Do tej pory panele słoneczne były powszechnie znanymi urządzeniami do generowania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych. A co, jeśli powiem ci, że istnieją również inne sposoby? Tak, energia ze słońca jest przetwarzana na 5 różnych sposobów, w tym ogniwa fotowoltaiczne. Różne metody pozyskiwania energii słonecznej wykorzystują energię cieplną do różnych celów, od indywidualnych po komercyjne i przemysłowe.
Czym jest pozyskiwanie energii słonecznej?
Metoda wytwarzania energii elektrycznej z ciepła i energii z energii słonecznej nazywana jest zbieraniem energii słonecznej. Wszystkie metody i techniki zasadniczo wykorzystują światło słoneczne do wytwarzania energii. Zbieranie energii słonecznej zmniejsza zależność od paliw kopalnych w produkcji energii elektrycznej i jest korzystne w dłuższej perspektywie. Nowe innowacje prowadzą do bardziej wydajnych metod i technik zbierania energii słonecznej. Oprócz metod poznasz technologię zbierania energii słonecznej, wpływ rozmiaru paneli słonecznych, a także zalety i wady tych metod.
Jakie są różne metody pozyskiwania energii słonecznej? Czym są urządzenia do zbierania energii słonecznej?
Zbieranie energii słonecznej to proces wychwytywania i magazynowania energii słonecznej emitowanej przez słońce. Następnie ta energia cieplna i świetlna jest przekształcana w energię elektryczną za pomocą odpowiedniej metody. Istnieje około 5 różnych metod zbierania energii słonecznej. Czasami te metody są również określane jako urządzenia do zbierania energii słonecznej.
1. Ciała doskonale czarne
Jesteś świadomy, że czerń pochłania większość energii cieplnej i jest to kolejna metoda, za pomocą której odbywa się zbieranie energii słonecznej. Promieniowanie elektromagnetyczne ze słońca wraz z jego widmem podczerwonym jest aktywnie pochłaniane przez kolor czarny. Energia ze słońca jest przekształcana w energię cieplną za pośrednictwem tego promieniowania. Czarne ciała lub pojemniki i urządzenia są zdolne do pochłanianie i emitowanie wszystkich długości fal widma promieniowania elektromagnetycznego. Metodę tę stosuje się do ogrzewania domów i najczęściej do podgrzewania wody na skalę przemysłową.
2. Energia cieplna stopionej soli
Ta metoda pozyskiwania energii słonecznej wykorzystuje Promieniowanie elektromagnetyczne do topienia soli. Stopiona sól jest przenoszona do wymiennika ciepła, aby podgrzać wodę i zamienić ją w parę. Ta para jest napędzana przez turbiny, które z kolei generują energię elektryczną. Izolowane zbiorniki umożliwiają stabilną produkcję energii cieplnej również w pochmurne dni.
3. Panele fotowoltaiczne
Jest to najpowszechniej stosowana metoda, która zamienia energię ze światła słonecznego na energię elektryczną. W tym celu stosuje się panele słoneczne o różnych rozmiarach. Ilość generowanej energii zależy od liczba paneli i ich wydajność. Monokrystaliczny lub polikrystaliczny Konstrukcje paneli są powszechnie stosowane w połączeniu z inwerterami i bankami akumulatorów w celu zapewnienia przepływu energii po zachodzie słońca.
4. Słoneczny podgrzewacz wody
Panele słoneczne termiczne zbierają energię słoneczną dla tych grzejników. Regiony o słonecznym klimacie wykorzystują tę metodę do zbierania energii słonecznej. Czarny korpus grzejnika jest podobny do panelu fotowoltaicznego, ponieważ czarna powierzchnia pochłania energię cieplną wydajnie. Pompa cyrkuluje zimną wodę w naczyniu, która pobiera pochłonięte ciepło, co powoduje schłodzenie naczynia i ogrzanie wody.
Inny system nie ma pompy zamiast tego; wykorzystuje wyporność wytworzoną przez podgrzaną wodę. W tej metodzie zimna woda opada, ciepła woda pozostaje na górze, a ilość przepływu jest zmniejszona. Ta sytuacja jest znana jako Termosyfon.
5. Podgrzewacz wody solarny z rurą próżniową lub rurami próżniowymi
Jest to kolejna metoda pozyskiwania energii słonecznej, która jest ulepszoną wersją tradycyjnego podgrzewacza wody słonecznej. Rury próżniowe zapewnić dopływ energii promieniowania do układu wraz z zawieraniem energii cieplnej. Ta energia cieplna jest absorbowana przez rury cieplne i przenoszona do dużych zbiorników wodnych. Minimalna ilość energii cieplnej ucieka dzięki rurom próżniowym, a prawie cała absorbowana energia promieniowania jest przekształcana w energię cieplną. Następnie dowiedzmy się, czym jest technologia pozyskiwania energii słonecznej.
Przeczytaj także: Technologia Multi Busbar w panelach słonecznych
Czym jest technologia pozyskiwania energii słonecznej?
Istnieją trzy podstawowe technologie pozyskiwania energii słonecznej:
1. Koncentracja energii słonecznej (CSP)
Ta technologia pozyskiwania energii słonecznej wykorzystuje ciepło termiczne (ciepło ze słońca) do napędzania silników elektrycznych turbiny na skalę użytkową. Lustra służą do skupiania światła słonecznego, które napędza tradycyjne silniki parowe lub turbiny i generuje energię elektryczną. Koryto paraboliczne, silnik talerzowy, kompaktowy liniowy reflektor Fresnela i wieża energetyczna to różne metody stosowania zasady koncentracji energii słonecznej.
a) Koryta paraboliczne
Wykorzystuje zakrzywione lustra, aby skupić energię ze słońca na rurze odbiorczej, która biegnie przez środek koryta. Wysokotemperaturowy płyn przenoszący ciepło, taki jak olej syntetyczny, jest napełniany wewnątrz rury odbiorczej, która pochłania energię cieplną, a jej temperatura osiąga 750° Fahrenheita lub więcej. Ciepło to przechodzi przez wymiennik ciepła, który z kolei podgrzewa wodę, aby wytworzyć parę. Konwencjonalne turbiny parowe zaczynają działać, gdy para przez nie przechodzi. Poszczególne modele kolektorów mogą mieć wysokość 15–20 stóp i długość około 300–450 stóp.
b) Silnik talerzowy
Powierzchnia naczynia parabolicznego pokryta jest równomiernie rozłożone lustra które odbierają energię cieplną w stałym punkcie ogniskowym. Płyn roboczy, taki jak wodór w odbiorniku, jest podgrzewany do 1200° Fahrenheita, co z kolei napędza silnik. Każda paraboliczna czasza obraca się wzdłuż dwóch osi i śledzi słońce przez cały dzień.
c) Kompaktowy liniowy reflektor Fresnela (CLFR)
Wykorzystuje również lustra zakrzywione w systemie korytowym poprzez tanie płaskie lustra w długich równoległych rzędach. Podniesione odbiorniki są punktem koncentracji energii cieplnej, który jest sparowany z systemem rur, przez które przepływa woda. Dzięki tej technologii w metodach pozyskiwania energii słonecznej woda jest gotowana przez skoncentrowaną energię cieplną, a para w ten sposób wytworzona jest wykorzystywana w wytwarzaniu energii wraz z przemysłowymi zastosowaniami pary.
d) Wieża mocy
Wykorzystuje centralny system odbiorczy, który jest wysoce wydajny i zdolny do pracy w wysokie temperatury pracy. Heliostaty (zwierciadła sterowane komputerowo) służą do śledzenia energii cieplnej przez cały dzień i skupiania jej na odbiorniku na szczycie wysokiej wieży. Ta energia cieplna podgrzewa ciecz transferową do ponad 1000° Fahrenheita, aby wytworzyć parę, która z kolei napędza centralny generator energii.
Zobacz także: Czy panel słoneczny Ring Solar potrzebuje bezpośredniego światła słonecznego?
2. Fotowoltaika (PV)
Światło jest bezpośrednio zamieniane na elektryczność tą metodą. Fotony ze światła słonecznego uderzają i jonizują materiał półprzewodnikowy paneli słonecznych, które z kolei rozrywają wiązania atomowe elektronów i wibrują swobodnie. Struktura półprzewodnikowa zmusza elektrony do poruszania się w jednym kierunku, tworząc w ten sposób prąd elektryczny. Jednak tylko pewien procent światła jest pochłaniany, a reszta jest odbijana. Inne rodzaje technologii fotowoltaicznej to zintegrowane ogniwa fotowoltaiczne, koncentrujące układy fotowoltaiczne i cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne.
a) Zintegrowana z budynkiem fotowoltaika (BIPV): Ten system generuje energię elektryczną do użytku na miejscu lub może być eksportowana do sieci. Służy podwójnemu celowi generowania energii elektrycznej i bycia zewnętrzną warstwą konstrukcji.
b) Koncentrujące panele fotowoltaiczne: Ten system jest używany głównie w regionach pustynnych i wykorzystuje lustra i soczewki do koncentracji energii słonecznej na ogniwach o wysokiej wydajności. Do prawidłowego funkcjonowania systemu potrzebne jest bezpośrednie światło słoneczne i system śledzenia.
c) Cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne:Ta metoda jest tańsza od swoich zamienników i często rozwija technologie eksperymentalne. Jest to rodzaj ogniwa słonecznego, które jest cienkie i mniej wydajne. Służą temu samemu celowi, ale wolniej.
3. System ogrzewania i chłodzenia słonecznego (SHC)
Technologia ta gromadzi energię cieplną, aby ogrzewać wodę i powietrze, a także dostarczać zimną wodę i powietrze. Technologia solarnego podgrzewania wody, fotowoltaika słoneczna z technologią termiczną i technologia solarnego powietrza to różne metody stosowane w pracy nad tą technologią.
a) Technologia Solar Air
Dzięki tej technologii w metodach pozyskiwania energii słonecznej powietrze w budynkach komercyjnych i przemysłowych jest podgrzewany i służy do ogrzewania pomieszczeń wraz z suszeniem rolniczym. System jest przeważnie montowany na ścianie, co pozwala na maksymalną absorpcję promieniowania słonecznego, szczególnie zimą.
Na ścianie skierowanej na południe, perforowane panele kolektora słonecznego są instalowane na kilka cali, aby utworzyć wnękę powietrzną. Z górnej części ściany pobierane jest powietrze i ogrzewane w zakresie temperatur od 30° do 100° Fahrenheita w słoneczny dzień. To ogrzane powietrze jest doprowadzane do wlotu ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC) za pomocą połączenia.
b) Fotowoltaika słoneczna z technologią termiczną (PVT)
Ulepszony moduł paneli słonecznych na dachu służy do podgrzewania wody i generowania energii elektrycznej. W celu zwiększenia produkcji energii elektrycznej fotowoltaiczny kolektor cieplny chłodzi elektryczne elementy fotowoltaiczne i jednocześnie dostarcza energię cieplną. Dzięki możliwości wytwarzania energii 4 razy większej niż moduł fotowoltaiczny, moc elektryczna wzrasta nawet o 20% a wielkość systemu może się wahać od małego do skali przemysłowej.
c) Technologia podgrzewania wody za pomocą energii słonecznej
Zbiornik na gorącą wodę, izolowane rury i kolektor słoneczny to jego główne elementy, które są sparowane z elektronicznymi elementami sterującymi i systemami ochrony przed zamarzaniem dla chłodniejszych regionów. Ciepło zebrane z energii cieplnej jest przekazywane do wody pitnej, która przepływa do zbiorników na gorącą wodę. W celu zapewnienia kopii zapasowej, ogrzewanie pomocnicze pozostaje podłączone do zbiornika na gorącą wodę. Następnie dowiedzmy się więcej o wpływie rozmiaru panelu słonecznego na pozyskiwanie energii.
Zobacz także: Jakie są 4 rodzaje paneli słonecznych?
Jaki wpływ na ilość pozyskiwanej energii ma wielkość paneli słonecznych?
Wpływ rozmiaru paneli słonecznych na zbiory energii jest bezpośrednio związany z ich wydajnością. Tak, wielkość paneli słonecznych może zwiększyć lub zmniejszyć ich wydajność, wpływając tym samym na zbiory energii słonecznej. Podobnie, nieczysty panel słoneczny oznacza zmniejszoną powierzchnię, która może również wpływać na zbiory. Parametry definiujące wydajność są następujące:
1. Powierzchnia (gęstość): Mierzy energię wyjściową w watach na stopę kwadratową. Oznacza to, że panele o większych rozmiarach i większej mocy generują więcej energii.
2. Komórka: Wydajność ogniwa jest mierzona podobnie poprzez jego moc. Zatem im więcej ogniw, tym większa wydajność i więcej pozyskiwanej energii słonecznej.
3. Moduł: Jest to ogólna wydajność paneli słonecznych lub modułu. Panel o wydajności 15% oznacza, że pochłania tylko 15% całkowitej energii słonecznej padającej na niego. Dlatego bardziej wydajne moduły słoneczne mają tendencję do zbierania większej ilości energii.
Jakie są zalety i wady metod pozyskiwania energii słonecznej?
Po zapoznaniu się z metodami pozyskiwania energii słonecznej lepiej jest być świadomym ich zalet i wad. Pomimo tego, że jest to czyste źródło wytwarzania energii, ponieważ korzyść, istnieją jednak pewne wady.
1. Zalety technik pozyskiwania energii słonecznej
- Ślad węglowy można zmniejszyć dzięki podejściu przyjaznemu dla środowiska.
- Technologia jest zaawansowana i dojrzała, a nowe innowacje zapewniają większą wydajność.
- Zrównoważony producent energii
2. Wady Technik pozyskiwania energii słonecznej
- Nie są one całkowicie wolne od zanieczyszczeń, ponieważ podczas produkcji krzemowych paneli słonecznych emitowane są gazy cieplarniane.
- Producenci są zależni od dostawców surowców z innych krajów, co skutkuje długimi łańcuchami dostaw.
- Ciężkie i sztywne panele redukują aplikacje. Wymagana przestrzeń i wydatki również działają jako wada.
Cóż, metody pozyskiwania energii słonecznej są zazwyczaj stosowane na dużą skalę, ale zawsze możesz zdecydować się na wersję o małych rozmiarach dla swojego domu lub biura. Na rynku dostępne są opcje. Ponadto urządzenia do pozyskiwania energii słonecznej dla niektórych metod są łatwo dostępne i instalowane do użytku domowego. Jednak każdy z nich wymaga paneli słonecznych, jeśli jest instalowany na małą skalę, aby zapewnić lepszą wydajność energetyczną.
