Solceller eller termisk energi? Förstå allt om skillnaderna mellan dem och veta vilken typ som passar bäst för ditt fall

Vivint Solar i Unsplash-bild

Olja och kol används ofta i energikällor, men de är extremt förorenande. Således eftersträvas alltmer användning av förnybar energi för att förena energieffektivitet och låga effekter på planeten. I denna miljö har solenergi sticker ut och utforskas alltmer, både för produktion i näringslivet och i bostadssystem.

Vad är solenergi?

Solenergi är elektromagnetisk energi vars källa är solen. Av denna anledning anses den vara en källa till hållbar och ren energi, som inte producerar rester utöver satsens komponenter och ändå ger miljöfördelar när det gäller att minska utsläppen av växthusgaser.

Den kan omvandlas till termisk eller elektrisk energi och appliceras i olika användningsområden. De två huvudsakliga sätten att utnyttja solenergi är generering av el och solvattenuppvärmning.

För produktion av elektrisk energi används två system: heliotermen, där strålningen omvandlas först till termisk energi och senare till elektrisk energi (används huvudsakligen i kraftverk och kommer därför inte att behandlas); och solceller, där solstrålning omvandlas direkt till elektrisk energi. Solens värmeenergi erhålls i sin tur genom att fånga elektromagnetisk strålning, följt av dess omvandling till värme, det vill säga till termisk energi. Med detta tillhandahåller den vattenuppvärmning i bostäder, byggnader och kommersiella system.

Nedan hittar du en sammanfattning av egenskaperna och skillnaderna mellan de två huvudtyperna av solenergi för bostad: solcellsenergi och termisk energi.

Solceller

Solenergi har begreppet att generera elektricitet på ett okonventionellt sätt, det vill säga genom solstrålning, utan att den behöver gå igenom värmeenergifasen.

Som i heliotermen finns det i solcellssystemet solcellssystem flera modeller av samlare (eller solpaneler) som har större eller mindre energieffektivitet. De vanligaste är monokristallin, polykristallin och tunn film.

Huvudkomponenterna i ett solcellssystem är panelerna, stödstrukturen, laddningsregulatorerna, växelriktarna och batterierna.

Kom ihåg att säkerställa att komponenterna som används är certifierade av National Institute of Metrology, Quality and Technology (Inmetro), som genomförde förordningen nr 357 2014, i syfte att fastställa regler för utrustning för generering Solceller.

Avkastningen på investeringen är variabel och beror på hur mycket energi fastigheten behöver. Trots detta är fördelen med hemsystemet relaterad till hur mycket användaren kan spara: när returtiden har uppnåtts behöver energiräkningen inte längre betalas.

Hur det fungerar?

Solpaneler eller plattor är mikrogenerationssystem som består av solceller. En uppsättning paneler bildar en solmodul. Solceller är tillverkade av halvledarmaterial, såsom kisel. När en plattcell exponeras för ljus och fångar upp sin energi absorberar en del av elektronerna i det upplysta materialet fotoner (energipartiklar som finns i solljus).

De fria elektronerna transporteras i flöde av halvledaren tills de dras av ett elektriskt fält, som bildas i materialets korsningsområde av en skillnad i elektrisk potential mellan dessa halvledarmaterial. De fria elektronerna tas sedan ut från solcellen och görs tillgängliga för användning i form av elektrisk energi.

Till skillnad från det heliotermiska systemet behöver solcellssystemet inte hög solstrålning för att fungera. Mängden energi som genereras beror dock på molnens densitet, så att ett lågt antal moln kan resultera i en större produktion av el jämfört med dagar med helt öppen himmel på grund av fenomenet reflektion av solljus.

Omvandlingseffektivitet mäts av andelen solstrålning på cellytan som omvandlas till elektrisk energi. För närvarande ger de mest effektiva cellerna cirka 25% effektivitet.

För närvarande utvecklar regeringen solcellsprojekt för energiproduktion för att möta energibehovet i landsbygdens och isolerade samhällen, enligt miljöministeriet. Dessa projekt fokuserar på områden som:

Pumpvatten för hushållsförsörjning;
Bevattning och fiskodling;
Gatubelysning;
System för kollektiv användning (elektrifiering av skolor, hälsocenter och samhällscentra);
Vård i hemmet.

Det finns också två olika typer av solcellssystem: de som är anslutna till nätet ( on-grid eller grid-tie ) eller isolerade från gallret ( off-grid eller autonomt). En av de största skillnaderna mellan dem är sammansättningen av satsen, varav den första inte har enheter för att lagra energi, det vill säga det kräver inte användning av batteriet och laddningsregulatorn. En annan viktig skillnad mellan dem är att den första måste anslutas till det konventionella kraftdistributionsnätet, medan den andra kan installeras i mer avlägsna regioner.

För system anslutna till nätet ger lag 10.438 / 02 ekonomiska fördelar i form av energikrediter till dem som producerar mer energi i sina egna hem än de kräver, det vill säga omedelbara besparingar i pengar som skulle vara relaterade till betalningen av elräkningen för de månader då bostaden genererar mindre energi än den behöver.

Tyvärr finns det fortfarande få incitament och finansieringsrader för denna typ av energi i Brasilien, som fortfarande är svåra att komma åt och har liten tillämpbarhet. Det förväntas att med tillväxten i konsumtionen av solcellssystem kommer mer tillämpliga och tillgängliga incitament för gemensamma bostäder att dyka upp.

Termiskt utnyttjande

Ett annat sätt att dra nytta av solstrålning är värmeuppvärmning. Värmeuppvärmning kan ske genom en solupptagningsprocess av samlare, som vanligtvis installeras på taket på byggnader, bostadsrätter och bostäder.

Eftersom förekomsten av solstrålning på jordytan är låg är det nödvändigt att installera några kvadratmeter samlare. Varje kollektormodell (som kan vara öppen, stängd eller vakuumrörformad) har en karakteristisk energieffektivitet och kan värma vatten till specifika temperaturer. Därför finns det alltid en mer lämplig modell, beroende på avsikten att applicera det uppvärmda vattnet (vilket kan vara för bad, pooler, rumsuppvärmning, bland andra).

Enligt National Electric Energy Agency (Aneel) krävs 4 m² samlare för att leverera uppvärmd vattenförsörjning i en bostad för tre till fyra invånare. Även om efterfrågan på denna teknik huvudsakligen är bostadsområden, finns det också den kommersiella sektorns intresse, såsom offentliga byggnader, sjukhus, restauranger, hotell och andra företag.

Återbetalningstiden för investeringarna i solvärme tenderar att variera, och inträffar vanligtvis i ett intervall mellan 18 och 36 månader. Användningstiden för en solvärmare beräknas till cirka 240 månader, vilket gör systemet mycket fördelaktigt och ekonomiskt.

Hur det fungerar?

Arbetsprincipen för termisk exploatering är enkel: panelytan har fenor gjorda av koppar eller aluminium, vanligtvis målade en mörk färg för större absorption av solstrålning. Således fångar dessa fenor solstrålning och förvandlar den till värme. Värmen absorberas av vätskan som finns i panelerna (vanligtvis vatten), som sedan transporteras genom pumpning genom isolerade rör tills den når varmvattentanken (värmebehållare eller panna).

Varmvattentanken består av isolerande material som förhindrar att vattnet kyls ned och gör att det kan tillföras vid en behaglig temperatur även i perioder utan sol.

Vilka är för- och nackdelarna med solenergi?

Solenergi anses vara en förnybar och outtömlig energikälla. Till skillnad från fossila bränslen avger inte elproduktion från solenergi svaveldioxid (SO2), kväveoxider (NOx) och koldioxid (CO2) - allt förorenande gaser med skadliga effekter på människors hälsa. och som bidrar till global uppvärmning.

Solenergi har också visat sig vara fördelaktig jämfört med andra förnybara källor, såsom hydraulik, eftersom det kräver mindre omfattande områden. Dessutom har solenergi snabb, snabb installation och ett helt tyst system.

Incitamentet till solenergi i Brasilien motiveras av landets potential, som har stora områden med infallande solstrålning och ligger nära ekvatorn. Enligt Green Building Council (GBC Brasil) är en annan fördel med att installera solenergi uppskattningen av fastigheter (hållbara fastigheter värderas till upp till 30%).

När det gäller solcellsenergi är den oftast nämnda nackdelen dess implementering, som fortfarande är relativt dyr. Förutom kostnaden är det också processens låga effektivitet, som varierar från 15% till 25%. En annan punkt som är ytterst viktig att beakta i solcellssystemets produktionskedja är dock den socio-miljöpåverkan som orsakas av den råvara som oftast används vid tillverkning av solceller, kisel.

Kiseldrift påverkar, liksom all annan gruvaktivitet, marken och grundvattnet i utvinningsområdet. Dessutom är det viktigt att arbetstagarna får goda arbetsförhållanden för att förhindra arbetsolyckor och utveckling av sjukdomar. Internationella byrån för cancerforskning (Iarc) påpekar att kristallin kiseldioxid är cancerframkallande och kan orsaka lungcancer när den inhaleras kroniskt.

I rapporten från ministeriet för vetenskap och teknik påpekas två andra viktiga punkter relaterade till solcellssystemet: kassering av panelerna måste bortskaffas på lämpligt sätt, eftersom de har potential för toxicitet. och återvinning av solcellspaneler har hittills inte nått en tillfredsställande nivå.

En annan viktig punkt är att trots att Brasilien är en stor tillverkare av metalliskt kisel, är tekniken för rening av kisel på solnivå fortfarande under utveckling. Därför, även om den är förnybar och inte släpper ut gaser, kommer solenergi fortfarande mot tekniska och ekonomiska hinder. Även om solenergi är lovande, kommer det att bli ekonomiskt livskraftigt, med en reduktion av priset endast i samarbete mellan offentlig och privat sektor och med investeringar i forskning för att förbättra teknik som omfattar hela produktionsprocessen.