Čeprav je sončna tehnologija okoljsko sprejemljiva po vsem svetu, obstajajo nekatere prednosti in slabosti sončnih panelov . Te prednosti in slabosti ter še več so obravnavane v tem članku.
V zadnjih nekaj desetletjih je potreba po trajnostni energiji povzročila povečanje različnih virov. Z več kampanjami o okoljskih problemih, kot je izčrpavanje virov, je obnovljiva energija nov fokus.
Pri zamenjavi virov fosilnih goriv, sončne, vetrne, vodne, geotermalne, se razvijajo viri, ki ustrezajo svetovnim energetskim potrebam. V razvitih državah se izvaja veliko raziskav. Tudi države v razvoju niso izpuščene, saj igrajo svojo vlogo s toliko tehničnih zmogljivosti, kot jih imajo.
Sončna tehnologija je najhitreje rastoča in je najpogosteje uporabljena obnovljiva energija na svetu. Dobro, kot se zdi, ni popolno. Uporaba sončnih kolektorjev ima tako prednosti kot slabosti. Te bodo obravnavane v tem članku. S tem znanjem lahko pretehtate svoje možnosti, preden se odločite, ali se boste odločili zanje ali boste iskali druge alternative.
Kaj so sončne celice?
Sončne celice lahko imenujemo tudi fotovoltaični moduli. Sončna plošča je razporeditev fotovoltaičnih sončnih celic skupaj v plošči. Vsaka fotovoltaična celica je narejena iz polprevodnika in ima sposobnost ustvarjanja napetosti in električnega toka, ko je izpostavljena svetlobi.
Sončne celice so bile prvič množično proizvedene leta 2000. To sta izvedla nemški okoljski znanstvenik in Eurosolar. Od takrat je bilo narejenih več inovacij in izdelanih več plošč.
Osnovni material (tj. polprevodnik), ki se uporablja pri solarnih panelih je lahko srebro, silicij oz. Silicij je najbolj uporabljen. Sončne plošče so lahko izdelane iz enega kosa silicija (monokristalni) ali več kosov silicija (polikristalni). Polikristalne plošče so običajno modre barve in cenejše od črno obarvanih monokristalnih plošč.
Sončne plošče se pogosto uporabljajo za proizvodnjo električne energije v domovih in v industriji. Poleg teh se sončne celice uporabljajo tudi v klinikah za hlajenje medicinskih pripomočkov. V kmetijskih obratih se uporabljajo kot vir energije za namakanje. Sončne panele je mogoče kombinirati tudi z drugimi obnovljivimi viri energije, kot so vetrne turbine, da tvorijo tako imenovani hibridni energetski sistemi.
V prometnem sektorju se sončne celice uporabljajo pri izdelavi solarnih vozil. Uporabljajo se tudi v vesoljskih plovilih in na vesoljskih postajah.
Kako delujejo sončni paneli
Fotovoltaični učinek sončnih kolektorjev jim omogoča pretvarjanje svetlobne energije v električno. To funkcijo sprožijo fizikalne in kemične reakcije, ki povzročijo, da se zunanji električni naboji, ki jih ustvarijo fotonapetostne celice, premikajo kot odziv na notranje električno polje v celici, kar povzroči pretok električne energije.
Vsaka sončna fotovoltaična celica je sestavljena iz dveh rezin polprevodnikov. Polprevodniki so dodatno dopirani z drugimi materiali, da se ustvari pozitiven ali negativen električni naboj na vsaki rezini. Vrh se lahko prekriva s fosforjem, da se povečajo negativno nabiti elektroni. Dno polprevodnika je dodatno podloženo z borom, da se zmanjšajo negativni in povečajo pozitivni naboji. To ustvari električno polje na silicijevem stičišču.
Ko svetlobna energija sonca zadene celice, osvobodi elektrone iz atomov in jih spravi v gibanje. Električno polje povzroči, da se prosti elektroni odmaknejo od stičišča. Kovinske prevodne plošče na straneh celice dodatno zbirajo te elektrone in jih prenašajo na žice.
Če se bodo plošče uporabljale za proizvodnjo električne energije, bodo potrebne baterije, pretvornik in krmilniki polnjenja.
Sončne celice so sestavljene iz sončnih celic, zaprtih v solarnih modulih. Razporeditev teh plošč na strehi, na tleh ali na steni se imenuje solarni niz.
Ko sonce vzide, svetlobni žarki padejo na plošče. Količina električne energije, ki jo proizvedejo paneli, je odvisna od določenih dejavnikov, kot so intenzivnost sonca, čas dneva, geografska lega, starost panelov, število panelov, letni čas itd.
Ko se povprečne največje sončne ure spreminjajo, se spreminja tudi izhodna sončna energija panelov. V nekaterih regijah je lahko povprečna konica sončnih ur pod 4.0 v mesecu juniju in 6.5 in več v mesecu decembru. S temi številkami bo 80 W sončna plošča v juniju proizvedla približno 320 W sončne energije na dan, decembra pa bo s povprečno vrednostjo največje sončne ure 6.5 generirala približno 520 W sončne energije na dan.
Na moč sončnih kolektorjev vpliva delovna temperatura celice. Ocenjuje se, da se ta temperatura spreminja za 2.5 % za vsakih 5 stopinj spremembe temperature. Solarni regulatorji ali krmilniki polnjenja nadzorujejo količino polnjenja, ki gre v baterije. Če tega ne storite, lahko nihanje, ki ga povzroči dvig in padec sončne temperature, poškoduje baterije. Nekateri krmilniki polnjenja pretvarjajo tudi presežno napetost v tok. To omogoča hitrejše polnjenje baterij.
Če naj bi sončne celice uporabljali za napajanje pripomočkov z enosmernim tokom, pretvorniki ne bodo potrebni. Toda ko so vključeni pripomočki za izmenični tok, bodo potrebni pretvorniki. Delo pretvornika je pretvorba DC v AC.
Prednosti sončnih panelov
Ali veste, da imajo sončne celice prednosti in slabosti? Na kratko si oglejmo prednosti pred pomanjkljivostmi sončnih kolektorjev.
Nekatere od teh prednosti izhajajo iz dejstva, da so plošče odvisne od sončne energije, obnovljivega in okolju prijaznega vira energije. Sončni paneli ne oddajajo nobene oblike toplogrednih plinov, medtem ko izpolnjujejo naše potrebe po energiji. Dolgoročno so tudi stroškovno učinkoviti. Prav tako se lahko energija, pridobljena s sončnimi paneli, shrani v baterije in se uporablja, ko ni sončne svetlobe.
Slabosti sončnih panelov
Obstajajo tudi slabosti, povezane z uporabo sončnih kolektorjev. Ko sončni kolektorji niso nameščeni na strehah, zasedajo veliko prostora. Stroški namestitve so običajno visoki, zlasti v državah, kjer je energetski sektor slabo razvit. Tudi sončni paneli so v celoti odvisni od sonca. Ko ne bo sončne svetlobe, ne bo elektrike za uporabnike solarnih panelov.
Druge prednosti in slabosti sončnih kolektorjev so bile obravnavane v tem članku.
18 najboljših prednosti in slabosti polarnih panelov
- Dolga življenjska doba
- Okolju prijazno
- Obnovljivi viri
- Nizki stroški vzdrževanja
- Moč je mogoče shraniti
- Subvencionirana energija
- Brez mesečnih računov
- Manj prostora je izkoriščenega
- Povečana vrednost lastnine
- Izboljšanje tehnologije
- Manj odvisnosti od neobnovljivih virov energije
- Nizka tveganja
- Visoki stroški
- Nihanje v energiji
- Vpliv naravnih elementov
- Nizka učinkovitost
- Škoda za zemeljsko okolje
- Sončnih panelov ni mogoče reciklirati
Prednosti
1. Dolga življenjska doba
Sončne plošče so zelo trpežne. Lahko služijo do 25 let. To je zelo dolgo v primerjavi z drugimi viri energije.
2. Okolju prijazno
Izkoriščanje narave za reševanje energetskih problemov je okolju povzročilo veliko škode. Veliko gozdov je bilo posekanih in dezertifikacija zahteva gola območja. Če se bo tako nadaljevalo, bo erodiralo okoli 26 bilijonov ton tal, povečale se bodo emisije CO2, ozonska plast se bo še naprej tanjšala in zaloge premoga, mineralnega olja in zemeljskega plina bodo izčrpane.
Kot smo že omenili, sončni kolektorji ne oddajajo toplogrednih plinov, vendar zadovoljujejo naše energetske potrebe. Ko gre za vpliv na okolje, imajo sončne celice več prednosti kot slabosti. Če upoštevamo obremenitev s hrupom, so sončne celice preprosto najboljše, saj ne gre za nobeno obliko obremenitve s hrupom.
Ko gremo dlje pri oceni vpliva uporabe sončnih kolektorjev na atmosfersko okolje, sončni paneli ne oddajajo toplogrednih plinov, torej nimajo nič opraviti z učinkom toplogrednih plinov in globalnim segrevanjem. Ne oddajajo znatne količine kakršnih koli onesnaževal zraka.
3. Brez mesečnih računov
Za razliko od drugih energentov uporaba panelov ne zahteva mesečnega plačila za dobavo električne energije. Uporaba sončnih kolektorjev zmanjšuje porabo energije na območjih, kjer je cena električne energije razmeroma visoka in nenehno narašča. Takšna območja vključujejo Avstralijo in Nemčijo.
4. Izrabljenega je manj prostora
Sončne panele lahko obesite na strehe in stene. Strehe v naših domovih so dovolj velike, da sprejmemo toliko panelov, kolikor jih potrebujemo, da nas oskrbijo z dovolj električne energije. Ko bodo ti razpoložljivi prostori zasedeni s sončnimi kolektorji, ne bo potrebe po več zemljiščih za namestitev naših panelov. Pri bencinskih ali dizelskih generatorjih, hidroelektrarnah, vetrnih turbinah in drugih virih energije ni tako.
5. Obnovljivi
Sončni paneli za oskrbo z električno energijo uporabljajo ultravijolične žarke sonca. Ta sončna energija ne zahteva nobene oblike človeškega vložka, da jo napolni. Zagotavlja ga narava in je v stalni ponudbi. Vse, kar moramo storiti, je pravilno namestiti naše plošče in namestiti druge potrebne komponente.
6. Nizko vzdrževanje
Solarni paneli zahtevajo malo truda pri vzdrževanju. Redno vzdrževanje, ki se izvaja na ploščah, vključuje čiščenje prašnih delcev, ki so se nabrali na površini plošč. Celice je mogoče odstraniti in zamenjati, ko se katera koli poškoduje.
Razlog za nizko potrebo po vzdrževanju sončnih kolektorjev je, da ostanejo v istem položaju dalj časa. Ko so plošče nameščene, lahko ostanejo tam tako dolgo, kot v svoji življenjski dobi.
7. Moč je mogoče shraniti
Včasih sonce odda več energije, kot jo potrebujemo. Ko se to zgodi, se lahko odvečna energija shrani v baterije, da se uporabi pozneje.
V nekaterih regijah je presežek proizvedene energije mogoče trgovati. To pomeni, da lahko svojo dodatno energijo prodate v zameno za nekaj denarja. Storitve, kot so neto metering in feed-in-tarife, to omogočajo.
8. Subvencionirana energija
Uporaba sončnih kolektorjev pritegne nekaj naklonjenosti vlade v nekaterih regijah. Te vlade se včasih odločijo za subvencioniranje cen plošč, da bi bile dostopne večjemu številu prebivalstva. Drugi sponzorirajo projekte, ki zahtevajo uporabo fotovoltaičnih celic.
9. Povečana vrednost lastnine
Uporaba sončnih kolektorjev v nepremičnini (pa naj bo to dom, šola, poslovna zgradba itd.) poveča denarno vrednost te nepremičnine. Takšna nepremičnina ima možnost pritegniti več kupcev, ko jo oddamo v prodajo ali najem. To je zato, ker je tisti, ki kupi nepremičnino, prepričan v stalno oskrbo z električno energijo.
10. Izboljšanje tehnologije
Vse od prve množične proizvodnje sončnih kolektorjev v začetku 21. stoletja je bilo narejenih veliko novosti. Solarna tehnologija kot celota je v teku. To je velika prednost, saj je bilo uspešno obdelanih kar nekaj omejitev v zvezi z uporabo solarne tehnologije. Več raziskav se izvaja o tem, kako narediti izboljšave v tem sektorju energetske industrije.
Potreba po več opravljenem delu je ustvarila tudi prostor za več delovnih mest v raziskavah, oblikovanju in proizvodnji, kar je ustvarilo prostor za več ljudi, da se zaposlijo. Že zdaj proizvodnja in montaža sončnih kolektorjev mnogim ustvarja zaposlitvene možnosti.
11. Manjša odvisnost od neobnovljivih virov energije
Surova nafta je najpogosteje uporabljen energetski vir, žal pa ni obnovljiv. Uporaba sončne energije bo postopoma zmanjšala našo odvisnost od surove nafte.
12. Nizka tveganja
Uporaba sončnih kolektorjev za proizvodnjo električne energije ima manjši potencial za električne udare in izpade električne energije. Sedanja generacija električne energije je veliko varnejša od tradicionalne električne energije.
Slabosti sončnih panelov
13. Visoki stroški
Izgradnja sončnih kolektorjev stane veliko. Stroški nakupa so še ena pomanjkljivost, ker so sončne celice drage. Poleg stroškov panelov, baterij in pretvornikov, če je potrebno, dodatek k stroškom nakupa solarne opreme. Če upoštevamo znesek, porabljen za prevoz te opreme, bi lahko na koncu porabili več denarja za vgradnjo sončne energije v dom, kot je bilo porabljenega za postavitev stavbe.
14. Nihanje energije
Včasih postane intenzivnost sonca visoka, drugič pa nizka. Ta sprememba temperature celice povzroči variacijo toka in napetosti
15. Vpliv naravnih elementov
Na količino energije, proizvedene s sončnimi kolektorji, vplivajo nekateri naravni elementi, kot so vremenske razmere, čas dneva in zemljepisna širina.
Vsi vemo, da noben del zemeljske površine ponoči ne prejema sončnega sevanja. V tem času dneva samo sončne celice pomenijo izpad električne energije. V zimskem in deževnem obdobju je sončna energija običajno zelo nizka. To tudi omejuje količino energije, ki bo na voljo tistim, ki so za elektriko odvisni od sončnih kolektorjev.
Drug moteč dejavnik je širina. Regije, ki so bližje ekvatorju, bodo prejele več sončne energije kot tiste, ki so daleč od ekvatorja.
16. Nizka učinkovitost
Učinkovitost sončnih kolektorjev je 15-20 odstotkov. To pomeni, da se 80-85 odstotkov energije, pridobljene od sonca, izgubi, preostanek pa se pretvori v električno energijo.
17. Škoda v okolju zemljišč
Res je, da sončne celice pomagajo zmanjšati količino plinov, kot je ogljikov IV oksid, povezanih z oskrbo z energijo. Vendar pa sončne celice predstavljajo grožnjo za okolje tal. Sončni koncentratorji, na primer, ki ... spremenijo naravo zemlje in kopenskih rastlin. Prav tako lahko zrak, povezan z odbojom sončnega sevanja, spremeni smer vetra, toplotno bilanco in vlažnost območij, kjer so nameščene plošče.
Ko so sončne celice nameščene na tleh ali na površinah blizu virov pitne vode, lahko nizkotemperaturne vrele tekočine v teh panelih sčasoma kontaminirajo pitno vodo.
18. Sončnih panelov ni mogoče reciklirati
Trenutno ni vzpostavljene tehnologije za recikliranje sončnih kolektorjev, potem ko so presegli svojo življenjsko dobo. Odstranjevanje teh plošč je trenutno globalna skrb. Prav tako ni ukrepov za recikliranje kadmija, kadar se uporablja v ploščah.
Pogosta vprašanja
Kaj se zgodi s sončnimi paneli po 25 letih?
25 let lahko rečemo, da je najmanjša življenjska doba sončnih kolektorjev. V tem času je njihova učinkovitost močno padla, polprevodnikom in drugim uporabljenim materialom pa je potekel rok uporabnosti.
Ali sončni paneli poškodujejo tla?
Ja, imajo. Ko so pritrjene na tla, rastline ne morejo preživeti pod ploščami.
Zakaj so sončne celice vedno nameščene na strehah?
Sončne plošče niso vedno nameščene na strehah. Vendar pa so tam pogosto postavljeni iz dveh glavnih razlogov. Prvi je zato, da bi izkoristili že razpoložljivi prostor in ne prostore puščav. Drugi razlog je, da so plošče bližje soncu in da so v neposrednem stiku s sončnim sevanjem.
Ali so sončne celice na strehah slabosti?
Ja, obstajajo. Sončni paneli na strehah (še posebej, če strešni materiali niso dovolj močni) tako močno obremenjujejo strehe, kar povzroča puščanje in deformacije streh.
Ali sončni paneli delujejo ponoči?
Ne, ne.
Kako dolgo trajajo sončne celice?
Sončni paneli lahko služijo tudi 25-50 let.
Lepo, da ste omenili, da bi solarni kolektorji lahko služili tudi 25 let. Cena električne energije v zadnjem času narašča, zato moja družina poskuša razmisliti o načinih, kako bi lahko prihranili nekaj denarja, ko gre za elektriko. Slišal sem, da se bo sončna energija dolgoročno povrnila, zato bi morda morali zaprositi za storitve namestitve solarnih panelov.