — это ресурс, который никогда не иссякнет. В отличие от ископаемых видов топлива, производство которых требует огромных усилий, времени и дорогого тяжелого оборудования, возобновляемые источники преобразуют естественный ресурс — в случае солнечной энергии это солнечный свет — непосредственно в электричество. Еще один важный фактор, который делает возобновляемую энергию гораздо более привлекательной, чем уголь, нефть и природный газ, — это значительная разница в выбросах, а именно ископаемые виды топлива являются одними из крупнейших источников парниковых газов в мире. Возобновляемые источники энергии не только более чистые, но и дешевле и проще в производстве, чем любые ископаемые топлива. Но что делает солнечную энергию особенно выгодной по сравнению с другими источниками возобновляемой энергии?

2. Солнечная энергия невероятно обильна

На самом деле солнечная энергия является самым обильным источником энергии на планете, и на протяжении многих лет мы смогли разработать инновационные технологии, которые могут позволить нам полностью зависеть от солнечной энергии на протяжении остальной жизни. Еще одно большое преимущество заключается в том, что всего лишь крошечная доля солнечного света, который мы получаем каждый день, может обеспечить огромное количество энергии. Действительно, Министерство энергетики США утверждает, что полтора часа солнечного света, достигающего поверхности планеты, генерируют достаточно энергии для удовлетворения всех энергетических потребностей человечества на целый год.

3. Солнечные технологии становятся более эффективными

На протяжении многих лет ученые добились некоторых важных успехов в развитии солнечных технологий, в частности, улучшения эффективности солнечных панелей и систем хранения аккумуляторов, а также их общей долговечности. По данным Рона Реша, президента Ассоциации солнечной энергетической индустрии (SEIA), глобальный сектор фотоэлектрических панелей растет в среднем более чем на 40% за последние восемь лет, и основные достижения в области автоматизации, производства и пропускной способности значительно улучшили эту технологию. Большинство панелей сегодня имеют эффективность от 15% до 20%, что означает, что они могут преобразовывать от 15% до 20% солнечного света, который они поглощают, в электричество. Эффективность панелей последовательно улучшалась за последнее десятилетие, что является обнадеживающим фактором, способствующим продолжающемуся снижению стоимости. Кроме того, их устойчивость к экстремальным погодным условиям значительно улучшилась, приведя к среднему сроку службы около трех десятилетий с минимальными или без потерь в эффективности.

Также были сделаны улучшения в системах хранения аккумуляторов, которые появляются как ключевое решение для эффективной интеграции солнечных возобновляемых источников в мировые энергетические системы в большом масштабе. Большинство мировых систем хранения на уровне коммунальных услуг развертываются в Австралии, Германии, Японии, Великобритании и Соединенных Штатах. Малые острова и автономные сообщества инвестировали в крупные системы хранения аккумуляторов для хранения избыточной энергии. Однако также производится все больше маломасштабных аккумуляторов, которые, как ожидается, дополнят коммунальные приложения к .

4. Солнечные панели становятся дешевле

В списке преимуществ солнечной энергии цена является важным пунктом. В своем отчете о мировых энергетических перспективах Международное энергетическое агентство (IEA) подтвердило, что схемы солнечной энергии теперь предлагают самую дешевую электроэнергию в истории. В своем отчете Агентство предсказало, что к , производство возобновляемой энергии будет продолжать расти, причем производство солнечной энергии будет стремительно расти и станет основным источником электроэнергии в мире. Солнечная энергия, безусловно, хвалится относительно небольшими эксплуатационными и техническими расходами на панели. Хотя стоимость самих панелей является самым критическим элементом в уравнении, солнечная энергия определенно является дешевым источником энергии, который может значительно снизить счета за электроэнергию в долгосрочной перспективе.

5. Солнечный жизненный цикл генерирует минимальные выбросы парниковых газов

Наконец, минимальный вклад генерации солнечной энергии в глобальные выбросы парниковых газов является одним из основных преимуществ этого возобновляемого источника энергии. Действительно, солнечная энергия не производит выбросов во время самого процесса генерации, и исследования показывают, что у нее значительно меньший углеродный след, чем у ископаемых видов топлива за весь жизненный цикл. Даже если модули PV и другие компоненты изготовлены из материалов, которые разрабатываются и обрабатываются и, следовательно, генерируют определенный уровень выбросов, солнечная энергия остается безусловно углеродной энергией, у которой выбросы за весь срок службы незначительны по сравнению с углем и природным газом. На самом деле, угольная электростанция в среднем выбрасывает в 25 раз больше выбросов, чем те, которые производит солнечная электростанция. Точно так же электростанция на природном газе, несмотря на меньшие выбросы по сравнению с углем, все равно генерирует в 10 раз больше выбросов, чем солнечная электростанция.

Вам также может понравиться: 4 неоспоримых преимущества ветровой энергии

3 недостатка солнечной энергии

1. Солнечная энергия все еще дорога для домохозяйств

Разве мы только что не сказали, что солнечная энергия становится дешевле? Это правда. Однако некоторые аспекты солнечной технологии все еще достаточно дороги. Действительно, покупка солнечной системы требует значительных первоначальных инвестиций для покрытия расходов на панели, инверторы, аккумуляторы, проводку и саму установку системы. Одной из самых дорогих частей системы являются аккумуляторы, используемые для хранения солнечной энергии, которые могут стоить более 5000 долларов США. Когда солнечная энергия начала комерциализироваться 40 лет назад, цена панелей также была невероятно высокой. Тем не менее, солнечные технологии постоянно развиваются, и это способствует значительному снижению цен. Статистика показывает, что средняя глобальная стоимость солнечных модулей PV резко снизилась в первые два десятилетия коммерческого производства солнечной энергии, и с тех пор она медленно, но постоянно снижается. Всего десятилетие назад средняя 6-киловаттная солнечная установка для жилья могла стоить 50 000 долларов или более. Однако цена снизилась в среднем на 62% в год, и в настоящее времяtypical home installation rarely exceeds UDS$20,000.

2. Солнечная энергия зависит от погоды

Безусловным недостатком солнечной энергии является то, что эта технология не так эффективна во всем мире. Хотя солнечную энергию можно генерировать в облачный день, все же требуется определенный уровень дневного света для использования солнечной энергии, а количество энергии, которое может быть произведено, сильно варьируется в зависимости от множества факторов, таких как количество и качество прямого солнечного света, который панели получают, а также размера, количества и расположения самих панелей. Таким образом, в странах, которые получают ограниченное количество солнечного света на протяжении года, альтернативные возобновляемые ресурсы, такие как геотермальная энергия и гидроэлектрическая энергия, могут работать лучше. Например, в Исландии, где солнечного света и ветра мало, эти два источника энергии составляют 27% и 73% соответственно, обеспечивая стране 100% своих энергетических потребностей из возобновляемых источников.

3. Солнечные электростанции не являются самым экологически чистым вариантом

Как мы уже говорили, углеродный след солнечной энергии минимален. Однако эта возобновляемая энергия все еще имеет некоторые аспекты, которые, в основном связанные с использованием земли и производством отходов, могут причинить вред окружающей среде. Прежде всего, солнечные электростанции требуют пространства. Например, солнечная электростанция, чтобы обеспечить электроэнергией 1000 домов, потребует 32 акра земли. Это означает, что для того, чтобы удовлетворить энергетические потребности США, требуется почти 19 миллионов акров, что эквивалентно 0,8% всей страны.

Еще один фактор, который следует учитывать, — это управление и утилизация опасных материалов, таких как металлы и стекло, необходимые для строительства некоторых компонентов солнечной инфраструктуры, которые требуют энергии для производства и, следовательно, отвечают за выбросы углерода. Производство PV-ячейек и панелей также требует некоторых опасных химикатов и тяжелых металлов. Чтобы избежать вреда окружающей среде, такие материалы требуют аккуратного управления и утилизации после окончания срока службы солнечной станции. Международное агентство возобновляемых источников энергии (IRENA) прогнозирует, что к солнечным системам будет относиться до 78 миллионов тонн отходов.

Стоит ли нам все еще инвестировать в солнечную энергию?

Краткий ответ — да. Нет такого понятия, как «идеальный» источник энергии. От ядерной до ископаемой энергии, до возобновляемых источников — все они имеют много преимуществ, но также и некоторые недостатки, включая солнечную энергию. Тем не менее, поскольку времени на гонку к нулевым выбросам углерода становится все меньше, критически важно, чтобы все страны начали серьезно оценивать, какие источники энергии могут принести наибольшую пользу. Хотя солнечная энергия, возможно, не является лучшим решением для северных стран из-за нехватки солнечного света на протяжении всего года, а некоторые из ее недостатков, такие как обширное использование земель для установки солнечных панелей, могут не делать ее самым подходящим кандидатам для всех, этот возобновляемый ресурс, наряду со всеми другими, безусловно, имеет неоспоримый потенциал и по-прежнему является лучшей альтернативой экологически неблагоприятным ископаемым водам, помимо того, что это наш лучший шанс остановить глобальное потепление.

Введение в солнечную энергетику : Глава 2

Типы солнечных панелей

К концу этого модуля вы должны быть в состоянии определить типы солнечных панелей. Пропустить тест!

Типы солнечных панелей

В настоящее время существуют четыре основных типа солнечных панелей, и это следующие:

• Солнечные черепицы

• Монокристаллические солнечные панели

• Поликристаллические солнечные панели

• Тонкопленочные солнечные панели

Давайте обсудим их по очереди.

Солнечные черепицы, также называемые фотоэлектрическими черепицами, это солнечные панели, которые выглядят и работают как асфальтовые черепицы или сланец, но также вырабатывают электричество. Солнечные черепицы — это тип солнечной энергетической системы, известной как строительные интегрированные фотоэлектрические панели (BIPV).

Строительные интегрированные фотоэлектрические панели (BIPV) — это фотоэлектрические материалы, используемые в таких местах, как крыши, световые люки и фасады, где обычно используются традиционные строительные материалы.

Вот некоторые важные вещи, которые нужно знать о солнечных черепицах: 13-17 ватт энергии может быть выработано солнечными черепицами. Срок службы 25–30 лет и 10%–12% эффективность. Это стоит от $21 до $25 за квадратный фут.

Монокристаллический кремний также называется одно-кристаллическим кремнием или, кратко, mono c-Si или mono-Si. Mono-Si является базовым материалом для кремниевых дискретных компонентов и интегральных схем, используемых практически везде в современном электронном оборудовании.

Mono-Si также используется для производства солнечных элементов, так как он поглощает свет и является фотоэлектрическим материалом. Напомним, что фотоэлектрический эффект — это генерация напряжения и электрического тока в материале при воздействии света.

Ячейки солнечных панелей монокристаллической технологии обычно более эффективны, поскольку они изготовлены из чистого кремния. Круглая форма этих ячеек также помогает им работать лучше.

Вот некоторые важные вещи, которые нужно знать о монокристаллических солнечных панелях: монокристаллические панели имеют более высокую эффективность в диапазоне 15-20%. Обычно стоимость составляет от $1 до $1.50 за ватт мощности от монокристаллической солнечной панели. И срок службы составляет 25 лет.

Поликристаллические солнечные панели или многокристаллические имеют более одного кристалла кремния в каждой фотоэлектрической ячейке. Кусочки кремния расплавляются для изготовления пластин, используемых в поликристаллических солнечных панелях. Эти солнечные панели квадратные и ярко-синие, потому что они сделаны из многих кристаллов кремния.

Поликристаллические солнечные панели могут работать в диапазоне -40°C до 85°C. Поликристаллические солнечные панели лучше, чем монокристаллические панели, когда речь идет о тепле.

Вот некоторые важные вещи, которые нужно знать о поликристаллических солнечных панелях: поликристаллические солнечные панели имеют эффективность в диапазоне 13-16%. Самый дешевый вариант — поликристаллические солнечные панели, которые стоят $0.90 до $1 за ватт.

Поликристаллические солнечные панели могут прослужить до 25 лет, но со временем их эффективность может снизиться.

Тонкопленочный солнечный элемент является солнечным элементом второго поколения, сделанным путем нанесения одного или нескольких тонких слоев, или тонких пленок (TF), фотоэлектрического материала на подложку, такую как стекло, пластик или металл. Напомним, что фотоэлектрический эффект — это генерация напряжения и электрического тока в материале при воздействии света.

Тонкая пленка — это слой материала, который может иметь толщину всего несколько сотых нанометра или несколько микрометров. Один нанометр может быть представлен как 1×10-9 м. Один микрометр может быть представлен как 1×10-6 м.

Тонкопленочные солнечные панели обычно менее эффективны и требуют больше места, чем монокристаллические или поликристаллические солнечные панели. Тонкопленочные солнечные панели также, как правило, быстрее теряют эффективность.

Вот некоторые важные вещи, которые нужно знать о тонкопленочных солнечных панелях: эффективность тонкопленочной системы зависит от типа используемого фотоэлектрического материала в ячейках. Но, как правило, составляет от 7% до 18%.

В среднем, тонкопленочные солнечные панели стоят от $1 до $1.50 за ватт. Тонкопленочные ячейки служат только 10 до 20 лет, что является самым коротким сроком.

В этом модуле вы узнали о следующем:

• Узнали о типах солнечных панелей и

• Некоторые важные факторы о каждом типе солнечной панели

Преимущества и недостатки солнечной энергии

К концу этого модуля вы должны быть в состоянии определить преимущества и недостатки солнечных панелей. Пропустить тест!

Преимущества солнечной энергии

Нет никаких сомнений в том, что солнечная энергия важна. Возврат инвестиций в солнечную энергетику очень высок, и не только в денежном эквиваленте. Это также хорошо для общественного здоровья и окружающей среды.

Каждый год все больше людей узнают о многих преимуществах солнечной энергии, и стоимость ее установки уменьшается. Давайте обсудим их по очереди.

Экологичность: Солнечная энергия отличается от обычного электричества тем, что не использует ископаемые топлива, не загрязняет воздух или воду и не способствует глобальному потеплению. Солнечная энергия не использует и не наносит вреда природным ресурсам Земли, как это делает обычное электричество.

Энергетическая независимость: Вы можете производить собственную энергию с помощью солнечных панелей. Тем самым вы можете не беспокоиться об энергии. Вам не нужно использовать электричество из сети.

Вы полностью контролируете, откуда поступает ваша энергия. Однако вы не можете отключить подачу электричества от сети, поскольку солнечная энергия зависит от солнца и колеблется в зависимости от того, солнечно ли или облачно.

Надежный источник энергии: Солнце — это источник энергии, который никогда не исчерпывается. Оно всегда доступно и может использоваться во многих разных местах по всему миру. Солнечная энергия отличается от других типов энергии тем, что она никогда не иссохнет.

Экономия на расходах: Ископаемые топлива когда-нибудь истощатся. Из-за этого солнечная энергия считается очень безопасной. А солнечный свет — это то, что легко доступно, в то время как ископаемые топлива трудно найти, использовать и они стоят денег. Солнечное оборудование нужно устанавливать только один раз, прежде чем оно начнет приносить вам выгоды.

Возврат инвестиций: Цена установки солнечных панелей или солнечной электрической системы снизилась за последние несколько лет. Некоторые люди все еще могут сомневаться в инвестировании в солнечную энергетику в первый раз.

Самое главное, что нужно помнить, это то, что установка происходит только один раз. Стоимость электроэнергии продолжает расти, что делает ее регулярной, постоянной и дорогостоящей задачей.

Вы сэкономите много денег в долгосрочной перспективе, если будете использовать солнечную энергию для питания вашего дома или здания. Если пользователь установит систему солнечной энергии в своем доме, он сможет наслаждаться низкими расходами на обслуживание и щедрой гарантией от большинства производителей сроком на 10–25 лет.

Итак, какие плюсы солнечных панелей? Солнечные панели стоят дешевле, чем другие способы получения энергии. Цена на солнечные панели продолжает снижаться. В последние десять лет цена упала на 70%, что делает солнечные панели более доступными. Пользователь также может воспользоваться государственными стимулами, чтобы снизить стоимость установки солнечной энергетической системы.

Солнечная энергия является лучшим способом получения современного, устойчивого, надежного и недорого источника энергии. Солнечная энергия подходит как для владельцев домов, так и для владельцев бизнеса. Солнечную энергию можно использовать многократно, и она не наносит вреда окружающей среде.

Недостатки солнечной энергии

До сих пор мы обсуждали преимущества солнечной энергии. Теперь пришло время узнать о негативных аспектах солнечной энергии. Солнечная энергия имеет некоторые проблемы, как и все остальное. Давайте обсудим их по очереди.

Высокие начальные затраты: Одна из проблем солнечной энергии заключается в том, что ее купить и установить дорого. Это связано с проводкой, батареями, инверторами и солнечными панелями. Стоимость системы солнечной энергии зависит от места вашего проживания и государственных стимулов.

Зависимость от погоды: Хотя солнечную энергию можно собирать и в облачные и дождливые дни, эффективность солнечной системы снижается. Таким образом, несколько облачных или дождливых дней могут существенно повлиять на энергообеспечение.

Зависимость от погоды: Также следует помнить, что ночью вы не сможете получать энергию от Солнца. Солнечные панели должны быть обращены к Солнцу, чтобы собирать солнечную энергию.

Сохранение солнечной энергии дорого: Солнечную энергию нужно использовать сразу, или хранить в больших батареях. Эти батареи используются в солнечных системах, которые не подключены к электрической сети.