Vzestup udržitelné solární energie
Solární energie je ekologický zdroj energie. Zjistěte, jak lze ze slunečního záření získat energii a jak přispět k ochraně planety.
Co je solární energie?
Solární energie je energie získávaná ze Slunce. Sluneční teplo a světlo se využívá k výrobě elektřiny nebo tepelné energie pro různé potřeby domácností, firem a pro účely dalších provozů. Výkon solárního systému se měří ve wattech.
Solární energie (sluneční energie, energie slunečního záření nebo energie ze Slunce) je nejrozšířenějším obnovitelným zdrojem energie. Obnovitelný zdroj energie je zdroj energie, který lze obnovovat. Na rozdíl od fosilních paliv (ropa, zemní plyn a uhlí) se tento zdroj energie po jednom použití nevyčerpá. Dalšími příklady obnovitelných zdrojů energie jsou větrná, vodní a geotermální energie.
Možná vás překvapí, že technologie solární energie nejsou objevem moderní doby: Lidé využívají sluneční energii již od 7. století př. n. l., kdy pomocí lup a slunečních paprsků rozdělávali oheň a pálili mravence. Od té doby samozřejmě došlo v oblasti solárních technologií k významnému vývoji a pokroku.
Tady je stručný přehled a časová osa historie solární energie podle ministerstva energetiky USA:
- V roce 1767 sestrojil švýcarský vědec Horace de Saussure první solární kolektor na světě.
- Edmond Becquerel, francouzský fyzik, objevil v roce 1839 fotovoltaický jev – když světlo nebo záření vytváří napětí nebo elektrický proud.
- O několik desetiletí později si francouzský matematik Augustin Mouchot zaregistroval patenty na motory poháněné solární energií.
- V roce 1883 vytvořil newyorský vynálezce Charles Fritts potažením selenu tenkou vrstvou zlata solární článek, který dosahoval účinnosti 1 až 2 procenta (pro srovnání, většina moderních solárních článků pracuje s účinností od 15 do 20 procent), jak uvádí časopis Smithsonian Magazine. O pět let později získal vynálezce Edward Weston dva patenty na solární články.
- Albert Einstein publikoval na počátku 20. století článek o fotoelektrickém jevu.
- V roce 1954 vyrobily Bell Telephone Laboratories křemíkový solární článek – první článek, který dokázal přeměnit dostatek energie pro provoz každodenních elektrických zařízení – s účinností 4 % (a později 11 %). O šest let později dosáhla společnost Hoffman Electronics 14% účinnosti.
- V 70. letech 20. století navrhl Dr. Elliot Berman levnější solární článek, což vedlo ke snížení ceny na 20 USD za watt.
- Paul MacCready postavil letadlo na solární pohon (první svého druhu) s 16 000 solárními články a v roce 1981 s ním přeletěl z Francie do Anglie.
- V roce 1998 stál vědec Subhendu Guha u zrodu vynálezu flexibilních solárních šindelů, které přeměňují sluneční světlo na elektrickou energii pro střechy.
- Po roce 2000 se podařilo dosáhnout velkého pokroku ve výkonnosti a účinnosti solárních technologií.
Podle webu Energy.gov je dnes „solární energie nejrychleji rostoucím a cenově nejdostupnějším zdrojem nové elektřiny“ ve Spojených státech, kde jsou v současnosti již 3 miliony instalací. V celosvětovém měřítku je využívání solární energie na vzestupu, a to jak pro domácnosti, tak pro průmysl.
Obvyklým příkladem solární energie jsou černé obdélníkové solární panely, které můžete vidět na střechách některých domů. Tuto formu výroby energie ze slunce si oblíbily i společnosti – dokonce i Disney World má před svým zábavním parkem Epcot solární zařízení ve tvaru Mickey Mouse, které tvoří 48 000 solárních panelů.
Solární technologie se v průběhu let neustále vyvíjejí a zdokonalují. V tomto článku se dozvíte, co je to solární energie, jak funguje, jaké jsou její výhody a jaká je její budoucnost.
Jak se solární energie získává a skladuje?
Fotovoltaika (PV)
Jedná se o použití zařízení (tzn. solárních panelů), které absorbuje sluneční záření a přeměňuje ho na elektrickou energii. Tato zařízení se nazývají solární články a jsou spojena do větších celků, které vyrábějí energii.
Koncentrovaná solární energie (CSP)
Získává energii ze Slunce a vytváří teplo, které se pak využívá k výrobě elektřiny. Tato technologie využívá zrcadla k soustředění („koncentrování“) světelné energie.
Solární ohřev a chlazení (SHC)
Získává energii ze Slunce a využívá ji k vytápění a chlazení v domácnostech a firmách. Tato technologie využívá solární kolektor, izolované potrubí a zásobník teplé vody.
Komponenty pro skladování solární energie
-
Baterie
Základ systémů pro skladování energie. Dvěma běžnými typy baterií jsou lithium-nikl-mangan-kobaltové a lithium-železo-fosfátové.
-
Dílčí panely kritického zatížení
Umožňuje vám určit nezbytná zařízení, která zůstanou napájená v případě výpadku.
-
Solární panely
Slouží k dobíjení baterií. Solární panely mohou být tohoto typu: tenkovrstvé, PERC, polykrystalické a monokrystalické.
Z čeho jsou solární panely vyrobeny? Podstatou solárních panelů je obvykle křemík – nejběžnější polovodičový materiál používaný ve fotovoltaických článcích – skleněný plášť, kovový rám a další konstrukční prvky, které drží panel pohromadě a umožňují jeho funkčnost.
-
Invertory
Slouží k přeměně střídavého proudu na stejnosměrný (solární panely a baterie přeměňují stejnosměrný proud na střídavý).
Skladování solární energie
Podle Green Building Elements pak existují tři způsoby skladování solární energie:
Bateriové úložiště
Ke skladování solární energie se nejčastěji používají lithium-iontové baterie.
Mechanické skladování energie
Třemi variantami tohoto typu skladovacího systému jsou stlačený vzduch (vháněný do nádoby, například nádrže, a podle potřeby uvolňovaný), přečerpávací vodní elektrárny (voda protlačovaná turbínovými generátory k výrobě energie v případě potřeby) a setrvačník (přebytečná energie, která se v případě potřeby využívá k dodávkám energie).
Tepelné zásobníky
K uchovávání energie se používá roztavená sůl a voda v izolované nádrži.
Existuje také virtuální skladování, což je proces, při kterém se budova vytápí nebo vychlazuje před očekávaným nárůstem spotřeby elektrické energie. Budova pak tuto energii ukládá na dobu, kdy bude potřeba.
Úplný seznam pojmů a definicí najdete v glosáři termínů z oblasti solární energie na stránkách ministerstva energetiky USA.
Výhody solární energie
Jaké jsou tedy výhody solární energie? Je jich celá řada, včetně péče o životní prostředí, pracovních příležitostí a daňových zápočtů. Zde je přehled některých hlavních výhod:
-
Je šetrnější k životnímu prostředí než tradiční zdroje energie.
Když se člověk zamyslí nad výhodami solární energie, napadne ho pravděpodobně jako první naše planeta. Obnovitelné zdroje energie, jako je solární energie, pomáhají omezit závislost světa na fosilních palivech, snižují naši uhlíkovou stopu a poskytují elektřinu bez toxického znečištění.
-
Snížily se náklady na údržbu solárních systémů
Prvotní instalace může být sice pro některé domácnosti finančně neúnosná, náklady na údržbu se však v průběhu let snížily. Konkrétně za posledních deset let náklady na instalaci solárních zařízení klesly o 60 %. (Náklady však mohou záviset na různých faktorech, například na regionu a omezeních dodavatelského řetězce.)
-
Na systémy využívající solární energii se vztahují daňová zvýhodnění
Přechod na solární energii může být příznivý pro vaši peněženku (i když až po nějaké době). Například federální vláda USA nabízí zápočet daně pro solární energie , který lze využít na náklady spojené s instalací fotovoltaického systému. Programy, které vám pomohou kompenzovat vyšší vstupní náklady, mohou nabízet i vlády jednotlivých států nebo místní samosprávy.
-
Technologie v oblasti solární energie výrazně pokročily
Vybavení a technologie pro skladování se během let významně vylepšují. Dnes solární panely produkují více energie po delší dobu (s účinností kolem 20 %) a vydrží až 30 let.
Využívání solární energie pro váš dům nebo firmu má mnoho pozitivních stránek. Tento zdroj energie však má svá omezení. Zde jsou některé nevýhody používání solární energie:
- Stále je zde otázka znečištění. Solární energie je sice ekologičtější řešení než spalování fosilních paliv, ale některé chemikálie a materiály používané při výrobě fotovoltaických článků jsou zdrojem nebezpečného odpadu.
- Její pořízení může být nákladné. Solární energie vám sice může po čase ušetřit peníze, prvotní instalace a celkové vybavení však mohou být nákladné.
- Její výroba má jistá omezení. Vzhledem k tomu, že energie se vyrábí za slunečního záření, nejsou některé denní doby a povětrnostní podmínky (např. zatažená obloha) pro výrobu solární energie optimální.
- Další dopady na životní prostředí. Při plánování rozsáhlejších solárních systémů je potřeba vzít v úvahu spotřebu vody, využití půdy a potenciální ztráty biotopů.
V návaznosti na poslední bod představuje solární energie pro průmysl a podniky příležitosti šetrné k životnímu prostředí. Nově vznikající nástroje a aplikace mohou například pomoci organizacím vizualizovat simulace ložisek, aby se zvýšila úspěšnost vrtů, a modernizovat elektrické sítě pro distribuované zdroje energie, aby se snížily náklady a rozšířily možnosti. Velký pokrok zaznamenalo také využití kvantových výpočtů pro optimalizaci výroby energie.
Jak využívat solární energii
Pokud uvažujete, že začnete solární energii využívat, udělejte si nejdříve průzkum. Bude nutné si spočítat náklady ve vaší oblasti, zjistit dostupné slevy a zápočty daně, prozkoumat různé systémy a podívat se na recenze instalačních firem. Z technického hlediska si můžete solární panely nainstalovat sami, ale musíte zvážit, zda je to pro vás ta nejlepší volba.
Pokud jste majitelem firmy, musíte při přechodu na solární energii zvážit několik faktorů, včetně toho, k jakým účelům se na vašem pracovišti používá elektřina (chladicí a vytápěcí systém, stroje, zařízení atd.). I když stejně jako domácnosti nakonec pocítíte úspory nákladů, přechod na solární energii bude pravděpodobně představovat počáteční časovou a finanční investici. Existují však energetická řešení IoT , která vám pomohou snížit provozní náklady a zároveň optimalizovat nabídku a poptávku a monitorovat správu majetku sítě.
V případě instalace v domácnostech by pravděpodobně pro většinu lidí při rozhodování o tom, zda začít využívat solární energii, byla největší překážkou vysoká cena. Například náklady na pořízení systému solárních panelů v průměrně velkém domě v USA se po odečtení případných zápočtů daně na solární energii pohybují od 11 144 USD do 14 696 USD, v případě malého projektu svépomocí pak zhruba od 200 USD do 250 USD za panel, jak uvádí Consumer Affairs. Podle údajů z některých průvodců se náklady v USA pohybují mezi 10 000 a 25 000 USD. V úvahu je třeba vzít také „měkké náklady“, jako jsou náklady na povolení a montážní práce. Můžete se rozhodnout pro pronájem solárních panelů, což znamená, že nemusíte platit za instalaci, údržbu nebo opravy, ale je třeba zvážit výhody i nevýhody.
Počáteční cena může být pro většinu domácností vysoká a na návratnost solárních panelů si musíte počkat (v průměru se vám investice vrátí za 7 až 12 let). Úspory však mohou být značné: Podle HomeGuide mohou obyvatelé USA za elektřinu ročně ušetřit 600 až 2 000 USD. Některé instalace navíc stojí méně, než jsou uvedené částky. Třemi hlavními faktory, které ovlivňují náklady, jsou: velikost vašeho domu (větší nemovitost obvykle znamená vyšší cenu), úroveň spotřeby energie a typy technologií, které si pro svůj systém zvolíte. Existují webové stránky, jako je Solar Estimate , které vám na základě zadaného poštovního směrovacího čísla nebo zvolené polohy na virtuální mapě pomohou určit náklady na instalaci solárních panelů ve vašem domě.
Můžete se také rozhodnout solární energii různými způsoby (ve velkém nebo v malém měřítku) začlenit do svého každodenního života. Abyste mohli začít využívat solární energii, není nutné vynakládat vysoké částky. Můžete si například pořídit solárně napájené pouzdro na chytrý telefon, solárně nabíjené svítilny do nouzové výbavy do auta nebo solární vařič na příští kempování – v některých případech s cenou do 100 USD. Kromě solárních panelů existují i další možnosti využití solární energie pro váš dům. Majitelé domů mohou používat zařízení na solární pohon k vyhřívání bazénu a nainstalovat si solární světla, která jim budou v noci osvětlovat zahradu nebo terasu. Solární energii můžete využít i k pracovním účelům. Chcete pracovat na dálku mimo kancelář? Vezměte si s sebou přenosnou nabíječku se solárním panelem, ze které si můžete napájet notebook, když budete pracovat například na venkovní zahrádce kavárny.
Budoucnost solární energie
Budoucnost solární energie je velmi slibná, protože:
- Solární energie je prospěšná pro planetu. Solární energie je udržitelná a šetrná k životnímu prostředí.
- Svět směřuje k čisté energii. Po roce 2035 bude 50 % výroby energie z obnovitelných zdrojů.
- Stává se cenově dostupnější a efektivnější. Očekává se, že cena solárních systémů bude i nadále klesat, zatímco služby se budou stále zlepšovat.
- Pomáhá zakládat nové firmy a vytvářet nová pracovní místa. Očekává se, že v této oblasti se bude dařit jak průmyslu, tak růstu pracovních míst.
Pokud jde o poslední bod, uplatnění v oblasti obnovitelných zdrojů energie je na vzestupu. Podle institutu EESI (Environmental and Energy Study Institute) zaměstnává toto odvětví více než 3 miliony lidí v USA a 11 milionů lidí na celém světě. Počet pracovních míst v solární energetice se v USA liší. Podle asociace SEIA (Solar Energy Industries Association) je například v Severní Dakotě 211 pracovních míst v oblasti solární energetiky oproti více než 10 000 v Texasu. V oblasti solární energetiky nicméně pracují inženýři, výzkumní pracovníci, provozovatelé solárních elektráren, instalační pracovníci a řada dalších odborníků na různých pracovních místech po celé zemi.
Společnosti se také zaměřují na solární energii a další obnovitelné zdroje. Velké technologické společnosti vyhlásily pro své organizace iniciativy společenské odpovědnosti a environmentální cíle. Společnost Microsoft se například zavázala, že do roku 2030 bude vodně pozitivní a uhlíkově negativní. Spotřebitelé se také stále více zajímají o společenskou odpovědnost firem, takže lze očekávat, že v blízké budoucnosti začne stále více organizací formulovat zásady ohledně svého závazku k udržitelnosti.
Urychlete svou cestu k udržitelnosti
Bez ohledu na to, ve kterém bodě své cesty k uhlíkové neutralitě se právě nacházíte, Microsoft Cloud for Sustainability vám umožní zrychlit pokrok a transformovat podnikání prostřednictvím funkcí týkajících se životního prostředí, sociální oblasti a řízení.
Nejčastější dotazy
- Solární energie je energie ze Slunce, ze které lze vyrábět elektřinu. Jedná se o obnovitelný zdroj energie, což znamená, že je opakovaně využitelný a nevyčerpá se po jednorázovém použití. Solární energie má široké využití a lze ji využít k dodávkám elektřiny do budov, ohřevu vody, nabíjení spotřebičů a zařízení a dalším účelům. Solární energie se také označuje jako sluneční energie nebo sluneční záření. Další informace >
- Solární energii lze využívat v domácnostech i ke komerčním účelům. Například v obytných domech ji lze využít k dodávkám elektřiny, ohřevu vody a zajišťování vytápění a chlazení. Některé firmy využívají solární energii k provozu svých kanceláří, továren nebo farem. Kromě toho ji mohou orgány státní správy využívat k dodávkám energie pro komunální služby a provoz veřejných zařízení, například pro pouliční osvětlení, parkoviště, dopravu a školy.
-
Používání solární energie má několik výhod. Kromě toho, že je solární energie dostatek a je obnovitelná, snižuje naši společnou uhlíkovou stopu, protože samotná výroba solární energie produkuje nulové emise. Solární energie může být také nákladově efektivní. Díky technologickému pokroku jsou například solární systémy stále dostupnější a časem mohou výrazně přispět ke snížení účtů za elektřinu. Navíc je solární energie škálovatelná – lze ji využít k napájení jednoho domu nebo celé obce. Solární systémy lze navíc instalovat prakticky na jakémkoli místě, dokonce i v odlehlých oblastech, což znamená, že elektřinu lze dodávat i v místech, kde k ní jinak není přístup.
- K výrobě solární energie se využívají tři základní technologie: fotovoltaika (PV), koncentrace sluneční energie (CSP) a solární vytápění a chlazení (SHC). Po zprovoznění solárního systému pro výrobu solární energie potřebujete několik základních komponent pro její skladování: baterie, solární panely, dílčí panely pro kritickou zátěž a invertory. K ukládání solární energie se používají tři způsoby: baterie, mechanické skladování a tepelné skladování. V závislosti na vašich potřebách a na tom, k čemu solární energii využíváte (například k zajišťování dodávek elektřiny pro příměstský dům o rozloze 100 metrů čtverečních nebo velkého pozemku mimo rozvodnou síť), se může vaše volba lišit.
- Počáteční náklady na instalaci – ve Spojených státech se mohou pohybovat od 10 000 do 25 000 USD na obytný dům – mohou být pro mnoho spotřebitelů vysoké. V některých zemích však existují státní programy, pomocí kterých si lze náklady na pořízení solárního systému kompenzovat. To může zahrnovat prostředky na instalaci nákladově efektivního systému nebo zápočty daně. Bude to sice nějakou dobu trvat (asi deset let), ale náklady na solární panely by se vám měly vrátit a úspora by se měla projevit na vašich účtech za elektřinu. V závislosti na faktorech, jako jsou náklady na solární systém a velikost nemovitosti, může být úspora nákladů na elektřinu od několika set USD až po několik tisíc USD ročně.
- Solární energie je jednou z nejudržitelnějších forem energie, které jsou dnes k dispozici. Nejenže je jí dostatek a je obnovitelná (Slunce poskytuje každý den tolik energie, že by pokryla naši současnou celosvětovou poptávku po energii na celý rok), ale lze ji také vyrábět hospodárně a ve velkém. Při výrobě energie ze slunečního záření nevznikají žádné emise skleníkových plynů, po instalaci solárních panelů jsou náklady na údržbu minimální a energie je dodávána bez rizika kontaminace vody nebo ovzduší.
Sledujte Microsoft