Finora, i pannelli solari sono dispositivi comunemente noti per generare elettricità tramite risorse rinnovabili. E se ti dicessi che ci sono anche altri modi? Sì, l'energia del sole viene convertita in 5 metodi diversi, tra cui le celle fotovoltaiche. Diversi metodi di raccolta dell'energia solare utilizzano l'energia termica per scopi diversi, che vanno dal livello individuale a quello commerciale e industriale.
Che cosa si intende per raccolta di energia solare?
Un metodo per generare elettricità dal calore e dall'energia solare è definito raccolta di energia solare. Tutti i metodi e le tecniche utilizzano fondamentalmente la luce solare per generare energia. La raccolta di energia solare riduce la dipendenza dai combustibili fossili per produrre elettricità ed è vantaggiosa a lungo termine. Le nuove innovazioni portano a metodi e tecniche di raccolta di energia solare più efficienti. Insieme ai metodi, imparerai a conoscere la tecnologia di raccolta di energia solare utilizzata, l'impatto delle dimensioni dei pannelli solari, insieme ai pro e contro di questi metodi.
Quali sono i diversi metodi di raccolta dell'energia solare? Cosa sono i dispositivi di raccolta dell'energia solare?
La raccolta di energia solare è il processo di cattura e stoccaggio dell'energia solare irradiata dal sole. Dopo di che, questa energia di calore e luce viene convertita in energia elettrica tramite un metodo adatto. Esistono circa 5 diversi metodi di raccolta di energia solare. A volte questi metodi sono anche indicati come dispositivi di raccolta di energia solare.
1. Corpi neri
Sapete che il nero assorbe la maggior parte dell'energia termica e questo è un altro metodo attraverso cui viene effettuata la raccolta dell'energia solare. La radiazione elettromagnetica del sole insieme al suo spettro infrarosso viene assorbita attivamente dal colore nero. L'energia del sole viene convertita in energia termica attraverso questa radiazione. I corpi neri o contenitori e dispositivi sono in grado di assorbendo ed emettendo tutte le lunghezze d'onda dello spettro di radiazione elettromagnetica. Questo metodo è utilizzato per riscaldare le case e più comunemente per scopi di riscaldamento dell'acqua a livello industriale.
2. Energia termica dei sali fusi
Questo metodo di raccolta dell'energia solare utilizza radiazione elettromagnetica per sciogliere il sale. Il sale fuso viene trasferito a uno scambiatore di calore per riscaldare l'acqua e trasformarla in vapore. Questo vapore viene spinto attraverso turbine che a loro volta generano elettricità. I serbatoi isolati consentono una generazione di energia termica stabile anche nelle giornate nuvolose.
3. Pannelli solari fotovoltaici
Questo è il metodo più ampiamente adottato che converte l'energia della luce solare in elettricità. A questo scopo vengono utilizzati pannelli solari di diverse dimensioni. La quantità di energia generata dipende dal numero di pannelli e loro efficienza. Monocristallino o policristallino Le strutture dei pannelli sono comunemente utilizzate insieme agli inverter e ai banchi di batterie per fornire flusso di energia dopo il tramonto.
4. Scaldabagno solare
I pannelli solari termici raccolgono l'energia solare per questi riscaldatori. Le regioni con climi soleggiati utilizzano questo metodo per raccogliere l'energia solare. Il corpo nero del riscaldatore è simile a un pannello fotovoltaico come il la superficie nera assorbe l'energia termica efficientemente. Una pompa fa circolare acqua fredda all'interno del recipiente che assorbe il calore assorbito, raffreddando il contenitore e riscaldando l'acqua.
Un altro sistema non ha una pompa, invece; usa la spinta idrostatica creata dall'acqua riscaldata. Con questo metodo, l'acqua fredda affonda, l'acqua calda rimane in superficie e le quantità di flusso vengono ridotte. Questa situazione è nota come Termosifone.
5. Riscaldatore solare dell'acqua a tubi sottovuoto o tubi evacuati
È un altro metodo di raccolta dell'energia solare che è una versione migliorata del tradizionale scaldabagno solare. Tubi a vuoto garantire l'ingresso dell'energia radiante nel sistema insieme al contenimento dell'energia termica. Questa energia termica viene assorbita dai tubi di calore e trasferita a grandi serbatoi d'acqua. La quantità minima di energia termica viene dispersa grazie ai tubi a vuoto e quasi tutta l'energia radiante assorbita viene convertita in energia termica. Dopo questo, impariamo cos'è la tecnologia di raccolta dell'energia solare.
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Che cosa è la tecnologia di raccolta dell'energia solare?
Le tre principali tecnologie per la raccolta dell'energia solare sono le seguenti:
1. Energia solare a concentrazione (CSP)
Questa tecnologia di raccolta dell'energia solare utilizza il calore termico (calore del sole) per azionare l'elettricità Turbine su scala di utilità. Gli specchi vengono utilizzati per concentrare la luce solare che guida motori a vapore tradizionali o turbine e genera elettricità. Il collettore parabolico, il motore a disco, il riflettore Fresnel lineare compatto e la torre di potenza sono metodi diversi per applicare il principio di concentrazione dell'energia solare.
a) Depressione parabolica
Utilizza specchi curvi per focalizzare l'energia del sole su un tubo ricevitore che scorre al centro di un canale. Un fluido termovettore ad alta temperatura come l'olio sintetico è riempito all'interno di un tubo ricevitore che assorbe energia termica e la sua temperatura raggiunge 750° Fahrenheit o più. Questo calore viene fatto passare attraverso uno scambiatore di calore che a sua volta riscalda l'acqua per produrre vapore. Le turbine a vapore convenzionali entrano in azione quando il vapore le attraversa. I singoli modelli di collettori possono essere alti 15–20 piedi e lunghi circa 300–450 piedi.
b) Motore a parabola
La superficie del piatto parabolico è ricoperta da specchi distribuiti uniformemente che ricevono energia termica su un punto focale fisso. Il fluido di lavoro come l'idrogeno nel ricevitore viene riscaldato fino a 1200° Fahrenheit, che a sua volta aziona il motore. Ogni parabola ruota lungo due assi e segue il sole durante il giorno.
c) Riflettore di Fresnel lineare compatto (CLFR)
Usa anche also sistema di specchi curvi attraverso specchi piani a basso costo in lunghe file parallele. I ricevitori elevati sono il punto di concentrazione dell'energia termica che è accoppiato a un sistema di tubi attraverso cui scorre l'acqua. Con questa tecnologia nei metodi di raccolta dell'energia solare, l'acqua viene fatta bollire dall'energia termica concentrata e il vapore così generato viene utilizzato nella generazione di energia insieme alle applicazioni industriali del vapore.
d) Torre di potenza
Utilizza un sistema di ricezione centrale altamente efficiente e in grado di funzionare in alte temperature di esercizio. Gli eliostati (specchi controllati da computer) vengono utilizzati per tracciare l'energia termica durante il giorno e concentrarla sul ricevitore in cima a un'alta torre. Questa energia termica riscalda un liquido di trasferimento a più di 1000° Fahrenheit per produrre vapore che a sua volta alimenta un generatore di energia centrale.
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2. Fotovoltaico (FV)
Con questo metodo, la luce viene convertita direttamente in elettricità. I fotoni della luce solare colpiscono e ionizzano il materiale semiconduttore dei pannelli solari, che a loro volta rompono i legami atomici degli elettroni e vibrano liberamente. La struttura semiconduttrice costringe gli elettroni a muoversi in una direzione, creando così una corrente elettrica. Tuttavia, solo una certa percentuale di luce viene assorbita e il resto viene riflesso. Altri tipi di tecnologia fotovoltaica sono il fotovoltaico integrato, i pannelli fotovoltaici a concentrazione e il fotovoltaico a film sottile.
a) Fotovoltaico integrato nell'edificio (BIPV): Questo sistema genera elettricità per uso in loco, oppure può essere esportata nella rete. Ha il duplice scopo di generare elettricità e di essere lo strato esterno di una struttura.
b) Pannelli fotovoltaici a concentrazione: Questo sistema è utilizzato principalmente nelle regioni desertiche e utilizza specchi e lenti per concentrare l'energia solare su celle ad alta efficienza. Per il buon funzionamento del sistema sono necessari la luce solare diretta e un sistema di tracciamento.
c) Fotovoltaico a film sottile: Questo metodo è più economico dei suoi sostituti e spesso sviluppa tecnologie sperimentali. È un tipo di cella solare sottile e meno efficiente. Svolgono lo stesso scopo ma a una velocità inferiore.
3. Sistema di riscaldamento e raffreddamento solare (SHC)
Questa tecnologia raccoglie energia termica per riscaldare acqua e aria, oltre a fornire acqua e aria fredda. La tecnologia di riscaldamento solare dell'acqua, il solare fotovoltaico con tecnologia termica e la tecnologia solare dell'aria sono metodi diversi utilizzati per lavorare su questa tecnologia.
a) Tecnologia dell'aria solare
Con questa tecnologia nei metodi di raccolta dell'energia solare, l'aria negli edifici commerciali e industriali è riscaldato e serve allo scopo di riscaldare gli ambienti insieme all'essiccazione agricola. Per lo più il sistema è montato a parete, consentendo il massimo assorbimento della radiazione solare durante l'inverno, in particolare.
Su una parete rivolta a sud, i pannelli solari perforati sono installati a diversi pollici per creare una cavità d'aria. Dalla parete, l'aria superiore viene presa e riscaldata tra temperature di 30°-100° Fahrenheit in una giornata di sole. Questa aria riscaldata viene convogliata all'ingresso del riscaldamento, ventilazione e aria condizionata (HVAC) tramite una connessione.
b) Solare Fotovoltaico con Tecnologia Termica (PVT)
Il modulo di pannelli solari potenziati sul tetto viene utilizzato per riscaldare l'acqua e generare elettricità. Per una migliore produzione di elettricità, un collettore termico fotovoltaico raffredda i componenti elettrici fotovoltaici e fornisce energia termica, allo stesso tempo. Con la capacità di produrre energia 4 volte in più di un modulo fotovoltaico, il la potenza elettrica aumenta fino al 20% e le dimensioni del sistema possono variare da piccole a scala industriale.
c) Tecnologia di riscaldamento solare dell'acqua
Un serbatoio di acqua calda, tubi isolati e collettore solare sono i suoi elementi principali, abbinati a controlli elettronici e sistemi di protezione dal gelo per le regioni più fredde. Il calore raccolto dall'energia termica viene trasferito all'acqua potabile che scorre nei serbatoi di acqua calda. Per il backup, il riscaldamento ausiliario rimane collegato al serbatoio di acqua calda. Dopodiché, scopriamo l'impatto delle dimensioni del pannello solare sulla raccolta di energia.
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Quale impatto hanno le dimensioni dei pannelli solari sulla produzione di energia?
L'impatto delle dimensioni dei pannelli solari sulla raccolta di energia è direttamente correlato alla loro efficienza. Sì, la dimensione dei pannelli solari può aumentare o diminuire la loro efficienza, influenzando così la raccolta di energia solare. Allo stesso modo, un pannello solare sporco significa una superficie ridotta che può anche influenzare la raccolta. I parametri che definiscono l'efficienza sono i seguenti:
1. Area (densità): Misura l'energia prodotta in watt per piede quadrato. Ciò significa che i pannelli di grandi dimensioni con più wattaggio portano a una maggiore generazione di energia.
2. Cellulare: L'efficienza della cella è misurata in modo simile attraverso la sua potenza. Quindi, più celle, più efficienza e più raccolta di energia solare.
3. Modulo: Questa è l'efficienza complessiva dei pannelli solari o del modulo. Un pannello con un'efficienza del 15% significa che assorbe solo il 15% dell'energia solare totale che cade su di esso. Pertanto, i moduli solari più efficienti tendono a raccogliere più energia.
Quali sono i vantaggi e gli svantaggi delle tecniche di raccolta dell'energia solare?
Dopo aver appreso i metodi di raccolta dell'energia solare, è meglio essere consapevoli dei loro pro e contro. Nonostante sia una fonte pulita di generazione di energia come la sua vantaggio, ci sono ancora alcuni svantaggi.
1. Vantaggi delle tecniche di raccolta dell'energia solare
- Con un approccio più rispettoso dell'ambiente si riduce l'impronta di carbonio.
- La tecnologia è avanzata e matura, con nuove innovazioni per una migliore efficienza.
- Produttore di energia sostenibile
2. Svantaggi delle tecniche di raccolta dell'energia solare
- Non completamente esente da inquinamento, in quanto i gas serra vengono emessi durante la produzione dei pannelli solari in silicio.
- I produttori dipendono da altri paesi per le materie prime, il che determina lunghe catene di approvvigionamento.
- Pannelli pesanti e rigidi riducono le applicazioni. Anche lo spazio e le spese richieste agiscono come svantaggio.
Bene, i metodi di raccolta dell'energia solare sono solitamente eseguiti su larga scala, ma puoi sempre optare per una versione di piccole dimensioni per la tua casa o il tuo ufficio. Ci sono opzioni disponibili sul mercato. Inoltre, i dispositivi di raccolta dell'energia solare per alcuni metodi sono facilmente disponibili e installati per uso residenziale. Tuttavia, ognuno di essi necessita di pannelli solari se installato su piccola scala per garantire una migliore produzione di energia.
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