Dezvoltarea energiei solare durabile
Energia solară este o sursă de energie ecologică. Aflați ce pot face razele solar pentru a alimenta și a ajuta la protejarea planetei.
Ce este energia solară?
Energia solară este energia care provine de la soare. Căldura și lumina soarelui sunt valorificate și utilizate pentru a genera electricitate sau energie termică pentru o varietate de necesități casnice, de afaceri și alte necesități operaționale. Rezultatul unui sistem de alimentare solară este măsurat în wați.
Energia solară, numită și putere solară, generare de energie solară sau radiație solară, este cea mai abundentă sursă de energie regenerabilă. O sursă de energie regenerabilă este o sursă de energie care poate fi regenerată. Spre deosebire de combustibilii fosili (petrol, gaze naturale și cărbune), această sursă de energie nu este epuizată după o utilizare. În plus, energia eoliană, hidroenergia și energia geotermală sunt alte exemple de energie regenerabilă.
Veți rămâne surprins să aflați că tehnologiile de energie solară nu sunt o descoperire a timpurilor moderne: Oamenii utilizează energia solară din secolul al 7-lea î.Hr. Atunci, oamenii utilizau lupe și raze solare pentru a aprinde focul și a arde furnici. Desigur, din acele vremuri, tehnologiile de energie solară au înregistrat dezvoltări și progrese majore.
Iată o scurtă prezentare generală și cronologia energiei solare, potrivit Departamentului de Energie al S.U.A.:
- În 1767, savantul elvețian Horace de Saussure a construit primul colector solar din lume.
- În 1839, Edmond Becquerel, un fizician francez, a descoperit efectul fotovoltaic (atunci când energia luminoasă sau radiantă produce o tensiune sau un curent electric).
- Câteva decenii mai târziu, matematicianul francez Augustin Mouchot a înregistrat brevete pentru motoare alimentate cu energie solară.
- În 1883, inventarul new-yorkez Charles Fritts a creat o celulă solară, acoperind seleniu cu un strat subțire de aur, care a obținut o rată de conversie a energiei de 1-2% (pentru referință, majoritatea celulelor solare moderne operează la o rată între 15 și 20%), , potrivit Smithsonian Magazine. Cinci ani mai târziu, inventarul Edward Weston a primit două brevete pentru celule solare.
- La începutul anilor 1900, Albert Albert a publicat o lucrare despre efectul fotoelectric.
- În 1954, Bell Telephone Laboratories au produs o celulă solară pe bază de siliciu (prima celulă care putea converti suficientă energie pentru funcționarea de zi cu zi a echipamentelor electrice, cu eficiență de 4%, iar mai târziu, de 11%). Șase ani mai târziu, Hoffman Electronics a obținut o eficiență de 14%.
- În anii 1970, Dr. Elliot Berman a proiectat o celulă solară mai puțin costisitoare, determinând o scădere a prețului la 20 USD pentru un wat.
- Paul MacCready a construit un avion alimentat de energie solară (primul de acest tip) cu 16.000 de celule solare montate, și l-a adus din Franța în Anglia în 1981.
- În 1998, savantul Subhendu Guha a deschis calea spre inventarea șindrilelor solare flexibile, care transformă lumina soarelui în energie electrică pentru acoperișuri.
- În anii 2000 și ulterior, continuă să se facă pași importanți în capacitatea și eficiența tehnologiilor de energie solară.
În prezent, „energia solară este sursă de energie electrică cea mai accesibilă și cu cea mai rapidă creștere” din Statele Unite ale Americii, potrivit Energy.gov, cu 3 milioane de echipamente instalate în țară. Energia solară este în plină ascensiune și la nivel global, pentru uz casnic și industrial.
Un exemplu de energie solară popular și din viața de zi cu zi îl reprezintă panourile solare dreptunghiulare negre pe care le vedeți pe acoperișul unor locuințe. Și corporațiile au adoptat această formă de generare de energie solară; chiar și Disney World are o centrală solară în formă de Mickey Mouse, alcătuită din 48.000 de panouri solare, în afara parcului său tematic Epcot.
Tehnologiile solară au continuat să evolueze și să se îmbunătățească de-a lungul anilor. Acest articol va oferi o prezentare generală a energiei solare, a modului în care funcționează, a avantajelor utilizării acesteia și a viitorului energiei solare.
Cum este colectată și stocată energia solară?
Fotovoltaică (PV)
Implică utilizarea unui dispozitiv (gândiți-vă la panourile solare) pentru a absorbi lumina solară și a o transforma în energie electrică. Aceste dispozitive sunt cunoscute drept celule solare și sunt conectate la unități mai mari, care generează energie.
Concentrarea energiei solare (CSP)
Colectează energie de la soare pentru a crea căldură, care este utilizată apoi pentru a genera energie electrică. Această tehnologie utilizează oglinzi pentru a focaliza sau „a concentra” energia luminoasă.
Încălzirea și răcirea solară (SHC)
Colectează energie de la soare și o utilizează pentru a furniza servicii de încălzire și răcire pentru case și firme. Această tehnologie utilizează un colector solar, țevi izolate și un rezervor de acumulare a apei calde.
Componente de stocare a energiei solare
-
Bateriile
Nucleul sistemelor de stocare a energiei. Două tipuri comune de baterii sunt litiu-nichel-mangal-cobalt și cu fosfat de fier de litiu.
-
Subpanouri pentru încărcare critică
Vă permite să decideți ce dispozitive esențiale să fie alimentate în cazul unei pene de curent.
-
Panourile solare
Utilizate pentru a reîncărca bateriile. Printre diferitele tipuri de panouri solare se numără cele de film subțire, PERC, policristaline și monocristaline.
Din ce sunt realizate panourile solare? În interior, panourile solare conțin de obicei siliciu (cel mai comun material semiconductor utilizat în celulele fotovoltaice), carcasă din sticlă, un cadru metalic și alte componente hardware pentru a menține panoul un tot unitar și a susține funcționalitatea acestuia.
-
Invertoare
Utilizate pentru a converti curentul alternativ în curent continuu (panourile solare și bateriile convertesc curentul continuu în curent alternativ).
Stocarea energiei solare
Potrivit Green Building Elements, există trei modalități de a stoca energie solară:
Stocarea bateriei
Cel mai frecvent, se utilizează baterii cu litiu-ion pentru stocarea energiei solară.
Stocarea energiei mecanice
Aer comprimat (forțat într-un recipient, cum ar fi un rezervor, și distribuit în funcție de necesități), hidroenergie cu acumulare prin pompaj (apă transmisă prin turnurile turbinelor pentru a produce energie atunci când este necesar) și volant (excesul de energie, utilizat pentru a furniza energie atunci când este necesar) sunt trei variante ale acestui tip de sistem de stocare.
Stocarea termică
Utilizează sare topită și apă într-un rezervor izolat pentru a menține energia.
De asemenea, există o „stocare virtuală”, un proces prin care încălziți sau răciți o clădire înainte de înainte de o creștere anticipată de energie electrică. Clădirea stochează apoi această energie atunci când este necesar.
Pentru o listă completă de termeni și definiții, vizualizați glosarul de energie solară la Departamentului pentru Energie al S.U.A.
Avantajele energiei solare
Așadar, care sunt avantajele energiei solare? Există destul de multe avantaje, inclusiv bunăstarea mediului înconjurător, oportunități de locuri de muncă și credite fiscale. Iată o prezentare generală a unora dintre principalele avantaje:
-
Este mai bună pentru mediu decât sursele de energie tradiționale
Planeta este probabil primul lucru care ne vine în minte atunci când analizăm avantajele energiei solare. Sursele regenerabile precum energia solară ajută la reducerea dependenței omenirii de combustibilii fosili, la diminuarea amprentei noastră de carbonși furnizează energie electrică fără a determina poluare toxică.
-
Costurile menținerii energiei solare s-au îmbunătățit
Deși instalarea inițială poate fi foarte costisitoare pentru unele familii, costurile de întreținere s-au micșorat în ultimii ani. Mai exact, în ultimul deceniu, costul instalării de panouri solare a scăzut cu 60%. (Totuși, costurile pot depinde de factori precum restricții legate de regiune și de lanțul de aprovizionare.)
-
Sistemele de energie solară prezintă avantaje fiscale
Trecerea la energia solară poate fi benefică pentru portofelul dvs. (însă în viitor). De exemplu, guvernul SUA oferă un credit fiscal federal pentru energie solară , care poate fi aplicat pentru costurile de instalare ale unui sistem solar fotovoltaic. De asemenea, statul și alte administrații locale pot oferi programe pentru a ajuta la amortizarea prețului ridicat.
-
Tehnologiile de energie solară au evoluat
Echipamentele și tehnologiile de stocare s-au îmbunătățit foarte mult de-a lungul anilor. În prezent, panourile solare produc mai multă energie pentru mai mult timp (cu o creștere a eficienței de aproximativ 20%) și durează până la 30 de ani.
Există multe și diverse aspecte pozitive ale utilizării energiei solare pentru locuința sau firma dvs. Totuși, această sursă de energie își are limitările ei. Iată câteva dezavantaje ale utilizării energiei solare:
- Poluarea continuă să fie o problemă. Deși energia solară este o soluție mai ecologică decât arderea combustibililor fosili, unele dintre substanțele chimice și materialele utilizate în procesul de producție a celulelor fotovoltaice produc deșeuri periculoase.
- Instalarea poate fi costisitoare. Deși energia solară vă poate ajuta să economisiți bani în timp, instalarea inițială și echipamentul pot fi costisitoare.
- Există limitări ale serviciului. Deoarece energia este generată când este soare afară, anumite ore ale zilei și condiții meteo (cum ar fi cerul înnorat) nu sunt optime pentru energia solară.
- Alte efecte asupra mediului. Utilizarea apei, utilizarea terenului și distrugerea potențială a habitatului sunt aspecte care trebuie luate în considerare în cazul trecerii la scară largă a sistemelor de energie solară.
Trecând peste ultimul aspect, energia solară prezintă oportunități ecologice pentru industrie și afaceri. De exemplu, noile instrumente și aplicații pot ajuta organizațiile să vizualizeze simulări de rezervoare, pentru a crește ratele de succes ale forării și a facă upgrade rețelelor electrice pentru resurse de energie distribuite, în vederea reducerii costurile și a măririi sferei posibilităților. De asemenea, s-au înregistrat progrese mari în utilizarea calculului cuantic pentru optimizarea generării de energie.
Cum se implementează energia solară
Înainte de a implementa energia solară, faceți-vă temele. Se recomandă să calculați costurile pentru zona dvs., să consultați reducerile și creditele fiscale disponibile, să explorați diferite sisteme și să consultați recenziile firmele de instalare a sistemului. Puteți instala personal panourile solară, dar se recomandă să luați în considerare dacă aceasta este cea mai bună opțiune pentru dvs.
Dacă sunteți proprietarul unei firme, există mai multe considerente de analizat atunci când treceți la energia solară, inclusiv ce utilizează energie electrică la locul dvs. de muncă (sistemul de răcire și de încălzire, utilaje, echipamente etc.). Deși, la fel ca în cazul locuințelor, veți realiza în cele din urmă economii la nivelul costurilor, trecerea la energia solară va fi probabil o investiție inițială de timp și de bani. Cu toate acestea, există soluții de energie IoT disponibile pentru a vă ajuta să reduceți costurile operaționale, optimizând în același timp cererea și cererea și monitorizând întreținerea rețelelor.
Pentru instalarea în locuințe, majoritatea persoanelor vor lua considera probabil prețul ridicat drept cea mai mare piedică în calea instalării de sisteme de energie solară. De exemplu, costul pentru un sistem de panouri solare într-o locuință de dimensiuni medii din S.U.A. (după orice credit fiscal pentru energie solară) variază între 11.144 USD la 14.696 USD și aproximativ 200-250 de USD per panou pentru un proiect de tipul do-it-yourself, potrivitConsumer Affairs. Unele ghiduri extind și mai mult intervalul, listând costuri între 10.000 USD și 25.000 USD în S.U.A. De asemenea, trebuie luate în considerare costuri accesorii, precum costurile autorizărilor și costurile de manoperă pentru instalare. Puteți alege să închiriați panourile solare, ceea ce înseamnă că nu trebuie să plătiți pentru costurile de instalare, întreținere sau reparare, însă există argumente pro și contra de luat în considerare.
Prețul în avans poate fi exagerat pentru majoritatea gospodăriilor și va trebui să așteptați o vreme pentru a amortiza panourile solare (în medie, veți obține un profit pentru investiția făcută în 7-12 ani). Însă și economiile pot fi semnificative: Energia solară poate economisi locuitorilor din S.U.A. între 600 și 2.000 de USD pe an, potrivit HomeGuide. În plus, unele instalări costă mai puțin decât cifrele prezentate. Dimensiunea locuinței dvs. (o proprietate mai mare indică de obicei un preț mai mare), nivelul consumului de energie și tipurile de tehnologii pe care le alegeți pentru sistemul dvs. sunt trei factori principali care vor influența costurile. Site-uri web precum Solar Estimate vă permit să introduceți codul poștal sau să alegeți locația dvs. pe harta virtuală pentru a determina costurile instalării panourilor solară pe locuința dvs.
De asemenea, puteți alege să încorporați energia solară în viața de zi cu zi în diverse moduri, atât mari cât și mici. Nici nu trebuie să cheltuiți mult pentru a începe cu energia solară. De exemplu, puteți cumpăra un încărcător solar pentru smartphone, lanterne solare pentru trusa de urgență a mașinii sau un aragaz solar de camping pentru următoarea excursie cu cortul, în unele cazuri, pentru sub 100 USD. Pe lângă panourile solare, există și alte opțiuni de alimentare a locuinței dvs. cu energie solară. Proprietarii de case pot utiliza dispozitive solare pentru încălzirea piscinei și pot instala lămpi solare pentru a-și lumina curtea sau curtea interioară în timpul nopții. De asemenea, puteți utiliza generarea de energie solară în viața dvs. profesională. Doriți să lucrați la distanță, în afara sediului? Luați cu dvs. un încărcător portabil de panou solar pentru a vă alimenta laptopul în timp ce lucrați afară, într-o cafenea.
Viitorul energiei solare
Viitorul energiei solară este luminos (jocul de cuvinte e intenționat), deoarece:
- Are un rol benefic pentru planetă. Energia solară este sustenabilă și ecologică.
- Omenirea se îndreaptă spre energie curată. După anul 2035, 50% din generarea de energie solară va fi regenerabilă.
- Aceasta devine mai accesibilă și mai eficientă. Se așteaptă ca prețul sistemelor de energie solară să continuă să scadă, în timp ce serviciul va continua să se îmbunătățească.
- Acesta va ajuta la crearea de noi afaceri și locuri de muncă. Se așteaptă ca atât creșterea industriei, cât și cea a locurilor de muncă să înflorească în acest sector.
În ceea ce privește acest ultim punct, carierele din câmpul energiei regenerabile sunt în plină expansiune. Acest sector a angajat peste 3 milioane de persoane în S.U.A. și 11 milioane de persoane la nivel global, , potrivitInstitutului pentru studii de mediu și energie. Numărul de locuri de muncă din sectorul energiei solare variază în S.U.A. De exemplu, există 211 de locuri de muncă în sectorul energiei solare listate în North Dakota, față de peste 10.000 în Texas, , potrivit Solar Energy Industries Association (SEIA). Cu toate acestea, domeniul energiei solare este format din ingineri, cercetători, operatori de centrale solare, instalatori de echipamente și o varietate de alți profesioniști din locuri de muncă din întreaga țară.
Și firmele așteaptă cu nerăbdare să utilizeze sursele de energie solară și alte surse regenerabile de energie. Marile companii din domeniul tehnologiei au anunțat inițiative de responsabilitate socială și obiective de mediu pentru organizațiile lor De exemplu, Microsoft și-a asumat angajamentul de a atinge obiectivul de utilizare a apei „sub zero” și o amprentă de carbon negativă până în 2030. Consumatorii sunt din ce în ce mai interesați și de responsabilitatea socială corporativă, așadar așteptați-vă ca mai multe organizații să dezvolte politici în ceea ce privește angajamentul lor pentru sustenabilitate în viitorul apropiat.
Accelerați-vă călătoria în domeniul sustenabilității
Oriunde v-ați afla pe drumul către zero emisii, Microsoft Cloud for Sustainability vă permite să amplificați progresul și să vă transformați afacerea prin capacități de mediu, sociale și de guvernanță (ESG).
Întrebări frecvente
- Energia solară este energia provenită de la soare, care poate fi generată în energie electrică. Este o sursă de energie regenerabilă, ceea ce înseamnă că poate fi reînnoită și nu este epuizată după o singură utilizare. Energia solară are o varietate de utilizări și poate fi utilizată pentru a alimenta clădirile, a încălzi apă, a încărca electronicele și dispozitivele aplicabile și multe altele. Energia solară este cunoscută și drept putere solară sau radiație solară. Aflați mai multe >
- Energia solară poate fi utilizată atât casnic, cât și comercial. La nivel rezidențial, de exemplu, poate oferi locuințelor energie electrică, apă caldă, încălzire și răcire. Unele firme utilizează energie solară pentru a-și opera birourile, fabricile sau fermele. În plus, guvernele pot alimenta cu energie solară utilitățile și facilitățile publice, cum ar fi semafoarele, parcările, mijloacele de transport și școlile.
-
Utilizarea energiei solare are mai multe avantaje. Pe lângă faptul că este găsită în abundență și regenerabilă, energia solară reduce amprenta noastră colectivă de carbon, deoarece generarea de energie solară în sine produce zero emisii. De asemenea, energia solară poate fi rentabilă. De exemplu, progresele tehnologice fac sistemele de energie solară din ce în ce mai accesibile și, în timp, aceste sisteme pot reduce semnificativ facturile la utilități. Mai mult, energia solară este scalabilă, deci poate fi utilizată pentru a alimenta o singură locuință sau o întreagă comunitate. În sfârșit, sistemele de energie solară pot fi instalate în aproape orice locație, chiar și în zone îndepărtate, ceea ce înseamnă că poate fi furnizată energie în locuri care nu au acces la electricitate.
- Mai întâi, există trei tehnologii principale utilizate pentru a valorifica energia solară: energie fotovoltaică (PV), concentrarea energiei solare (CSP) și încălzire și răcire solară (SHC). Odată valorificat, aveți nevoie de câteva componente de bază pentru a o stoca: baterii, panouri solare, subpanouri de încărcare critică și invertoare. Există trei modalități de a stoca energie solară: baterie, energie mecanică și stocare termică. În funcție de necesitățile dvs. și de motivul utilizării energiei solare (de exemplu, pentru a alimenta o casă din suburbie de 1.200 de metri pătrați de suburban față de o proprietate mare în afara rețelei), procesul poate fi diferit.
- Costurile inițiale ale instalării (în Statele Unite ale Americii, acesta poate costa între 10.000 USD și 25.000 de USD pentru o locuință rezidențială) pot fi ridicate pentru mulți consumatori. Totuși, unele țări au programe guvernamentale care vă pot ajuta să compensați costurile trecerii la energie solară. Aceasta poate include resurse pentru construirea unui sistem rentabil sau modul de securizare a creditelor fiscale disponibile. Va dura un timp (aproximativ un deceniu), dar ar trebui să amortizați costurile unui sistem de panouri solare și să vedeți economiile reflectate în factura de electricitate. În funcție de factori precum costul sistemului de energie solară și dimensiunea proprietății dvs., economiile de costuri la energia electrică pot fi ajunge de la câteva sute de dolari la câteva mii de dolari pe an.
- Energia solară este una dintre cele mai sustenabile forme de energie disponibile în prezent. Nu este doar abundentă și regenerabilă (soarele oferă suficientă energie în fiecare zi pentru a satisface cererea globală actuală de energie pentru un an întreg), dar poate fi generată și la nivel economic și pe scară largă. Generarea de energie solară nu produce gaze cu efect de seră, necesită costuri minime de întreținere după instalarea panourilor solare și oferă energie fără niciun risc de contaminare a apei sau a aerului.
Urmăriți Microsoft