Ökningen av hållbar solenergi
Solkraft är en miljövänlig energikälla. Lär dig vad solens strålar kan göra för att driva och bevara planeten.
Vad är solenergi?
Solenergi är energi som kommer från solen. Solens värme och ljus används för att generera el eller termisk energi för en mängd olika hushålls-, affärs- och andra driftsbehov. Utmatningen från ett solkraftssystem mäts i watt.
Solenergi – även kallat solkraft, solproduktion eller solstrålning – är den mest överflödiga, förnybara energikällan. En förnybar energikälla är en energikälla som kan återskapas. Till skillnad från bränsle (olja, gas och kol) är den här energikällan inte uttömd efter en användning. Dessutom är vind-, vattenkraft- och geotermisk kraft andra exempel på förnybara energier.
Det kan överraska dig att veta att solenergiteknik inte är en modern upptäckt: Människor har använt sol sedan 700-talet f.vt. när människor använde förstoringsglas och solens strålar för att göra upp eld och bränna myror. Sedan dess har det naturligtvis skett stora framsteg inom solenergiteknik.
Här är en kort översikt och tidslinje för solenergi, enligt USA:s Energidepartement:
- 1767 byggde den schweiziska forskaren Horace de Saussure världens första solsamlare.
- Edmond Becquerel, en fransk fysiker, upptäckte 1839 solcellseffekten – när ljus eller strålningsenergi producerar en spänning eller elektrisk ström.
- Årtionden senare registrerade den franska matematikern Augustin Mouchot patent för soldrivna motorer.
- År 1883 skapade New York-uppfinnaren Charles Fritts en solcell genom att täcka selen med ett tunt lager guld som uppnådde en energiomvandlingstakt på 1 till 2 procent (som referens arbetar de flesta moderna solceller i en hastighet mellan 15 och 20 procent), enligt Magazine. Uppfinnaren Edward Weston fick två patent för solceller fem år senare.
- Albert Einstein publicerade en artikel om den fotoelektriska effekten i början av 1900-talet.
- 1954 skapade Bell Telephone Laboratories en kiselsolcell – den första cellen som kunde omvandla tillräckligt med energi för att köra daglig elektrisk utrustning – med en effektivitet på 4 procent (och senare 11 procent). Sex år senare nådde Hoffman Electronics 14 procents effektivitet.
- På 1970-talet utformade Dr. Max Berman en billigare solcell, vilket resulterar i en prissänkning till 20 USD per watt.
- Paul MacCready byggde ett soldrivet flygplan (det första i sitt slag) med 16 000 solceller på det och flög det från Frankrike till Storbritannien 1981.
- 1998 visade forskaren Subhendu Guha vägen för att uppfinna flexibla soplattor som omvandlar solljus till elektricitet för tak.
- Under 2000-talen och därefter fortsätter stora framsteg att göras när det gäller kapaciteten och effektiviteten hos tekniker för solenergi.
I dag är "solenergi den snabbast växande och mest prisvärda källan till ny el" i USA, enligt Energy.gov, med 3 miljoner installationer i landet. Och globalt ökar även solenergin för hemanvändning och industriell användning.
Ett vanligt, populärt exempel på solenergi skulle vara de svarta, rektangulära solpaneler som du ser på några hustak. Företag har även använt den här formen av solproduktion – även Disney World har en Musse Pigg-formad solanläggning som består av 48 000 solpaneler utanför temaparken Epcot.
Solteknikerna har fortsatt att utvecklas och förbättras under åren. Den här artikeln innehåller en översikt över solenergi, hur den fungerar, fördelarna med att använda den och framtidens solkraft.
Hur samlas och lagras solenergi?
Solceller (PV)
Innebär att använda en enhet (tänk på solpaneler) för att absorbera solljus och omvandla den till elektrisk energi. Dessa enheter kallas solceller och är anslutna för att bilda större enheter som genererar ström.
Koncentrerande solkraft (CSP)
Samlar in energi från solen för att skapa värme, som sedan används för att generera el. Den här tekniken använder speglar för att fokusera eller "koncentrera" ljusenergi.
Soluppvärmning och kylning (SHC)
Samlar in energi från solen och använder den för att tillhandahålla värme- och kylningstjänster till hem och företag. Den här tekniken använder en solinsamlare, isolerad rörledning och en lagringsbehållare för varmvatten.
Komponenter för lagring av solenergi
-
Batterier
Kärnan i energilagringssystem. Två vanliga typer av batterier är litium-nickel-mangan-cobalt och litium-järnfosfat.
-
Underpaneler för kritisk belastning
Låter dig bestämma vilka nödvändiga enheter som ska startas i händelse av elavbrott.
-
Solpaneler
Används för att ladda batterier. Tunn film, PERC, polykristallin och monokristallin är olika typer av solpaneler.
Vad består solpaneler av? I grunden innehåller solpaneler vanligtvis kisel – det vanligaste halvledarmaterialet som används i PV-celler – glashölje, en metallram och annan maskinvara för att hålla ihop panelen och stödja funktionerna i den.
-
Växelriktare
Används för att konvertera växelström till likström (solpaneler och batterier omvandlar likström till växelström).
Lagring av solenergi
Sedan finns det tre sätt att lagra solenergi enligt gröna byggnadselement:
Batterilagring
Oftast används litiumjonbatterier för att lagra solenergi.
Mekanisk energilagring
Komprimerad luft (framtvingad i ett aggregat, t.ex. en tank och som matas vid behov), vattenkraft med pumplagring (vatten som drivs genom turbingeneratorer för att producera energi när det finns en efterfrågan) och svänghjul (överflödig energi som används för att tillhandahålla ström vid behov) är tre varianter av den här typen av lagringssystem.
Termisk lagring
Använder smält salt och vatten i en isolerad tank för att lagra energi.
Det finns också "virtuell lagring", en process genom vilken du värmer eller kyler en byggnad innan det finns en förväntad topp av elektrisk efterfrågan. Byggnaden lagrar sedan den här energin tills den behövs.
En fullständig lista över termer och definitioner finns i ordlistan för solenergi hos USA:s Energidepartement.
Fördelar med solenergi
Vilka är fördelarna med solenergi? Det finns ganska många, bland annat miljövård, jobbmöjligheter och skattelättnader. Här är en översikt över några av de främsta fördelarna:
-
Den är bättre för miljön än traditionella energikällor
Planeten är förmodligen det första som kommer att tänka på när man överväger fördelarna med solenergi. Förnyelsebara energier som solkraft bidrar till att minska världens beroende av fossila bränslen, minska vårt koldioxidavtryck och tillhandahålla el utan att orsaka onödiga utsläpp.
-
Kostnaderna för att underhålla solkraft har förbättrats
Även om den första installationen kan vara kostnadsöverkomlig för vissa hushåll har underhållskostnaderna minskat under åren. Mer specifikt har kostnaden under de senaste tio åren för att installera sol har minskat med 60 procent. (Kostnaderna kan dock bero på faktorer som begränsningar i region- och leveranskedja.)
-
Solenergisystem medför skattefördelar
Att övergå till solkraft kan vara bra för din ekonomi (längre fram). Amerikanska myndigheter erbjuder till exempel en federal skattelättnad för solkraft som kan dras av mot kostnaden för installation av solcellssystem för solkraft. Stat och delstater kan även erbjuda andra program för att hjälpa till med de högre kostnaderna.
-
Teknikerna för solkraft har utvecklats
Tekniker för utrustning och lagring har blivit väldigt mycket bättre genom åren. I dag producerar solceller mer energi under längre tid (med cirka 20 procents effektivitet) och håller i upp till 30 år.
Det finns många positiva identifieringar när det gäller att använda solenergi för hemmet eller företaget. Den här energikällan är dock inte utan begränsningar. Här är några nackdelar med att använda solkraft:
- Koldioxidutsläpp är fortfarande ett problem. Även om solenergi är en mer miljövänlig lösning än att bränna fossila bränslen, producerar vissa av de kemiska ämnen och material som används i solcellens tillverkningsprocess farligt avfall.
- Det kan vara dyrt att konfigurera. Även om du kan spara pengar på solkraften kan den första installationen och utrustningen vara dyr.
- Det finns tjänstbegränsningar. Eftersom energi genereras när solen är framme, är vissa tider på dagen och väderförhållanden (till exempel molnigt väder) inte optimala för solkraft.
- Andra miljöeffekter. Vattenanvändning, markanvändning och potentiell förlust av miljö är överväganden som måste göras vid skalning av solkraftssystem.
Om vi tar fasta på den sista punkten erbjuder solenergin miljövänliga möjligheter för industri och företag. Till exempel kan nya verktyg och appar hjälpa organisationer att visualisera reservoarsimuleringar för att öka detaljnivån och uppgradera elnät för distribuerade energiresurser för att minska kostnaderna och utöka möjligheterna. Det har också skett stora framsteg med kvantberäkning för optimering av energigenerering.
Så här implementerar du solenergi
Innan du implementerar solenergi bör du göra din forskning. Du vill beräkna kostnaderna för ditt område, ta en titt på tillgängliga rabatter och skattelättnader, utforska olika system och titta på recensioner för systeminstallationsföretag. Du kan tekniskt sätt installera solpaneler själv, men du bör överväga om det är det bästa alternativet för dig.
Om du är företagsägare har du flera saker att tänka på när du övergår till solenergi, inklusive vad som använder el på din arbetsplats (kylnings- och värmesystemet, maskiner, utrustning osv.). Precis som hushållen kommer du så småningom att få kostnadsbesparingar, men övergången till sol kommer sannolikt att vara en förskottsinvestering av tid och pengar. Det finns dock IoT-energilösningar som hjälper dig att sänka driftskostnaderna samtidigt som du optimerar tillgång och efterfrågan och övervakar underhåll av nättillgång.
För heminstallation skulle de flesta förmodligen betrakta den höga prislappen som den största hindret för att komma igång med solenergi. Kostnaden för ett solpanelssystem för ett genomsnittligt hus i USA – efter eventuella solskattelättnader – sträcker sig från 11 144 USD till 14 696 USD och cirka 200 USD till 250 USD per panel för ett litet Gör-det-själv-projekt, enligt Consumer Affairs. Vissa guider utökar intervallet ytterligare och listar kostnaderna som mellan 10 000 USD och 25 000 USD i USA. Det finns också "mjuka kostnader" att tänka på, till exempel kostnader för att tillstånd och installationsarbete. Du kan välja att leasa solpaneler, vilket innebär att du inte behöver betala för installations-, underhålls- eller reparationskostnader, men det finns för- och nackdelar att överväga.
Startpriset kan vara högt för de flesta hushåll och det finns en viss väntan tills du når återbetalningsperioden för solpanelen (i genomsnitt ser du en avkastning på din investering om sju till tolv år). Men besparingarna kan också vara betydande: Solenergi kan spara mellan 600 och 2 000 USD på elkostnader per år enligt HomeGuide. Dessutom kostar vissa installationer mindre än de listade siffrorna. Storleken på ditt hem (en större egendom indikerar vanligtvis en högre prislapp), din energiförbrukningsnivå och de typer av tekniker som du väljer för ditt system är tre huvudsakliga faktorer som påverkar kostnaderna. Med webbplatser som Solar Estimate kan du ange ditt postnummer eller välja din plats på den virtuella kartan för att fastställa kostnaderna för att installera solpaneler i hemmet.
Du kan också välja att införliva solenergi i vardagen på olika sätt, både stora och små. Du behöver inte heller spendera mycket pengar för att komma igång med solkraft. Du kan till exempel köpa ett soldrivet fodral för din smartphone, solladdade ficklampor för bilens nödpaket eller en solspis till nästa resa – i vissa fall för under 100 USD. Utanför solpanelerna finns det även andra alternativ för att driva ditt hus med solkraft. Fastighetsägare kan använda soldrivna enheter för att värma poolen och sätta in sollampor för att göra sin trädgård eller altan ljusare på natten. Du kan också använda solgenerering i ditt arbetsliv. Vill du arbeta på distans, på annan plats? Ta med en bärbar solpanelsladdare för att driva din bärbara dator medan du arbetar på ett kafé.
Framtiden för solenergi
Framtiden för solkraft är ljus (ordvits avsedd), eftersom:
- Det är bra för planeten. Solenergi är hållbar och miljövänlig.
- Ren energi är dit världen är på väg. Efter år 2035 kommer 50 procent av energiförbrukningen att vara förnybar.
- Det blir mer prisvärt och effektivt. Priset på solkraftssystem förväntas fortsätta att sänkas, medan tjänsten fortsätter att bli bättre.
- Det hjälper till att skapa nya företag och jobb. Både bransch- och jobbtillväxt förväntas blomstra på det här området.
Fram tills nu är karriären på området för förnybar energi i högkonjunktur. Den här sektorn har fler än 3 miljoner anställda i USA och 11 miljoner människor globalt, enligt Environmental and Energy Study Institute. Antalet jobb i sol varierar i USA Det finns till exempel 211 soljobb listade i North Dakota jämfört med över 10 000 i Texas, enligt Solar Energy Industries Association (SEIA). Solenergiområdet består dock av ingenjörer, forskare, solanläggningsoperatörer, installatörer av utrustning och en mängd andra experter inom jobb i hela landet.
Företagen ser också fram emot solkraft och andra förnybar energi. Stora teknikföretag har meddelat sociala ansvarsinitiativ och miljömål för sina organisationer. Microsoft har till exempel gjort ett åtagande om att vara vattenposivt och koldioxidnegativt senast 2030. Konsumenter bryr sig i allt högre grad om företagets sociala ansvar, så förvänta dig att fler organisationer utvecklar principer kring sitt engagemang för hållbarhet inom en snar framtid.
Snabba upp din hållbarhetsresa
Oavsett var du befinner dig på resan mot nollutsläpp gör Microsoft Cloud for Sustainability det möjligt för dig att öka framstegen och omvandla din verksamhet med hjälp av funktioner för miljö, socialt ansvar och bolagsstyrning (ESG).
Vanliga frågor och svar
- Solenergi är energi från solen som kan genereras till elektricitet. Det är en förnybar energikälla, vilket innebär att den kan fyllas på och inte förbrukas efter engångsanvändning. Solenergi har en mängd olika användningsområden och kan användas för att driva byggnader, värmevatten, ladda tillämplig elektronik och enheter med mera. Solenergi kallas även för solkraft eller solstrålning. Mer information >
- Solenergi kan användas både inrikes och kommersiellt. På ett bostadsnivå kan det till exempel ge elektricitet, varmvatten samt uppvärmning och kylning. Vissa företag använder solenergi för att driva sina kontor, fabriker eller anläggningar. Dessutom kan myndigheter driva offentliga hjälpmedel och anläggningar – till exempel gatubelysning, parkeringsplatser, transport och skolor – med solenergi.
-
Användningen av solenergi har flera fördelar. Förutom att det är överflödigt och förnybart minskar solenergi vårt gemensamma koldioxidavtryck eftersom själva solgenerationen ger noll utsläpp. Solenergi kan också vara kostnadseffektivt. Till exempel gör tekniska framsteg solkraftssystem mer prisvärda, och med tiden kan dessa system drastiskt minska elräkningar. Dessutom är solenergi skalbar – den kan användas för att driva ett enda hus eller en hel community. Slutligen kan solenergisystem installeras på praktiskt taget vilken plats som helst, även på fjärrområden, vilket innebär att el kan tillhandahållas på platser som saknar tillgång till el.
- För det första finns det tre primära tekniker som används för att utnyttja solenergi: solcell (PV), koncentrerande solkraft (CSP) och soluppvärmning och kylning (SHC). När den har utnyttjats behöver du några grundläggande komponenter för att lagra den: batterier, solpaneler, underpaneler för kritisk belastning och växelriktare. Sedan finns det tre sätt att lagra solenergi: batteri, mekanisk energi och termisk lagring. Beroende på dina behov och vad du använder solkraft för (t.ex. för att driva ett hus på 110 m2 jämfört med en stor egendom utanför elnätet) kan processen skilja sig åt.
- De initiala kostnaderna för installationen – i USA kan det kosta allt från 10 000–25 000 USD för ett bostadshus – kan vara dyrt för många konsumenter. Vissa länder har dock myndighetsprogram som kan hjälpa dig att kompensera kostnaderna för att komma igång med solenergi. Detta kan omfatta resurser för att skapa ett kostnadseffektivt system eller hur du skyddar tillgängliga skattelättnader. Det tar lite tid (ungefär ett årtionde), men du bör få tillbaka kostnaderna för ett solpanelssystem och se besparingarna som återspeglas i din elräkning. Beroende på faktorer som kostnaden för ditt solenergisystem och storleken på din egendom kan dina besparingar av elkostnader vara allt från några hundra dollar till några tusen dollar per år.
- Solenergi är en av de mest hållbara energiformerna som är tillgängliga idag. Det är inte bara kostnadseffektivt och förnybart – solen ger tillräckligt med energi varje dag för att möta vår nuvarande globala energiefterfrågan under ett helt år – den kan också genereras ekonomiskt och i stor skala. Solproduktion ger inga utsläpp av växthusgaser, kräver minimala underhållskostnader när solpanelerna har installerats och ger ström utan risk för vatten- eller luftförsämring.
Följ Microsoft