Sončna energija je način za obnovljiva energija pridobljeno iz svetloba in toplota sonca, ki velja za enega najčistejših in najbolj trajnostnih virov energije, ki so trenutno na voljo.
Polna izraba te vrste energije je postala mogoča šele z razvojem specifičnih tehnologij. Z izumom naprav, kot so kolektorji in fotonapetostne celice, znane tudi kot solarni paneli, je bila izvedena pretvorba sončne energije v električno ali toplotno.
Napredek teh tehnologij in zmanjšanje stroškov namestitve je naredilo sončno energijo vse bolj dostopno in široko uporabljeno v domovih, podjetjih in elektrarnah po vsem svetu.
Kako deluje sončna energija (korak za korakom)
Sončna energija se proizvaja z zajemanjem in pretvarjanjem sončne svetlobe v električno ali toplotno energijo. Postopek pridobivanja sončne energije vključuje naslednje korake:
1. Ujemanje sončne svetlobe
Sončne plošče so sestavljene iz fotovoltaičnih celic iz polprevodniških materialov, kot je silicij. Te celice imajo posebne lastnosti, ki jim omogočajo absorbiranje sončne svetlobe.
2. fotovoltaični učinek
Ko sončna svetloba pade na fotonapetostne celice, fotoni, prisotni v svetlobi, vzbujajo elektrone v atomih polprevodniškega materiala. Ta proces se imenuje fotovoltaični učinek in ima za posledico ustvarjanje neprekinjenega električnega toka.
3. Pretvorba v elektriko
Električni tok, ki ga ustvarijo fotonapetostne celice, zbirajo in vodijo kovinske žice, ki tvorijo vezje. To vezje omogoča pretok elektronov, kar ustvarja uporaben električni tok.
Za napajanje električnih naprav ali energetskih sistemov gre električna energija, ki jo ustvarijo solarni kolektorji, skozi pretvornik, ki pretvarja enosmerni tok v izmenični.
4. Uporaba in shranjevanje
Električno energijo, ki jo proizvedejo sončni kolektorji, je mogoče takoj uporabiti za napajanje električnih naprav, sistemov razsvetljave, gospodinjskih aparatov in drugih naprav.
Če obstaja sistem za shranjevanje, kot so baterije, se lahko odvečna energija, proizvedena čez dan, shrani za kasnejšo uporabo ponoči ali v oblačnih obdobjih.
5. Ogrevanje
Sončno energijo lahko poleg pridobivanja električne energije uporabljamo tudi za toplotno ogrevanje. V tem primeru se sončni kolektorji uporabljajo za absorbiranje sončne svetlobe in pretvorbo toplote v toplotno energijo.
To toplotno energijo je mogoče uporabiti za ogrevanje vode za gospodinjstvo, bazene, sisteme ogrevanja prostorov ali celo za proizvodnjo pare v elektrarnah.
Vrste sončne energije (s primeri)
Obstajajo različne vrste sončne energije, ki jih je mogoče izkoristiti za proizvodnjo električne energije ali toplote. Glavne vrste so:
fotovoltaična sončna energija
Je najpogostejša in najbolj poznana vrsta sončne energije. V tem primeru se sončna svetloba pretvarja neposredno v električno energijo preko fotonapetostnih celic, ki so prisotne v solarnih panelih.
Te celice, običajno narejene iz silicija, absorbirajo fotone sončne svetlobe in ustvarjajo električni tok. Proizvedeno električno energijo lahko takoj uporabimo, shranimo v baterije ali vbrizgamo v električno omrežje.
toplotna sončna energija
Ta oblika sončne energije se uporablja za ogrevanje. Sončni kolektorji zajemajo energijo sončne svetlobe in jo pretvarjajo v toploto. Sončna toplotna energija je učinkovita in trajnostna možnost za nadomestitev običajnih sistemov ogrevanja.
koncentrirano sončno energijo
Ta vrsta sončne energije uporablja zrcala ali leče za fokusiranje sončne svetlobe na določeno točko, kjer nastaja toplota. To toploto je mogoče uporabiti za proizvodnjo električne energije s termodinamičnim ciklom, podobnim tistemu, ki se uporablja v termoelektrarnah.
Koncentrirana sončna energija se najpogosteje uporablja v velikih elektrarnah, kjer je koncentracija sončne svetlobe optimizirana.
pasivna sončna energija
Za razliko od prej omenjenih vrst pasivna sončna energija ne vključuje neposredne pretvorbe sončne svetlobe v elektriko ali toploto. Nanaša se na inteligentno uporabo arhitekturnega in materialnega oblikovanja za čim večji izkoristek sončne svetlobe in naravne toplote sonca v stavbah.
Primeri strategij pasivne sončne energije vključujejo uporabo velikih oken za prepuščanje svetlobe sončna energija, ustrezna toplotna izolacija in pozicioniranje stavb tako, da izkoristijo gibanje sonce
Prednosti in koristi sončne energije
obnovljiv vir energije
Sončna energija je neizčrpen vir energije, ki izhaja iz sonca, ki bo sijalo milijarde let. Za razliko od fosilnih goriv se ta vrsta energije ne izčrpa in ne prispeva k pomanjkanju naravnih virov.
Majhen vpliv na okolje
Proizvodnja sončne energije ne oddaja škodljivih onesnaževal zraka, kot so ogljikov dioksid, žveplovi oksidi ali dušikovi oksidi. To prispeva k zmanjšanju učinka tople grede, onesnaženosti zraka in s tem povezanih zdravstvenih težav.
Dolgoročni prihranek stroškov
Čeprav so lahko začetni stroški namestitve solarnih sistemov precejšnji, sončna energija dolgoročno prihrani denar. Ko je sonce nameščeno, zagotavlja brezplačno in obilno energijo, kar znatno zmanjša odvisnost od običajnih ponudnikov energije in pomaga nadzorovati stroške električne energije.
vsestranska uporaba
Sončna energija se lahko uporablja v različnih obsegih, od majhnih porazdeljenih proizvodnih sistemov v domovih do velikih sončnih elektrarn.
Poleg tega se lahko uporablja tako za proizvodnjo električne energije kot za toplotno ogrevanje, zaradi česar je vsestranska možnost za zadovoljevanje različnih potreb po energiji.
Slabosti sončne energije
Odvisnost od vremenskih razmer
Količina razpoložljive sončne energije je odvisna od vremenskih razmer, kot so prisotnost oblakov, letni čas in geografska lokacija.
To pomeni, da lahko vpliva na proizvodnjo sončne energije v oblačnih dneh, ponoči in v regijah z manj sončnega sevanja.
visoki začetni stroški
Namestitev solarnih sistemov zahteva veliko začetno naložbo, vključno z nakupom opreme, namestitvijo in vzdrževanjem. Čeprav so se stroški z leti znižali, je to še vedno lahko ovira za nekatere ljudi ali podjetja.
potreben prostor
Za postavitev velikih solarnih sistemov je potreben ustrezen prostor, bodisi na strehah zgradb, odprtem terenu ali posebnih območjih za sončne elektrarne.
V gosto poseljenih mestnih območjih je iskanje dovolj prostora za zadostitev povpraševanja po energiji lahko izziv.
Omejena razpoložljivost čez noč
Sončna energija ni na voljo ponoči, ko ni neposredne sončne svetlobe. To zahteva uvedbo sistemov za shranjevanje energije, kot so baterije, da se zagotovi neprekinjena oskrba z električno energijo zunaj obdobij sončne svetlobe.
Čeprav ima sončna energija nekaj pomanjkljivosti, na splošno velja za čisto, trajnostno energetsko možnost z velikim potencialom rasti.
Uporaba sončne energije v Braziliji
Sončna energija pridobiva vse večji pomen tako na svetovnem prizorišču kot v Braziliji. Zavedanje o vplivih fosilnih goriv na okolje in iskanje čistih, obnovljivih virov energije sta spodbudili rast sončnega sektorja po vsem svetu.
Brazilija ima pomemben položaj na svetovnem prizorišču, ko gre za fotovoltaično proizvodnjo sončne energije. Trenutno se uvršča na osmo mesto na svetovni lestvici s skupno instalirano močjo 24 GW. Ta impresivna številka dokazuje naraščajoče naložbe in sprejemanje sončne energije v državi.
Sončna energija igra temeljno vlogo pri diverzifikaciji brazilske energetske matrice, zlasti v kontekstu, ko se jezovi hidroelektrarn soočajo z izzivi in krizami zaradi pomanjkanja padavin in podnebne spremembe. Zmogljivost za proizvodnjo sončne energije je bila dragocena alternativa, ki omogoča večjo varnost in stabilnost električne oskrbe.
Januarja 2023 je bila sončna energija konsolidirana kot drugi najpogosteje uporabljen vir v brazilski elektroenergetski matriki, saj predstavlja 12-odstotni delež, ki je prehitel vetrno energijo in zemeljski plin. Ta dosežek poudarja pomen in potencial tega čistega in trajnostnega vira energije.
Bibliografija:
- LUIZ, Adir Moyses. Sončna energija in ohranjanje okolja. São Paulo: Physics Bookstore, 2013.
- TOLMASQUIM, Maurício Tiommo. Obnovljivi viri energije v Braziliji. Rio de Janeiro: Synergia, 2003.
- ABSOLAR (Brazilsko združenje za fotovoltaično energijo). Panorama fotovoltaične sončne energije v Braziliji in po svetu - infografika. https://www.absolar.org.br/mercado/infografico/. Dostopano: 5. julij 2023.
Glej tudi:
- Energija
- Vrste energije in viri
- Obnovljiva energija
- Termalna energija
- vetrna energija
- Elektrika
