Vzostup udržateľnej solárnej energie
Solárna energia je ekologický zdroj energie. Zistite, ako dokážu slnečné lúče vyrábať elektrinu a pomáhať zachovať planétu.
Čo je solárna energia?
Solárna energia je energia, ktorá pochádza zo slnka. Slnečné teplo a svetlo sa využívajú a používajú na výrobu elektriny alebo tepelnej energie pre širokú škálu potrieb domácností, podnikov a ďalších prevádzkových potrieb. Výstup systému solárnej energie sa meria vo wattoch.
Solárna energia – známa aj ako solárna elektrina, výroba elektriny zo slnka alebo slnečné žiarenie – je najbohatší obnoviteľný zdroj energie. Obnoviteľný zdroj energie je zdroj energie, ktorý sa dá obnoviť a znova využiť. Na rozdiel od fosílnych palív (ropa, zemný plyn a uhlie) sa tento zdroj energie po jednom použití nevyčerpá. Ďalšími príkladmi obnoviteľnej energie sú veterná, vodná a geotermálna energia.
Možno vás prekvapí, že technológie solárnej energie nie sú objavom modernej doby: Ľudia používajú slnečnú energiu už od 7. storočia pred naším letopočtom, keď používali zväčšovacie sklá a slnečné lúče na zapálenie ohňa a pálenie mravcov. Odvtedy, samozrejme, došlo k významnému vývoju a pokroku v oblasti technológií solárnej energie.
Tu je stručný prehľad a časová os solárnej energie podľa ministerstva energetiky USA:
- V roku 1767 vytvoril švajčiarsky vedec Horace de Saussure prvý solárny kolektor na svete.
- Edmond Becquerel, francúzsky fyzik, objavil fotovoltaický efekt – keď svetlo alebo žiarivá energia vytvára napätie alebo elektrický prúd – v roku 1839.
- O niekoľko desaťročí neskôr si francúzsky matematik Augustin Mouchot zaregistroval patenty na solárne motory.
- V roku 1883 vytvoril newyorský vynálezca Charles Fritts solárny článok pokrytím selénu tenkou vrstvou zlata a tento článok dosahoval účinnosť premeny energie 1 až 2 % (pre porovnanie, väčšina moderných solárnych článkov pracuje s účinnosťou 15 až 20 %), uvádza časopis Smithsonian Magazine. Vynálezca Edward Weston získal o päť rokov neskôr dva patenty na solárne články.
- Albert Einstein uverejnil na začiatku 20. storočia článok o fotoelektrickom efekte.
- V roku 1954 spoločnosť Bell Telephone Laboratories vyrobila kremíkový solárny článok – prvý článok, ktorý dokázal premeniť dostatok energie na prevádzku každodenných elektrických zariadení – so 4-percentnou (a neskôr 11-percentnou) účinnosťou. O šesť rokov neskôr dosiahla spoločnosť Hoffman Electronics 14-percentnú účinnosť.
- V 70-tych rokoch 20. storočia Dr. Elliot Berman navrhol lacnejší solárny článok, čo viedlo k zníženiu ceny na 20 USD za watt.
- Paul MacCready vyrobil v roku 1981 lietadlo na solárny pohon (prvé svojho druhu) so 16 000 solárnymi článkami a preletel s ním z Francúzska do Anglicka.
- V roku 1998 vedec Subhendu Guha vynašiel ohybné strešné šindle, ktoré premieňajú slnečné svetlo na elektrickú energiu.
- Aj v tomto storočí sa naďalej dosahujú veľké pokroky v schopnostiach a účinnosti solárnych technológií.
V súčasnosti je „solárna energia najrýchlejšie rastúcim a najdostupnejším zdrojom novej elektriny“ v Spojených štátoch, podľa lokality Energy.gov, s 3 miliónmi inštalácií v krajine. Aj globálne je podiel solárnej energie na používanie v domácnostiach a priemysle na vzostupe.
Bežným a obľúbeným príkladom solárnej energie sú čierne obdĺžnikové solárne panely, ktoré vidíte na strechách niektorých domov. Túto formu výroby solárnej energie si osvojili aj veľké spoločnosti – dokonca aj spoločnosť Disney World má pred svojím zábavným parkom Epcot solárne zariadenie v tvare Mickey Mousa, ktoré pozostáva zo 48 000 solárnych panelov.
Solárne technológie sa v priebehu rokov neustále vyvíjali a zlepšovali. V tomto článku nájdete prehľad o solárnej energii, o tom, ako funguje, o výhodách jej používania a o budúcnosti solárnej energie.
Ako sa slnečná energia zachytáva a ukladá?
Fotovoltaická (PV)
Ide o použitie zariadenia (predstavte si solárne panely), ktoré absorbuje slnečné svetlo a premieňa ho na elektrickú energiu. Tieto zariadenia sa nazývajú solárne články a sú spojené do väčších jednotiek, ktoré vyrábajú elektrinu.
Koncentrácia slnečnej energie (CSP)
Zachytáva energiu zo slnka a vytvára teplo, ktoré sa potom využíva na výrobu elektriny. Táto technológia používa zrkadlá na sústredenie alebo „koncentráciu“ svetelnej energie.
Solárne ohrievanie a chladenie (SHC)
Zachytáva energiu zo slnka a používa ju na poskytovanie služieb vykurovania a chladenia pre domácnosti a podniky. Táto technológia používa solárny kolektor, izolované potrubie a zásobník teplej vody.
Súčasti úložiska solárnej energie
Batérie
Základ systémov skladovania energie. Dva bežné typy batérií sú lítium-nikel-mangán-kobaltové a lítium-železofosfátové.
Podpanely kritického zaťaženia
Umožňuje vám určiť nevyhnutné zariadenia, ktoré zostanú napájané v prípade výpadku prúdu.
Solárne panely
Používajú sa na nabíjanie batérií. Tenkovrstvové, PERC, polykryštalické a monokryštalické sú jednotlivé typy solárnych panelov.
Z čoho sa solárne panely vyrábajú? Solárne panely vo svojej podstate zvyčajne obsahujú kremík – najbežnejší polovodičový materiál používaný vo fotovoltaických článkoch – a ďalej sklenený plášť, kovový rám a ďalší spojovací materiál, ktorý drží panel pohromade a podporuje jeho funkčnosť.
Meniče
Slúžia na premenu striedavého prúdu na jednosmerný (solárne panely a batérie premieňajú jednosmerný prúd na striedavý).
Skladovanie solárnej energie
Podľa spoločnosti Green Building Elements existujú tri spôsoby skladovania solárnej energie:
Batériové úložisko
Na skladovanie solárnej energie sa najčastejšie používajú lítium-iónové batérie.
Mechanické úložisko energie
Stlačený vzduch (vtláčaný do nádoby, ako je nádrž, a odoberaný podľa potreby), prečerpávacia vodná elektráreň (voda tlačená cez turbogenerátory na výrobu energie v prípade potreby) a zotrvačník (prebytočná energia, ktorá sa využíva na dodávku energie v prípade potreby) sú tri varianty tohto typu skladovacieho systému.
Termálne úložisko
Využíva roztavenú soľ a vodu v izolovanej nádrži na uchovávanie energie.
Existuje aj „virtuálne skladovanie“, čo je proces, ktorým sa vykuruje alebo chladí budova pred očakávaným nárastom dopytu po elektrickej energii. Budova si potom ukladá túto energiu na čas, keď bude potrebná.
Úplný zoznam výrazov a ich definícií nájdete v slovníku solárnej energie na lokalite ministerstva energetiky USA.
Výhody solárnej energie
Aké sú teda výhody solárnej energie? Je ich pomerne veľa, a to vrátane prospešnosti pre životné prostredie, pracovných príležitostí a daňových úľav. Tu je prehľad niektorých hlavných výhod:
Je lepšia pre životné prostredie ako tradičné zdroje energie
Planéta je pravdepodobne prvá vec, ktorá vám napadne, keď premýšľate o výhodách solárnej energie. Obnoviteľné zdroje energie, ako je solárna energia, pomáhajú obmedziť závislosť sveta od fosílnych palív, znižujú našu uhlíkovú stopu a poskytujú elektrickú energiu bez toxického znečistenia.
Náklady na uchovávanie solárnej energie sa zlepšili
Hoci počiatočná inštalácia môže byť pre niektoré domácnosti finančne neúnosná, náklady na údržbu sa v priebehu rokov znížili. Konkrétne za posledné desaťročie náklady na inštaláciu solárnych zariadení klesli o 60 %. (Náklady však môžu závisieť od faktorov, ako sú napríklad región a obmedzenia dodávateľského reťazca.)
Systémy využívajúce solárnu energiu sa tešia daňovému zvýhodneniu
Prechod na solárnu energiu môže byť priaznivý pre vašu peňaženku (aj keď až po nejakom čase). Napríklad vláda USA ponúka federálnu daňovú úľavu v na solárnu energiu , ktorú možno využiť na náklady spojené s inštaláciou fotovoltaického systému. Programy, ktoré vám pomôžu kompenzovať vyššie vstupné náklady, môžu ponúkať aj vlády jednotlivých štátov alebo miestne samosprávy.
Technológie v oblasti solárnej energie výrazne pokročili
Vybavenie a technológie na skladovanie sa v priebehu rokov výrazne zlepšili. V súčasnosti solárne panely produkujú viac energie dlhší čas (s účinnosťou okolo 20 percent) a vydržia až 30 rokov.
Využívanie solárnej energie pre vašu domácnosť alebo firmu má mnoho pozitív. Tento zdroj energie však nie je bez obmedzení. Tu je niekoľko nevýhod využívania solárnej energie:
- Znečistenie je stále problémom. Hoci je solárna energia ekologickejším riešením ako spaľovanie fosílnych palív, niektoré chemikálie a materiály používané pri výrobe fotovoltických článkov produkujú nebezpečný odpad.
- Počiatočné náklady môžu byť vysoké. Hoci vám solárna energia môže časom ušetriť peniaze, počiatočná inštalácia a vybavenie môžu byť drahé.
- Má to svoje obmedzenia. Keďže energia sa vyrába, keď svieti slnko, niektoré denné doby a poveternostné podmienky (napríklad zamračená obloha) nie sú pre solárnu energiu optimálne.
- Iné vplyvy na životné prostredie Pri rozširovaní solárnych systémov je potrebné zohľadniť spotrebu vody, využívanie pôdy a potenciálnu stratu biotopov.
V nadväznosti na posledný bod predstavuje solárna energia pre priemysel a podnikanie príležitosti šetrné k životnému prostrediu. Nové nástroje a aplikácie môžu napríklad pomôcť organizáciám vizualizovať simulácie zásob s cieľom zvýšiť úspešnosť vrtov a modernizovať elektrické siete pre distribuované zdroje energie s cieľom znížiť náklady a rozšíriť možnosti. Veľký pokrok sa dosiahol aj pri využívaní kvantových výpočtov na optimalizáciu výroby energie.
Ako implementovať solárnu energiu
Pred zavedením solárnej energie si urobte prieskum. Budete si chcieť vypočítať náklady vo vašej oblasti, zistiť dostupné zľavy a daňové úľavy, preskúmať rôzne systémy a pozrieť si recenzie spoločností, ktoré inštalujú systémy. Solárne panely si môžete technicky nainštalovať sami, ale musíte zvážiť, či je to pre vás tá najlepšia možnosť.
Ak ste majiteľom firmy, musíte pri prechode na solárnu energiu zvážiť niekoľko aspektov vrátane toho, čo spotrebúva elektrinu na vašom pracovisku (chladiaci a vykurovací systém, stroje, zariadenia atď.). Aj keď podobne ako domácnosti nakoniec pocítite úspory nákladov, prechod na solárnu energiu bude pravdepodobne znamenať počiatočnú investíciu času a peňazí. Existujú však energetické riešenia internetu vecí , ktoré vám pomôžu znížiť prevádzkové náklady a zároveň optimalizovať ponuku a dopyt a monitorovať údržbu sieťových aktív.
V prípade domácej inštalácie by väčšina ľudí pravdepodobne považovala vysokú cenu za najväčšiu prekážku pri začatí využívania solárnej energie. Napríklad náklady na systém solárnych panelov v priemerne veľkom dome v USA – po odpočítaní všetkých daňových úľav na solárnu energiu – sa pohybujú od 11 144 do 14 696 dolárov, resp. približne 200 až 250 dolárov za jeden panel v prípade malého svojpomocného projektu, ako uvádza portál Consumer Affairs. Niektoré príručky uvádzajú ešte väčšie rozpätie nákladov, a to od 10 000 do 25 000 dolárov v USA. Do úvahy treba vziať aj „mäkké náklady“, napríklad náklady na povolenie a montážne práce. Môžete sa rozhodnúť aj pre prenájom solárnych panelov – čo znamená, že nemusíte platiť za inštaláciu, údržbu alebo opravy – ale je potrebné zvážiť výhody a nevýhody.
Počiatočné náklady môžu byť pre väčšinu domácností vysoké a na návratnosť solárnych panelov si treba počkať (v priemere sa vám investícia vráti za 7 až 12 rokov). Úspory však môžu byť tiež významné: Podľa portálu HomeGuide môžu obyvatelia USA ušetriť 600 až 2 000 dolárov ročne na nákladoch za elektrinu. Okrem toho niektoré inštalácie stoja menej ako uvedené čísla. Tri základné faktory, ktoré ovplyvňujú náklady, sú veľkosť domu (väčšia nehnuteľnosť zvyčajne znamená vyššiu cenu), úroveň spotreby energie a typy technológií, ktoré si pre svoj systém vyberiete. Webové lokality, ako je Solar Estimate, vám umožnia zadať vaše poštové smerovacie číslo alebo vybrať vašu polohu na virtuálnej mape, aby vám pomohli určiť náklady na inštaláciu solárnych panelov na vašom dome.
Solárnu energiu môžete do svojho každodenného života začleniť rôznymi spôsobmi, vo veľkom aj v malom. Na to, aby ste začali využívať solárnu energiu, nemusíte minúť veľa peňazí. Môžete si napríklad kúpiť puzdro na solárnu energiu pre svoj smartfón, baterky na solárne nabíjanie do núdzovej súpravy v aute alebo solárny varič na ďalšie kempovanie – v niektorých prípadoch za menej ako 100 dolárov. Okrem solárnych panelov existujú aj iné možnosti napájania domu slnečnou energiou. Majitelia domov môžu používať solárne zariadenia na vyhrievanie bazéna a umiestniť solárne svetlá, ktoré v noci rozžiaria ich dvor alebo terasu. Solárnu energiu môžete využívať aj v pracovnom živote. Chcete pracovať na diaľku, mimo pracoviska? Zaobstarajte si prenosnú nabíjačku so solárnym panelom na napájanie notebooku počas práce vonku v kaviarni.
Budúcnosť solárnej energie
Budúcnosť slnečnej energie je jasná (slovná hračka je použitá naschvál), pretože:
- Je to dobré pre planétu. Solárna energia je udržateľná a ohľaduplná k životnému prostrediu.
- Svet smeruje k čistej energii. Po roku 2035 bude 50 percent výroby energie obnoviteľných.
- Je čoraz dostupnejšia a účinnejšia. Očakáva sa, že cena slnečných systémov bude naďalej klesať, zatiaľ čo účinnosť sa stále zvyšuje.
- Pomáha vytvárať nové firmy a pracovné miesta. Očakáva sa, že v tomto priestore sa bude rozvíjať priemysel aj rast pracovných miest.
K poslednému bodu treba dodať, že kariérne možnosti v oblasti obnoviteľných zdrojov energie sú na vzostupe. Podľa Inštitútu pre štúdium životného prostredia a energetiky zamestnáva tento sektor viac ako 3 milióny ľudí vUSA a 11 miliónov ľudí na celom svete. Počet pracovných miest v odvetví solárnej energie sa v rámci USA líši. Podľa Združenia Solar Energy Industries Association (SEIA) je napríklad v Severnej Dakote 211 pracovných miest v odvetví solárnej energie v porovnaní s viac ako 10 000 v Texase. V odvetví solárnej energie pracujú inžinieri, výskumníci, prevádzkovatelia solárnych elektrární, montážnici zariadení a mnohí ďalší odborníci na rôznych pracovných miestach v celej krajine.
Spoločnosti sa tiež pozerajú na slnečnú energiu a iné obnoviteľné zdroje energie. Veľké technologické spoločnosti informovali o iniciatívach v oblasti sociálnej zodpovednosti a environmentálnych cieľoch svojich organizácií. Napríklad spoločnosť Microsoft sa rozhodla, že do roku 2030 bude vodne pozitívna a uhlíkovo negatívna. Spotrebitelia sa čoraz viac zaujímajú aj o sociálnu zodpovednosť podnikov, takže v blízkej budúcnosti možno očakávať, že viac organizácií vypracuje politiky týkajúce sa ich záväzkov v oblasti udržateľnosti.
Urýchlite svoju cestu k udržateľnosti
Bez ohľadu na to, v ktorom bode svojej cesty k uhlíkovej neutralite sa nachádzate, Microsoft Cloud for Sustainability vám umožní zrýchliť pokrok a transformovať podnikanie prostredníctvom funkcií týkajúcich sa životného prostredia, sociálnych oblastí a riadenia (ESG).
Najčastejšie otázky
- Solárna energia je energia zo slnka, z ktorej sa dá vyrobiť elektrina. Je to obnoviteľný zdroj energie, čo znamená, že sa obnovuje a po jednom použití sa nevyčerpá. Solárna energia má rôzne spôsoby využitia a môže sa používať na napájanie budov, ohrev vody, nabíjanie vhodnej elektroniky a zariadení atď. Solárna energia sa nazýva aj ako solárna elektrina alebo slnečné žiarenie. Ďalšie informácie>
- Slnečná energia sa dá využívať na domáce aj komerčné účely. Na rezidenčnej úrovni môže napríklad poskytovať domácnostiam elektrinu, teplú vodu, vykurovanie a chladenie. Niektoré podniky používajú solárnu energiu na prevádzku svojich kancelárií, tovární alebo fariem. Okrem toho môžu samosprávy využívať solárnu energiu ako zdroj elektriny pre verejné služby a zariadenia – napríklad pouličné osvetlenie, parkoviská, dopravu a školy.
-
Využívanie solárnej energie má niekoľko výhod. Okrem toho, že jej je veľa a je obnoviteľná, solárna energia znižuje našu spoločnú uhlíkovú stopu, pretože pri samotnej výrobe solárnej energie sa produkujú nulové emisie. Solárna energia môže byť tiež nákladovo efektívna. Vďaka technologickému pokroku sú napríklad solárne systémy čoraz dostupnejšie a časom môžu výrazne znížiť účty za energie. Solárna energia je navyše škálovateľná – môže sa používať na napájanie jedného obydlia alebo celej obce. A napokon, solárne systémy možno inštalovať prakticky na akomkoľvek mieste, dokonca aj v odľahlých oblastiach, čo znamená, že elektrina môže byť k dispozícii aj na miestach, ktoré nemajú prístup k elektrickej sieti.
- Po prvé, na využívanie solárnej energie sa používajú tri hlavné technológie: fotovoltaika (PV), koncentrovaná slnečná energia (CSP) a solárne vykurovanie a chladenie (SHC). Po jej zachytení potrebujete niekoľko základných komponentov na jej uskladnenie: batérie, solárne panely, podpanely kritického zaťaženia a meniče. Po druhé, existujú tri spôsoby uskladnenia solárnej energie: batéria, mechanická energia a tepelné úložisko. V závislosti od vašich potrieb a od toho, na čo solárnu energiu využívate (napríklad na napájanie predmestského domu s rozlohou 110 metrov štvorcových alebo veľkej nehnuteľnosti mimo siete), sa váš postup môže líšiť.
- Počiatočné náklady na inštaláciu – v Spojených štátoch to môže byť od 10 000 do 25 000 dolárov na rodinný dom – môžu byť pre mnohých spotrebiteľov vysoké. Niektoré krajiny však majú vládne programy, ktoré vám môžu pomôcť kompenzovať náklady na začatie využívania solárnej energie. Môže to zahŕňať zdroje o vybudovaní nákladovo efektívneho systému alebo o tom, ako si zabezpečiť dostupné daňové úľavy. Bude to trvať nejaký čas (približne desať rokov), ale náklady na systém solárnych panelov by sa vám mali vrátiť a úspory sa prejavia na vašich účtoch za elektrinu. V závislosti od faktorov, ako sú náklady na solárny systém a veľkosť nehnuteľnosti, môžu úspory nákladov na elektrickú energiu predstavovať niekoľko stoviek až niekoľko tisíc dolárov ročne.
- Solárna energia je jednou z najudržateľnejších foriem energie, ktoré sú v súčasnosti k dispozícii. Nielenže je jej dostatok a je obnoviteľná – slnko poskytuje každý deň dostatok energie na pokrytie súčasného globálneho dopytu po energii na celý rok – ale dá sa vyrábať aj ekonomicky a vo veľkom rozsahu. Pri výrobe elektriny zo slnečnej energie sa neprodukujú žiadne emisie skleníkových plynov, po inštalácii solárnych panelov sa vyžadujú len minimálne náklady na údržbu a vyrobená energia je bez rizika kontaminácie vody alebo ovzdušia.
Sledujte Microsoft