Възходът на устойчивата слънчева енергия
Слънчевата енергия е екологичен източник на енергия. Научете как слънчевите лъчи могат да дават енергия и да помогнат за запазването на планетата.
Какво представлява слънчевата енергия?
Слънчевата енергия е енергия, която идва от Слънцето. Топлината и светлината от Слънцето се използват за генериране на електроенергия или топлинна енергия за различни нужди на домакинството, бизнеса и други оперативни нужди. Мощността на системата за слънчева енергия се измерва във ватове.
Слънчевата енергия, известна също като енергия от Слънцето, генериране на слънчева енергия или енергия от лъчите на Слънцето, е най-изобилният, възобновяем източник на енергия. Възобновяем източник на енергия е източник на енергия, който може да се регенерира. За разлика от изкопаемите горива (нефт, природен газ и въглища), този източник на енергия не се изчерпва след еднократна употреба. Освен това енергията, получавана от вятъра, водата и геотермалната енергия са други примери за възобновяема енергия.
Може да ви изненада да научите, че технологиите за слънчева енергия не е съвременно откритие: Хората използват Слънцето от 7-ми век пр.н.е., когато хората са използвали лупа и лъчите на Слънцето, за да запалят огън и да изгарят мравки. Разбира се, оттогава досега е имало значителни разработки и подобрения в технологиите за слънчева енергия.
Ето кратък преглед и времева линия на слънчевата енергия за САЩ. Министерството на енергетиката на САЩ:
- През 1767 г. швейцарският учен Хорас дьо Сосюр създава първия в света слънчев колектор.
- Едмон Бекерел, френски физик, през 1839 г. открива фотоволтаичния ефект, при който светлината или излъчената енергия генерират напрежение или електрически ток.
- Десетилетия по-късно френският математик Огюстен Мушо регистрира патенти за системи, захранвани от слънчева енергия.
- През 1883 г. изобретателят на Ню Йорк Шарл Фрит създава слънчева клетка чрез покритие на селен с тънък слой злато, която достига степен на преобразуване на енергията от 1 до 2 процента (за справка повечето съвременни слънчеви клетки работят със степен между 15 и 20 процента), според списанието Smithsonian Magazine. Пет години по-късно изобретателят Едуард Вестън получава два патента за слънчеви клетки.
- Алберт Айнщайн публикува доклад за фотоелектрическия ефект в началото на 1900-те.
- През 1954 г. в лабораториите „Бел“ създават силициева соларна клетка - първата клетка, способна да преобразува достатъчно енергия, за да захранва ежедневно електрическо оборудване - с ефективност 4 процента (и по-късно - 11 процента). Шест години по-късно „Хофман Електроникс“ достигат 14 процента ефективност.
- През 70-те, д-р Елиът Берман проектира по-евтина соларна клетка, което води до намаляване на цената до 20 USD на ват.
- Пол Маккрийди е създал самолет, задвижван със слънчева енергия (първи по рода си), с 16 000 слънчеви клетки върху него, и през 1981 г. е осъществил с него полет от Франция до Англия.
- През 1998 г. ученият Subhendu Guha е бил водещ в изобретяването на гъвкави слънчеви керемиди, които превръщат слънчевата светлина в електроенергия за покриви.
- През 2000 г. и след това продължават да се полагат големи усилия за подобряване на възможностите и ефективността на технологиите за слънчева енергия.
„Днес слънчевата енергия е най-бързо разрастващият се и най-достъпният източник на нова електроенергия“ в САЩ, с 3 милиона инсталации в страната, според Energy.gov. И в световен мащаб слънчевата енергия е във възход, както и за домашна и промишлена употреба.
Ежедневен популярен пример за слънчева енергия биха били черните правоъгълни слънчеви панели, които виждате на покривите на някои къщи. Корпорациите приеха тази форма на слънчева енергия, дори в Disney World има соларна инсталация във формата на Мики Маус, съставена от 48 000 слънчеви панели, извън тематичния парк Епкот.
Слънчевите технологии продължиха да се развиват и подобряват през годините. Тази статия ще предостави общ преглед на слънчевата енергия, как работи, предимствата от използването й и бъдещето на енергията, получавана от Слънцето.
Как се събира и съхранява слънчевата енергия?
Фотоволтаични (PV)
Включва използване на устройство (имат се предвид слънчеви панели), което да поема слънчева светлина и да я превръща му в електрическа енергия. Тези устройства са известни като соларни клетки и се свързват, за да образуват по-големи устройства за генериране на енергия.
Концентриране на слънчевата енергия (CSP)
Събира се енергия от Слънцето, за да създаде топлина, която след това се използва за генериране на електроенергия. Тази технология използва огледала за фокусиране или „концентриране“ на светлинната енергия.
Слънчево отопление и охлаждане (SHC)
Събира се енергия от Слънцето, която се използва, за да предоставя услуги за отопление и охлаждане на дома и бизнеса. Тази технология използва слънчев колектор, изолирани тръбопроводи и резервоар за гореща вода.
Компоненти за съхранение на слънчева енергия
-
Акумулаторни батерии
Те са ядрото на системите за съхранение на енергия. Двата често срещани типа акумулаторни батерии са литиево-никел-манганово-кобалтовите и Литиево-желязо-фосфатните акумулатори.
-
Подпанели за критично натоварване
Позволява ви да решите кои основни устройства да се захранват в случай на прекъсване на захранването.
-
Слънчеви панели
Използват се за презареждане на акумулаторните батерии. Тънкослойни, PERC, поликристални и монокристални са различни типове соларни панели.
От какво са направени соларните панели? В основата на соларните панели обикновено се съдържа силиций - най-разпространеният полупроводников материал, използван в PV клетки, стъклен корпус, метална рамка и друг хардуер, който да държи сглобения панел и да поддържа функционалността му.
-
Инвертори
Използват се за преобразуване на променлив ток в постоянен ток (слънчевите панели и батериите преобразуват постоянен ток в променлив ток).
Съхранение на слънчева енергия
Така че за елементите на зелената сграда има три начина за съхранение на слънчева енергия:
Съхранение в батерията
Най-често за съхранение на слънчева енергия се използват литиево-йонни батерии.
Съхранение на механична енергия
Сгъстеният въздух (напомпан в съд, например в резервоар, и дозиран, ако е необходимо), хидравлична енергия, съхранена чрез изпомпване (вода, пропускана през турбините на генератори, за да се получи енергия, когато има търсене), и маховик (излишната енергия, която се използва за предоставяне на енергия, когато е необходимо), са три варианта на този тип система за съхранение.
Термично съхранение
Използва разтопена сол и вода в изолиран резервоар, за да задържа енергия.
Също така има „виртуално място за съхранение,“ процес, чрез който нагрявате или охлаждате сграда, преди очакван пик на нужда от електроенергия. След това сградата съхранява тази енергия, докато стане необходима.
За пълен списък на термините и дефинициите, вижте речника на слънчевата енергия в САЩ. Министерството на енергетиката на САЩ.
Предимства на слънчевата енергия
И така, какви са предимствата на слънчевата енергия? Те са много, включително за благосъстоянието на околната среда, възможности за работа и данъчни кредити. Ето общ преглед на някои от основните предимства:
-
Тя е по-щадяща околната среда от традиционните източници на енергия
Планетата вероятно е първото нещо, за което човек се сеща, когато обмисля ползите от слънчевата енергия. Възобновяемите източници на енергия, например слънчевата енергия, помагат за ограничаването на световната зависимост от изкопаеми горива, намаляват въглеродния отпечатък и предоставят електроенергия, без да предизвикват токсични замърсявания.
-
Разходите за поддържане на слънчева енергия са се подобрили
Въпреки че първоначалната конфигурация може да е свързана с непосилни разходи за някои домакинства, разходите за поддръжка са се понижили през годините. По-конкретно, през последните десет години цената за инсталиране на слънчева енергия е спаднала с 60 процента. (Въпреки това разходите може да зависят от фактори като региона и ограниченията на веригата за доставки.)
-
Има данъчни предимства за системите за соларна енергия
Преминаването към соларна енергия може да е добро за портфейла ви (макар и не директно). Например правителството на САЩ предлага федерален данъчен кредит за соларна енергия , който може да се приложи към разходите за инсталиране на соларна PV система. Щатските и други местни държавни органи могат също да предлагат програми, които да ви помогнат да компенсирате по-високата цена.
-
Технологиите за соларна енергия са се развили
Оборудването и технологиите за съхранение са се подобрили значително през годините. Днес соларните панели генерират повече енергия в течение на по-дълго време (с ефективност около 20 процента) и издържат до 30 години.
Има много широкообхватни положителни резултати за използването на слънчева енергия за дома или бизнеса ви. Този източник на енергия обаче има свои ограничения. Ето някои недостатъци при използването на слънчева енергия:
- Замърсяването все още е проблем. Макар че слънчевата енергия е по-щадящо околната среда решение от изгарянето на изкопаеми горива, някои от химикалите и материалите, използвани в производствения процес на PV клетки, водят до опасни отпадъци.
- Първоначалното конфигуриране може да е скъпо. Макар че слънчевата енергия може да ви спести пари с течение на времето, първоначалната инсталация и оборудването могат да бъдат скъпи.
- Има ограничения на услугата. Тъй като енергията се генерира, когато Слънцето изгрее, определени часове на деня и метеорологични условия (като облачно небе) не са оптимални за слънчевата енергия.
- Други въздействия върху околната среда. Използването на вода, използването на земята и потенциалната загуба на хабитат са съображения, които трябва да се вземат предвид при мащабиране на системите за слънчева енергия.
Изхождайки от тази последна точка, слънчевата енергия предоставя щадящи околната среда възможности за отрасъла и бизнеса. Например нововъзникващи инструменти и приложения, могат да помогнат на организациите да визуализират симулации на резервоари за увеличаване на ефективността при сондиране и да надстройват електрическите мрежи за разпределени ресурси за енергия, за да намалят разходите и да разширят възможностите. Освен това има чудесни стъпки при използването на квантово изчисление за оптимизиране на генерирането на енергия.
Как да внедрите слънчева енергия
Преди да внедрите слънчева енергия, извършете своите изследвания. Ще искате да изчислите разходите за вашия регион, да проверите наличните отстъпки и данъчни кредити, да проучите различни системи и да прегледате рецензиите за фирмите за инсталиране на системи. Можете технически да инсталирате слънчеви панели сами, но ще искате да обмислите дали това е най-добрата опция за вас.
Ако сте собственик на фирмата, ще имате няколко съображения при преминаването към слънчева енергия, включително употребата на електроенергия на работното ви място (системата за охлаждане и отопление, машини, оборудване и т.н.). Макар че, подобно на домакинствата, в крайна сметка ще получите икономии на разходи, което прави преминаването към слънчева енергия да бъде предварителна инвестиция на време и пари. Има обаче налични IoT решения за енергия които да ви помогнат да намалите оперативните разходи като същевременно оптимизирате търсенето и предлагането, и контролирате поддръжката на активите на мрежата.
За домашни инсталации повечето хора вероятно биха помислили, че високата цена е най-голямото препятствие към първите стъпки със слънчевата енергия. Например цената за система от слънчеви панели в средна по размер къща в САЩ - след всички данъчни кредити за слънчева енергия - варира от 11 144 до 14 696 USD и възлиза на около 200 до 250 USD на панел за малък проект „Направи си сам“, според Consumer Affairs. Някои ръководства разширяват диапазона допълнително, като посочват разходи между 10 000 и 25 000 USD в САЩ. Също така и т.н. „непреки разходи“, които трябва да имате предвид, например разходи за разрешения и инсталиране, както и разходи за труд. Можете да изберете да наемете слънчеви панели, което означава, че не е необходимо да плащате за инсталиране, поддръжка или ремонти, но има плюсове и недостатъци, които трябва да имате предвид.
Предварителната цена може да бъде стръмна за повечето домакинства и има известно изчакване, докато стигнете до периода на изплащане на слънчевия панел (средно ще видите възвращаемост на инвестицията си след седем до 12 години). Но спестяванията също могат да бъдат значителни: Слънчевата енергия може да спестява на жителите на САЩ между 600 и 2000 USD годишно разходи за електроенергия, според HomeGuide. Освен това някои инсталации струват по-малко от посочените суми. Размерът на вашия дом (по-голям имот обикновено показва по-висока цена), вашето ниво на консумация на енергия и типовете технологии, които избирате за вашата система, са три основни фактора, които ще повлияят на разходите. Уеб сайтове като Слънчева оценка ви позволяват да въведете своя пощенски код или да изберете местоположението си на виртуалната карта, за да ви помогнат да определите разходите за инсталиране на слънчеви панели във вашия дом.
Можете също да изберете да включите слънчевата енергия в ежедневието си по различни начини - както значителни, така и малки. Така че не е нужно да похарчите много пари, за да започнете със слънчевата енергия. Например можете да закупите захранван от слънчева светлина калъф за вашия смартфон, захранвани от слънчева светлина фенерчета за комплекта за спешни случаи на колата ви, или слънчева готварска печка за следващото си пътуване - в някои случаи за по-малко от 100 USD. Освен слънчевите панели, има и други опции да захраните дома си с енергия от Слънцето. Собствениците на къщи могат да използват устройства, захранвани от слънчева светлина, за да загряват своя басейн, както и да разположат соларни лампи за осветяване на задния си двор или терасата през нощта. Можете също да използвате слънчева енергия в служебния си живот. Искате да работите отдалечено, извън офиса? Вземете преносимо зарядно устройство за слънчеви панели, за да захранвате лаптопа си, докато работите навън в кафене.
Бъдещето на слънчевата енергия
Бъдещето на слънчевата енергия е ярко (игра на думи), защото:
- Това е добро за планетата. Слънчевата енергия е устойчиваСлънчевата енергия е устойчива и щадяща околната среда.
- Чистата енергия е мястото, където светът се насочва. След 2035 г. 50 процента от генерираната енергия ще бъде възобновяема.
- Тя става все по-достъпна и ефективна. Очаква се цената на системите за соларна енергия да продължи да пада, докато услугата продължава да се подобрява.
- Това помага за създаването на нови фирми и работни места. Очаква се растежът на отрасъла и на работните места да процъфтява в това пространство.
До този момент кариерите в полето на възобновяемата енергия процъфтяват. В този сектор работят повече от 3 милиона души в САЩ и 11 милиона души по целия свят, според Института за изследване на околната среда и енергията. Броят на заданията в слънчевата енергия варира в различните щати в САЩ. Например има 211 слънчеви задания, посочени в Северна Дакота, в сравнение с над 10 000 в Тексас, според Асоциацията на слънчевата енергия (SEIA). Независимо от това, пространството за соларна енергия се състои от инженери, учени, оператори на соларни електроцентрали, инсталатори на оборудване и редица други специалисти в работата в цялата страна.
Фирмите също гледат напред към слънчевата енергия и други видове възобновяема енергия. Големите технологични фирми са обявили инициативи за социална отговорност и цели, свързани с околната среда, за своите организации. Например, Microsoft направи обещание за положителен ефект върху водата и отрицателен ефект върху въглеродните емисии до 2030 г. Потребителите все повече се интересуват и от корпоративната социална отговорност, така че очаквайте повече организации да разработват правила за ангажираността си към устойчивостта в близко бъдеще.
Ускорете пътуването си към устойчивостта
Независимо къде сте по пътя си към нулеви въглеродни емисии, Microsoft Cloud for Sustainability ви позволява да усилите напредъка и да трансформирате бизнеса си чрез екологични, социални и управленски (ESG) възможности.
Често задавани въпроси
- Слънчевата енергия е енергия от Слънцето, която може да се превръща в електроенергия. Това е възобновяем източник на енергия, което означава, че може да се възстановява и да не се изчерпва след еднократна употреба. Слънчевата енергия има различни приложения и може да се използва за захранване на сгради, нагряване на вода, зареждане на приложима електроника и устройства, и др. Слънчевата енергия е известна също като соларна енергия или енергия от лъчите на Слънцето. Научете повече >
- Слънчевата енергия може да се използва както в домакинствата, така и за търговски цели. Например на жилищно ниво тя може да предоставя на домовете електроенергия, топла вода, отопление и охлаждане. Някои фирми използват соларна енергия, за да управляват офисите, фабриките или фермите си. Освен това държавните организации могат да захранват обществени комунални услуги и съоръжения, например осветление на улици, паркинги, транспорт и учебни заведения, със слънчева енергия.
-
Използването на слънчева енергия има няколко предимства. В допълнение към изобилието и възможността за възобновяване, слънчевата енергия намалява нашия колективен отпечатък от въглерод, тъй като само по себе си генерирането от слънчеви лъчи създава нулеви емисии. Слънчевата енергия също така може да бъде рентабилна. Например технологичните постижения правят системите за слънчева енергия все по-достъпни и с течение на времето тези системи могат драстично да намалят сметките за комунални услуги. Нещо повече, слънчевата енергия е мащабируема - тя може да се използва за захранване на единичен дом или на цяла община. И накрая, системите за слънчева енергия могат да се инсталират на практика на всяко място, дори в отдалечени области, което означава, че може да се предостави захранване на места, които нямат достъп до електроенергия.
- Първо, има три основни технологии, използвани за използване на слънчевата енергия: фотоволтаична (PV), концентрираща се слънчева енергия (CSP), и слънчево отопление и охлаждане (SHC). След като тя бъде уловена, необходими са ви няколко основни компонента, за да я съхранявате: акумулаторни батерии, слънчеви панели, подпанели за критично натоварване и инвертори. Така че има три начина за съхранение на слънчева енергия: акумулаторни батерии, механична енергия и термично съхранение. В зависимост от вашите нужди и това, за което използвате слънчева енергия (да речем, за да захраните дом в предградие с площ около 112 квадратни метра в сравнение с голям имот, разположен без достъп до електрозахранващата мрежа), процесът ви може да се различава.
- Първоначалните разходи за изграждане в САЩ могат да струват от 10 000 до 25 000 USD за жилищен дом, което може да е скъпи за много потребители. Някои страни обаче имат държавни програми, които могат да ви помогнат да компенсирате разходите за първи стъпки в слънчевата енергия. Това може да включва ресурси за изграждане на рентабилна система или как да се защитят наличните данъчни кредити. Това ще отнеме известно време (около десет години), но трябва да възстановите разходите за система от слънчеви панели и да видите спестяванията, отразени в сметката ви за електроенергия. В зависимост от фактори, например цената на вашата слънчева енергия и размера на вашия имот, спестяването на електроенергия може да бъде в границите на няколкостотин долара до няколко хиляди долара годишно.
- Слънчевата енергия е една от най-устойчивите форми на енергия, налични днес. Тя не само е изобилна и възобновяема - Слънцето предоставя достатъчно енергия всеки ден, за да отговори на нашето текущо глобално търсене на енергия за цяла година, но тя също така може да се генерира локално и в голям мащаб. Генерирането на енергия от Слънцето не е свързано с емисии на парников газ, изисква минимални разходи за поддръжка, след като са инсталирани слънчевите панели, и предоставя захранване без риск от замърсяване на водата или въздуха.
Следвайте Microsoft