Tähän asti aurinkopaneelit ovat yleisesti tunnettuja laitteita sähkön tuottamiseen uusiutuvista luonnonvaroista. Entä jos kerron sinulle, että on myös muita tapoja? Kyllä, auringosta tuleva energia muunnetaan viidellä eri menetelmällä, mukaan lukien aurinkokennot. Erilaiset aurinkoenergian talteenotot käyttävät lämpöenergiaa eri tarkoituksiin yksilöllisistä kaupallisista ja teollisista tasoista.
Mitä aurinkoenergian talteenotto on?
Menetelmää tuottaa sähköä lämmöstä ja energiaa aurinkoenergiasta kutsutaan aurinkoenergian talteenotoksi. Kaikki menetelmät ja tekniikat hyödyntävät pohjimmiltaan auringonvaloa energian tuottamiseen. Aurinkoenergian talteenotto vähentää riippuvuutta fossiilisista polttoaineista sähköntuotannossa, ja siitä on hyötyä pitkällä aikavälillä. Uudet innovaatiot johtavat tehokkaampiin aurinkoenergian talteenottomenetelmiin ja -tekniikoihin. Menetelmien ohella saat tietoa käytetystä aurinkoenergian talteenottotekniikasta, aurinkopaneelien koon vaikutuksista sekä näiden menetelmien eduista ja haitoista.
Mitä erilaisia aurinkoenergian talteenottomenetelmiä ovat? Mitä ovat aurinkoenergian keräyslaitteet?
Aurinkoenergian talteenotto on auringosta säteilevän aurinkoenergian talteenotto ja varastointi. Tämän jälkeen tämä lämpö- ja valoenergia muunnetaan sähköenergiaksi sopivalla menetelmällä. Aurinkoenergian keräämiseen on noin 5 erilaista menetelmää. Joskus näitä menetelmiä kutsutaan myös aurinkoenergian keräämislaitteiksi.
1. Mustat ruumiit
Tiedät, että musta absorboi suurimman osan lämpöenergiasta, ja tämä on toinen menetelmä, jolla aurinkoenergiaa kerätään. Musta väri absorboi aktiivisesti auringon sähkömagneettista säteilyä ja sen infrapunaspektriä. Auringon energia muuttuu lämpöenergiaksi tämän säteilyn kautta. Mustat kappaleet tai säiliöt ja laitteet kykenevät absorboimaan ja lähettämään kaikkia sähkömagneettisen säteilyn spektrin aallonpituuksia . Tätä menetelmää käytetään talojen lämmittämiseen ja yleisimmin veden lämmittämiseen teollisella tasolla.
2. Sulan suolan lämpöenergia
Tämä aurinkoenergian talteenottomenetelmä käyttää sähkömagneettista säteilyä suolan sulattamiseen. Sula suola siirretään lämmönvaihtimeen veden lämmittämiseksi ja höyryksi muuttamiseksi. Tämä höyry johdetaan turbiinien läpi, jotka puolestaan tuottavat sähköä. Eristetyt säiliöt mahdollistavat vakaan lämpöenergian tuotannon myös pilvisinä päivinä.
3. Aurinkosähköiset aurinkopaneelit
Tämä on yleisimmin käytetty menetelmä auringonvalon energian muuttamiseksi sähköksi. Tähän tarkoitukseen käytetään erikokoisia aurinkopaneeleja. Tuotetun energian määrä riippuu paneelien lukumäärästä ja niiden hyötysuhteesta . Yleisesti käytetään paneelien monokiteisiä tai polykiteisiä rakenteita yhdessä invertterien ja akkupankkien kanssa energian virtauksen aikaansaamiseksi auringonlaskun jälkeen.
4. Aurinkoenergialla toimiva vedenlämmitin
Lämpöaurinkopaneelit keräävät aurinkoenergiaa näitä lämmittimiä varten. Aurinkoisilla ilmastoalueilla käytetään tätä menetelmää aurinkoenergian keräämiseen. Musta lämmittimen runko on samanlainen kuin aurinkosähköpaneeli, koska musta pinta absorboi lämpöenergiaa tehokkaasti. Pumppu kierrättää kylmää vettä säiliössä, joka ottaa absorboituneen lämmön, jolloin säiliö jäähdyttyy ja vesi lämmitetään.
Toisessa järjestelmässä ei ole pumppua; se hyödyntää lämmitetyn veden luomaa kelluvuutta. Tässä menetelmässä kylmä vesi uppoaa, lämmin vesi pysyy pinnalla ja virtausmäärät pienenevät. Tätä tilannetta kutsutaan termosifoniksi.
5. Tyhjiöputki tai tyhjiöputket aurinkoenergian vedenlämmitin
Se on toinen aurinkoenergian talteenottomenetelmä, joka on perinteisen aurinkovedenlämmittimen parannettu versio. Tyhjiöputket varmistavat säteilyenergian pääsyn järjestelmään yhdessä lämpöenergian kanssa. Lämpöputket absorboivat tämän lämpöenergian ja siirtävät sen suuriin vesisäiliöihin. Tyhjiöputkien ansiosta lämpöenergiaa poistuu mahdollisimman vähän, ja lähes kaikki absorboitu säteilyenergia muuttuu lämpöenergiaksi. Tämän jälkeen tutustutaan aurinkoenergian talteenottotekniikkaan.
Lue myös: Moniväylätekniikka aurinkopaneeleissa
Mikä on aurinkoenergian keräystekniikka?
Kolme ensisijaista aurinkoenergian talteenottotekniikkaa ovat seuraavat:
1. Keskittävä aurinkosähkö (CSP)
Tämä aurinkoenergian keruutekniikka käyttää lämpöä (auringon lämpöä) sähköturbiinien pyörittämiseen hyötykäyttöisessä mittakaavassa. Peilejä käytetään auringonvalon keskittämiseen, mikä puolestaan pyörittää perinteisiä höyrykoneita tai turbiineja ja tuottaa sähköä. Parabolinen kouru, lautasmoottori, kompakti lineaarinen Fresnel-heijastin ja tehotorni ovat erilaisia menetelmiä aurinkoenergian keskittämisen periaatteen soveltamiseksi.
a ) Parabolinen pohja
Käyttää kaarevia peilejä kohdistaakseen auringon energian kouruputkeen, joka kulkee kourun keskellä. Korkean lämpötilan lämmönsiirtoneste, kuten synteettinen öljy, täytetään kouruputken sisään. Putken lämpötila absorboi lämpöenergiaa ja saavuttaa 750° Fahrenheit-asteen tai korkeamman. Tämä lämpö johdetaan lämmönvaihtimen läpi, joka puolestaan lämmittää vettä höyryn tuottamiseksi. Perinteiset höyryturbiinit käynnistyvät höyryn kulkiessa niiden läpi. Yksittäiset keräinmallit voivat olla 15–20 jalkaa korkeita ja noin 300–450 jalkaa pitkiä.
b) Dish Engine
Parabolisen lautasen pinta on peitetty tasaisesti jakautuneilla peileillä , jotka vastaanottavat lämpöenergiaa kiinteään polttopisteeseen. Vastaanottimessa oleva työneste, kuten vety, kuumennetaan 1200 celsiusasteeseen, mikä puolestaan käyttää moottoria. Jokainen parabolinen lautanen pyörii kahden akselin ympäri ja seuraa auringon liikkeitä koko päivän.
c) Kompakti lineaarinen Fresnel-heijastin (CLFR)
Siinä käytetään myös läpivientijärjestelmänä kaarevia peilejä pitkissä rinnakkaisissa riveissä olevien edullisten tasopeilien kautta. Korotetut vastaanottimet ovat lämpöenergian keskityspiste, joka on yhdistetty putkijärjestelmään, jonka läpi vesi virtaa. Tässä aurinkoenergian talteenottomenetelmässä vesi kiehuu tiivistetyn lämpöenergian avulla, ja näin syntyvää höyryä käytetään sähköntuotannossa sekä teollisissa höyrysovelluksissa.
d) Power Tower
Se käyttää keskusvastaanotinjärjestelmää, joka on erittäin tehokas ja kykenee toimimaan korkeissa käyttölämpötiloissa . Heliostaatteja (tietokoneohjattuja peilejä) käytetään lämpöenergian seuraamiseen koko päivän ajan ja sen keskittämiseen korkean tornin huipulla olevaan vastaanottimeen. Tämä lämpöenergia lämmittää siirtonesteen yli 1000 °C:een, jolloin syntyy höyryä, joka puolestaan käyttää keskusgeneraattoria.
Katso myös : Tarvitseeko Ring-aurinkopaneeli suoraa auringonvaloa?
2. Aurinkosähkö (PV)
Tällä menetelmällä valo muunnetaan suoraan sähköksi. Auringonvalon fotonit iskevät ja ionisoivat aurinkopaneelien puolijohdemateriaalia, mikä puolestaan katkaisee elektronien atomisidoksia ja ne värähtelevät vapaasti. Puolijohderakenne pakottaa elektronit liikkumaan yhteen suuntaan, jolloin syntyy sähkövirta. Kuitenkin vain tietty prosenttiosuus valosta absorboituu ja loput heijastuu. Muut aurinkosähkötekniikan tyypit ovat integroitujen aurinkosähköjen rakentaminen, keskittäviä aurinkosähköjärjestelmiä ja ohutkalvoaurinkosähköä.
a) Rakennukseen integroitu aurinkosähkö (BIPV): Tämä järjestelmä tuottaa sähköä paikan päällä käytettäväksi tai se voidaan syöttää verkkoon. Se toimii sekä sähkön tuottamisena että rakenteen ulkokerroksena.
b) Keskittävät aurinkosähköpaneelit : Tätä järjestelmää käytetään pääasiassa aavikkoalueilla, ja siinä käytetään peilejä ja linssejä aurinkoenergian keskittämiseen tehokkaisiin kennoihin. Järjestelmän sujuva toiminta edellyttää suoraa auringonvaloa ja seurantajärjestelmää.
c) Ohutkalvoaurinkosähkö : Tämä menetelmä on halvempi kuin sen korvaavat menetelmät ja usein kehittää kokeellisia teknologioita. Se on ohut ja tehottomampi aurinkokennotyyppi. Ne palvelevat samaa tarkoitusta, mutta hitaammin.
3. Aurinkolämmitys- ja jäähdytysjärjestelmä (SHC)
Tämä tekniikka kerää lämpöenergiaa lämmittääkseen vettä ja ilmaa sekä tuottaa kylmää vettä ja ilmaa. Aurinkovesilämmitystekniikka, aurinkosähkö lämpöteknologialla ja aurinkoilmatekniikka ovat erilaisia menetelmiä, joita käytetään tämän tekniikan parissa.
a) Solar Air Technology
Tämän aurinkoenergian talteenottotekniikan avulla liike- ja teollisuusrakennusten ilma lämmitetään ja sitä käytetään tilojen lämmitykseen sekä maatalouden kuivaukseen. Järjestelmä on useimmiten seinään asennettu, mikä mahdollistaa auringonsäteilyn maksimaalisen absorboinnin erityisesti talvella.
Etelään päin olevaan seinään rei'itetyt aurinkokeräinpaneelit on asennettu usean tuuman päähän ilmaontelon luomiseksi. Seinästä otetaan yläilmaa ja lämmitetään aurinkoisena päivänä 30-100° Fahrenheitin lämpötiloihin. Tämä lämmitetty ilma johdetaan lämmitysilman ja ilmastointijärjestelmän (HVAC) sisääntuloon liitännän kautta.
b) Aurinkosähkö lämpöteknologialla (PVT)
Katolla olevaa parannettua aurinkopaneelimoduulia käytetään veden lämmittämiseen ja sähkön tuottamiseen. Sähköntuotannon parantamiseksi aurinkosähkökeräin jäähdyttää sähköisiä aurinkosähkökomponentteja ja tuottaa samalla lämpöenergiaa. Koska se pystyy tuottamaan neljä kertaa enemmän tehoa kuin aurinkosähkömoduuli, sähköntuotanto kasvaa jopa 20 % , ja järjestelmän koko voi vaihdella pienestä teolliseen mittakaavaan.
c) Solar Water Heating Technology
Kuumavesisäiliö, eristetyt putket ja aurinkokeräin ovat sen pääelementtejä, jotka on yhdistetty elektronisiin ohjaimiin ja jäätymissuojajärjestelmiin kylmemmille alueille. Lämpöenergiasta kerätty lämpö siirretään juomaveteen, joka virtaa kuumavesisäiliöihin. Varalämmitystä varten lisälämmitys jää liitettynä lämminvesivaraajaan. Tämän jälkeen tutustutaan aurinkopaneelien koon vaikutukseen energian saantiin.
Katso myös: Mitkä ovat neljä aurinkopaneelityyppiä?
Mikä on aurinkopaneelien koon vaikutus energian saantiin?
Aurinkopaneelien koon vaikutus energian saantoon liittyy suoraan niiden hyötysuhteeseen. Kyllä, aurinkopaneelien koko voi lisätä tai vähentää niiden hyötysuhdetta ja siten vaikuttaa aurinkoenergian saantoon. Samoin likainen aurinkopaneeli tarkoittaa pienempää pinta-alaa, mikä voi myös vaikuttaa saantoon. Hyötysuhdetta määrittävät parametrit ovat seuraavat:
1. Pinta-ala (tiheys) : Se mittaa energiantuottoa watteina neliöjalkaa kohden. Tämä tarkoittaa, että suuret, tehokkaammat paneelit tuottavat enemmän energiaa.
2. Kenno : Kennon hyötysuhdetta mitataan samalla tavalla sen tehon perusteella. Näin ollen mitä enemmän kennoja, sitä enemmän hyötysuhdetta ja mitä enemmän aurinkoenergiaa talteen otetaan.
3. Moduuli : Tämä on aurinkopaneelien tai -moduulin kokonaishyötysuhde. 15 %:n hyötysuhteella varustettu paneeli tarkoittaa, että se absorboi vain 15 % siihen lankeavasta aurinkoenergiasta. Siksi tehokkaammat aurinkopaneelit yleensä keräävät enemmän energiaa.
Mitkä ovat aurinkoenergian keräystekniikoiden edut ja haitat?
Kun olet tutustunut aurinkoenergian talteenottomenetelmiin, on parempi olla tietoinen niiden eduista ja haitoista . Vaikka se on puhdas energiantuotantomuoto , sillä on myös joitakin haittoja.
1. Aurinkoenergian keräystekniikoiden edut
- Hiilijalanjälkeä pienennetään ympäristöystävällisemmällä lähestymistavalla.
- Teknologia on kehittynyttä ja kypsää uusien innovaatioiden avulla parempaa tehokkuutta varten.
- Kestävä energiantuottaja
2. Aurinkoenergian talteenottotekniikoiden haitat
- Ei täysin saasteeton, koska kasvihuonekaasuja vapautuu piiaurinkopaneelien valmistuksen aikana.
- Valmistajat ovat riippuvaisia muista maista raaka-aineiden suhteen, mikä johtaa pitkiin toimitusketjuihin.
- Raskaat ja jäykät paneelit vähentävät käyttökohteita. Myös tilantarve ja kustannukset ovat haittana.
No, aurinkoenergian talteenottomenetelmät tehdään yleensä suuressa mittakaavassa, mutta voit aina valita pienen version kotiisi tai toimistoosi. Markkinoilla on vaihtoehtoja. Myös aurinkoenergian keräyslaitteet joihinkin menetelmiin ovat helposti saatavilla ja asennettavissa asuinkäyttöön. Jokainen niistä tarvitsee kuitenkin aurinkopaneeleja, jos ne asennetaan pienessä mittakaavassa paremman energiantuotannon varmistamiseksi.
