Sunčeva energija je način obnovljiva energija dobiven od svjetlosti i topline od sunca, koji se smatra jednim od trenutno najčišćih i najodrživijih izvora energije.
Puno korištenje ove vrste energije postalo je moguće tek zahvaljujući razvoju specifičnih tehnologija. Izumom uređaja poput kolektora i fotonaponskih ćelija, poznatih i kao solarni paneli, izvršena je pretvorba sunčeve energije u električnu ili toplinsku.
Napredak ovih tehnologija i smanjenje troškova instalacije učinili su solarnu energiju sve dostupnijom i široko korištenom u domovima, tvrtkama i elektranama diljem svijeta.
Kako radi solarna energija (korak po korak)
Solarna energija se proizvodi hvatanjem i pretvaranjem sunčeve svjetlosti u električnu ili toplinsku energiju. Proces proizvodnje solarne energije uključuje sljedeće korake:
1. Hvatanje sunčeve svjetlosti
Solarni paneli sastoje se od fotonaponskih ćelija izrađenih od poluvodičkih materijala kao što je silicij. Ove stanice imaju posebna svojstva koja im omogućuju upijanje sunčeve svjetlosti.
2. fotonaponski učinak
Kada sunčeva svjetlost padne na fotonaponske ćelije, fotoni prisutni u svjetlosti pobuđuju elektrone u atomima poluvodičkog materijala. Taj se proces naziva fotonaponski učinak i rezultira stvaranjem kontinuirane električne struje.
3. Pretvorba u električnu energiju
Električna struja koju generiraju fotonaponske ćelije skuplja se i provodi metalnim žicama, tvoreći krug. Ovaj krug omogućuje protok elektrona, stvarajući upotrebljivu električnu struju.
Za napajanje električnih uređaja ili elektroenergetskih sustava, električna energija koju generiraju solarni paneli prolazi kroz inverter koji pretvara istosmjernu struju u izmjeničnu.
4. Upotreba i skladištenje
Električna energija koju generiraju solarni paneli može se odmah koristiti za napajanje električnih uređaja, rasvjetnih sustava, kućanskih aparata, među ostalim uređajima.
Ako postoji sustav za pohranu, kao što su baterije, višak energije proizveden tijekom dana može se pohraniti za kasniju upotrebu noću ili tijekom oblačnih razdoblja.
5. Grijanje
Osim za proizvodnju električne energije, sunčeva energija može se koristiti i za toplinsko grijanje. U ovom slučaju solarni kolektori služe za apsorbiranje sunčeve svjetlosti i pretvaranje topline u toplinsku energiju.
Ta se toplinska energija može koristiti za zagrijavanje vode za kućanstvo, bazene, sustave grijanja prostora ili čak za proizvodnju pare u elektranama.
Vrste sunčeve energije (s primjerima)
Postoje različite vrste solarne energije koje se mogu iskoristiti za proizvodnju električne ili toplinske energije. Glavne vrste su:
fotonaponska solarna energija
To je najčešća i najpoznatija vrsta solarne energije. U ovom slučaju, sunčeva svjetlost se pretvara izravno u električnu energiju preko fotonaponskih ćelija, prisutnih u solarnim panelima.
Te ćelije, obično izrađene od silicija, apsorbiraju fotone sunčeve svjetlosti i stvaraju električnu struju. Proizvedena električna energija može se odmah koristiti, pohraniti u baterije ili ubrizgati u električnu mrežu.
toplinska sunčeva energija
Ovaj oblik sunčeve energije koristi se za grijanje. Solarni toplinski kolektori hvataju energiju sunčeve svjetlosti i pretvaraju je u toplinu. Solarna toplinska energija je učinkovita i održiva opcija za zamjenu konvencionalnih sustava grijanja.
koncentrirana sunčeva energija
Ova vrsta solarne energije koristi zrcala ili leće za fokusiranje sunčeve svjetlosti na određenu točku, gdje se stvara toplina. Ta se toplina može koristiti za proizvodnju električne energije kroz termodinamički ciklus, sličan onom koji se koristi u termoelektranama.
Koncentrirana sunčeva energija najčešće se koristi u velikim elektranama, gdje se optimizira koncentracija sunčeve svjetlosti.
pasivna sunčeva energija
Za razliku od ranije spomenutih vrsta, pasivna sunčeva energija ne uključuje izravnu pretvorbu sunčeve svjetlosti u električnu energiju ili toplinu. Odnosi se na inteligentnu upotrebu arhitektonskog dizajna i dizajna materijala kako bi se maksimalno iskoristila sunčeva svjetlost i prirodna sunčeva toplina u zgradama.
Primjeri strategija pasivne solarne energije uključuju korištenje velikih prozora za propuštanje svjetla solarna energija, odgovarajuća toplinska izolacija i pozicioniranje zgrada kako bi se iskoristila prednost kretanja Sunce.
Prednosti i dobrobiti solarne energije
obnovljivi izvor energije
Solarna energija je neiscrpan izvor energije, koji potječe od sunca, koje će nastaviti sjati milijardama godina. Za razliku od fosilnih goriva, ova vrsta energije nije iscrpljena i ne pridonosi oskudici prirodnih resursa.
Mali utjecaj na okoliš
Proizvodnja solarne energije ne emitira štetne zagađivače zraka kao što su ugljični dioksid, sumporni oksidi ili dušikovi oksidi. Time se pridonosi smanjenju efekta staklenika, onečišćenja zraka i povezanih zdravstvenih problema.
Dugoročne uštede troškova
Dok početni troškovi instaliranja solarnih sustava mogu biti znatni, solarna energija dugoročno štedi novac. Jednom instalirano, sunce daje besplatnu i obilje energije, značajno smanjujući ovisnost o konvencionalnim dobavljačima energije, pomažući u kontroli troškova električne energije.
svestrana primjena
Solarna energija može se koristiti u različitim razmjerima, od malih distribuiranih sustava proizvodnje u domovima do velikih solarnih elektrana.
Osim toga, može se koristiti i za proizvodnju električne energije i za toplinsko grijanje, što ga čini svestranom opcijom za zadovoljavanje različitih energetskih potreba.
Nedostaci solarne energije
Ovisnost o vremenskim uvjetima
Količina raspoložive sunčeve energije varira ovisno o vremenskim uvjetima, poput prisutnosti oblaka, doba godine i geografskog položaja.
To znači da se može utjecati na proizvodnju sunčeve energije u oblačnim danima, noću iu regijama s manje sunčevog zračenja.
visoki početni troškovi
Ugradnja solarnih sustava zahtijeva značajna početna ulaganja, uključujući kupnju opreme, instalaciju i održavanje. Iako su se troškovi tijekom godina smanjili, to još uvijek može biti prepreka za neke ljude ili tvrtke.
potreban prostor
Postavljanje velikih solarnih sustava zahtijeva odgovarajući prostor, bilo na krovovima zgrada, otvorenom tlu ili posebnim područjima za solarna postrojenja.
U gusto naseljenim urbanim područjima pronalaženje dovoljno prostora za zadovoljenje potražnje za energijom može biti izazov.
Ograničena dostupnost tijekom noći
Sunčeva energija nije dostupna noću kada nema izravne sunčeve svjetlosti. To zahtijeva implementaciju sustava za pohranu energije, kao što su baterije, kako bi se osigurala kontinuirana opskrba električnom energijom izvan razdoblja sunčeve svjetlosti.
Iako ima neke nedostatke, solarna energija se općenito smatra čistom, održivom energetskom opcijom s velikim potencijalom rasta.
Korištenje solarne energije u Brazilu
Solarna energija dobiva sve veći značaj kako na svjetskoj sceni tako iu Brazilu. Svijest o utjecaju fosilnih goriva na okoliš i potraga za čistim, obnovljivim izvorima energije potaknuli su rast solarnog sektora diljem svijeta.
Brazil ima istaknutu poziciju na svjetskoj pozornici kada je riječ o fotonaponskoj proizvodnji solarne energije. Trenutno se nalazi na osmom mjestu na globalnoj ljestvici, s akumuliranim instaliranim kapacitetom od 24 GW. Ova impresivna brojka pokazuje rastuća ulaganja i usvajanje solarne energije u zemlji.
Solarna energija igra temeljnu ulogu u diverzifikaciji brazilske energetske matrice, posebno u kontekstu u kojem se brane hidroelektrana suočavaju s izazovima i krizama zbog nedostatka oborina i klimatske promjene. Kapacitet za proizvodnju solarne energije bio je vrijedna alternativa, omogućavajući veću sigurnost i stabilnost u opskrbi električnom energijom.
U siječnju 2023. solarna energija konsolidirana je kao drugi najkorišteniji izvor u brazilskoj matrici električne energije, s udjelom od 12%, nadmašujući energiju vjetra i prirodni plin. Ovo postignuće naglašava važnost i potencijal ovog čistog i održivog izvora energije.
Bibliografija:
- LUIZ, Adir Moyses. Sunčeva energija i očuvanje okoliša. São Paulo: Physics Bookstore, 2013.
- TOLMASQUIM, Maurício Tiommo. Obnovljivi izvori energije u Brazilu. Rio de Janeiro: Synergia, 2003.
- ABSOLAR (Brazilsko udruženje za fotonaponsku energiju). Panorama fotonaponske solarne energije u Brazilu iu svijetu - infografika. https://www.absolar.org.br/mercado/infografico/. Pristupljeno: 5. srpnja 2023.
Vidi također:
- energija
- Vrste energije i izvori
- Obnovljiva energija
- Termalna energija
- energija vjetra
- Struja
