Promieniowanie słoneczne, które dostaje się do atmosfery, jest bezpośrednim źródłem energii słonecznej. Dwa sposoby na wykorzystanie energii słonecznej to energia słoneczna termiczna i fotowoltaiczna. Prowadzi to do pytania o energię słoneczną termiczną i fotowoltaiczną, która jest lepsza? Przeczytaj artykuł, aby dowiedzieć się tego i innych powiązanych faktów.
Energia słoneczna termiczna kontra fotowoltaika – przegląd
Systemy fotowoltaiczne, zwane także systemami solarnymi PV i systemami solarno-termicznymi, to dwie odrębne technologie, które opisano poniżej:
Ogniwo fotowoltaniczne
Efekt fotowoltaiczny, w którym foton, elementarny składnik światła, oddziałuje z panelem wykonanym z półprzewodników, stanowi podstawę energii fotowoltaicznej. Głównym składnikiem półprzewodników jest krzem. Foton, uderzając w półprzewodniki, uwalnia elektrony. W wyniku wystawienia na działanie światła, reakcja ta wytwarza energię. Półprzewodniki są formowane w wąskie warstwy, które generują prąd elektryczny w panelach fotowoltaicznych. Z tych półprzewodników zbudowane są ogniwa fotowoltaiczne. Prąd elektryczny jest wychwytywany przez półprzewodniki i przetwarzany na energię elektryczną dla domów i firm.
Solar Thermal
Systemy solarno-termiczne generują ciepło, natomiast panele fotowoltaiczne wytwarzają energię elektryczną . Obie te metody zużywają niewiele energii, ale panele fotowoltaiczne mogą być używane tylko wtedy, gdy świeci słońce. W pochmurne dni nadal działają, ale ich zdolność do wytwarzania energii spada o 10% do 30%. Woda przygotowana za pomocą technologii solarno-termicznej może być magazynowana do późniejszego wykorzystania, co zwiększa efektywność energetyczną. Podgrzana woda jest zazwyczaj magazynowana w zbiornikach ciepłej wody użytkowej w systemach solarno-termicznych do momentu, aż będzie potrzebna.
Koncentrowana energia słoneczna a fotowoltaika – jaka jest różnica?
Systemy skoncentrowanej energii słonecznej (CSP) wytwarzają energię elektryczną poprzez przekształcanie energii słonecznej w ciepło o wysokiej temperaturze. Zasada działania tej technologii polega na tym, że energia słoneczna jest skupiana przez szereg reflektorów, a następnie wykorzystywana do zasilania generatora elektrycznego i silnika cieplnego. Elektrownie w tym systemie są podzielone na dwie sekcje: jedną, która gromadzi energię słoneczną i przekształca ją w ciepło, oraz drugą, która przekształca energię cieplną w energię elektryczną. Prąd przemienny (AC) jest wytwarzany pośrednio za pomocą CSP, co ułatwia jego dystrybucję w sieci energetycznej.
Z kolei ogniwa fotowoltaiczne (PV) całkowicie różnią się od CSP. Panele fotowoltaiczne wykorzystują światło słoneczne, w przeciwieństwie do CSP, które wykorzystuje energię słoneczną. Innymi słowy, fotowoltaika to proces bezpośredniej zamiany światła na energię . Ogniwa fotowoltaiczne pochłaniają światło, co powoduje uwolnienie elektronów. Na tym właśnie polega działanie tego procesu. Prąd wytwarzany przez przepływające luźne elektrony tworzy prąd stały po jego przechwyceniu i przeniesieniu do przewodów (DC). Po wygenerowaniu prąd stały jest przekształcany w prąd przemienny (AC), zazwyczaj za pomocą falowników, dzięki czemu może być rozprowadzany w całej sieci elektroenergetycznej.
Przeczytaj także: Jak działa energia słoneczna?
Energia słoneczna termiczna czy fotowoltaika – która jest bardziej wydajna?
W przeciwieństwie do instalacji solarnej, która wymaga jedynie 3–4 m² powierzchni dachu, instalacja fotowoltaiczna może wymagać nawet 10 m². Wynika to z jej wysokiej sprawności. Sprawność fotowoltaiki wynosi od 15% do 20%, podczas gdy energia słoneczna może przekształcić około 90% promieniowania w ciepło. Wartość ta stale rośnie wraz z rozwojem technologii paneli słonecznych. Należy zauważyć, że instalacja solarna do podgrzewania wody wymaga nieco miejsca. Przestrzeń potrzebna do instalacji fotowoltaicznej jest niemal w całości zajmowana przez ogniwa słoneczne i niewiele więcej. Ponadto, instalacja fotowoltaiczna wymagałaby jedynie kilku przewodów i transformatora wewnątrz budynku, co zajmuje bardzo mało miejsca.
System solarny ma pewne niedogodności, mimo że może być bardziej efektywny, zwłaszcza w przypadku podgrzewania wody. Żywotność, ogólne trudności i wymagania konserwacyjne systemów solarnych są zazwyczaj wyższe. Zastanów się, o ile bardziej skomplikowany jest system solarnego ogrzewania . Pobiera światło, przetwarza je na energię i ogrzewa powietrze lub wodę w Twojej okolicy. W przeciwieństwie do systemu fotowoltaicznego, który generuje energię do powszechnego użytku, system solarny z większą liczbą komponentów ma więcej ruchomych części, co zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia problemów i kosztów.
Przeczytaj także: Czy można używać paneli słonecznych bez falownika?
Energia słoneczna termiczna czy fotowoltaika – która ma większą pojemność?
Moc największych elektrowni fotowoltaicznych przekracza 500 megawatów , a maksymalna moc największych elektrowni cieplnych to 400 megawatów. Generalnie elektrownie cieplne generują mniejszą moc wyjściową w porównaniu z tym zakresem.
Energia słoneczna termiczna czy fotowoltaika – która jest droższa?
Koszt systemu fotowoltaicznego
Koszt fotowoltaiki zależy od zapotrzebowania na energię elektryczną. Zazwyczaj system fotowoltaiczny o mocy 3 kW jest wymagany dla gospodarstwa domowego z elektrownią jądrową składającego się z trzech do czterech osób.
Typowo system o mocy 3 kW składa się z 10–12 paneli, z których każdy wytwarza 300 watów energii elektrycznej. Koszty wahają się od 4,500 do 6,500 dolarów . Koszt pojedynczej grupy może wynieść od 500 do 600 dolarów.
Koszt systemu solarnego
Systemy solarne są nieco tańsze niż systemy fotowoltaiczne. System solarny odpowiedni dla Twojego domu może kosztować od 3000 do 6,000 dolarów.
W innych przypadkach cena może jednak wzrosnąć. Systemy cieplne wymagają większej konserwacji niż systemy fotowoltaiczne. Co trzy do pięciu lat będziesz musiał konserwować swoje systemy grzewcze.
Przeczytaj także: Czym jest stacja ładowania pojazdów elektrycznych zasilana energią słoneczną typu „zrób to sam”?
Energia słoneczna termiczna czy fotowoltaiczna – która jest lepsza?
Energia może być łatwo przekształcana z jednej formy w drugą, ale zmniejsza to wydajność. Dlatego lepiej jest najpierw wybrać rodzaj witalności, której potrzebujesz.
Fotowoltaika będzie najlepszym rozwiązaniem, jeśli potrzebujesz energii elektrycznej. Jeśli potrzebujesz energii cieplnej, powinieneś skorzystać z energii słonecznej. Załóżmy, że potrzebujesz zarówno ciepła, jak i energii elektrycznej. W takiej sytuacji fotowoltaika będzie lepszym rozwiązaniem niż energia słoneczna, ponieważ przy obecnej technologii energię elektryczną można łatwo przekształcić w dowolną inną formę energii. Systemy fotowoltaiczne stają się z każdym dniem coraz bardziej wydajne. Koszt modułów fotowoltaicznych spadł o 80% od 2009 roku. Z kolei postęp technologiczny w branży solarno-termicznej był mniej znaczący.
Energia słoneczna termiczna i fotowoltaika słoneczna są wykorzystywane na różne sposoby; w większości przypadków energia cieplna przechwytuje ciepło, podczas gdy fotowoltaika generuje energię elektryczną. Teraz, gdy znamy niektóre cechy systemów solarno-termicznych i fotowoltaicznych, możemy łatwo dojść do wniosku, że energia słoneczna termiczna jest bardziej wydajna i tańsza, jednak fotowoltaika zapewnia większą moc wyjściową.
Polecane: 4 wady energooszczędnych urządzeń
