Energetyka słoneczna

sloneczne elektrownie
Energetyka

Energetyka słoneczna to gałąź przemysłu zajmująca się wykorzystaniem energii promieniowania słonecznego zaliczanej do odnawialnych źródeł energii. Od początku XXI wieku rozwija się w tempie około 40% rocznie. Globalne inwestycje w energię słoneczną w 2014 wyniosły 149,6 mld dolarów. W 2019 roku łączna moc zainstalowanych ogniw słonecznych wynosiła 586 GW(wzrost o 98 GW w stosunku do 2018 roku) i zaspokajały one 2,7% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną.

Zastosowanie energii słonecznej

Skala indywidualna:
Ponieważ koszty otrzymywania energii elektrycznej ze światła słonecznego były zawsze wielokrotnie wyższe niż przy wykorzystaniu innych źródeł energii, przez długi czas była ona stosowana jedynie tam, gdzie ich wykorzystanie było bardzo utrudnione lub niemożliwe. Przykładem takich zastosowań były:

urządzenia przenośne wymagające niewielkich ilości energii, np. kalkulatory, zegarki elektroniczne,
trudno dostępne miejsca, gdzie doprowadzenie linii elektrycznej byłoby nieopłacalne, np. domy stojące pojedynczo, kamery monitorujące, fotoradary,
pojazdy, w których wykorzystanie innych źródeł energii byłoby nieopłacalne, np. sztuczne satelity, jachty żaglowe, wozy kempingowe.

Energetykę słoneczną wykorzystuje się coraz powszechniej. Związane jest to, między innymi ze spadkiem cen, z większą dostępnością technologii, programami dofinansowania instalacji tego typu urządzeń, rosnącą świadomością ekologiczną oraz wzrostem cen energii pochodzącej z tradycyjnych źródeł.

Skala przemysłowa:
Od początku XXI wieku różne państwa zaczęły wprowadzać subwencje na budowę przemysłowych instalacji słonecznych: min. Niemcy, Czechy, Francja, Grecja, Włochy, Hiszpania, Wielka Brytania, Słowacja, Serbia, Bułgaria, Chiny, Tajwan, Indie, Korea Południowa. Wywołało to gwałtowny rozwój fotowoltaiki przemysłowej. Od 2000 roku produkcja ogniw fotowoltaicznych na świecie rozwija się w tempie około 40% rocznie. W 2000 roku wyprodukowano ogniwa o łącznej mocy 277 MW, w 2005 o łącznej mocy 1782 MW, a w 2010 o łącznej mocy 24 047 MW.

Uzyskiwanie energii z promieniowania słonecznego:

Konwersja fotowoltaiczna:
Ogniwo fotowoltaiczne to urządzenie służące do bezpośredniej konwersji energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną, poprzez wykorzystanie półprzewodnikowego złącza typu p-n, w którym pod wpływem fotonów, o energii większej niż szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika, elektrony przemieszczają się do obszaru n, a dziury (nośniki ładunku) do obszaru p. Takie przemieszczenie ładunków elektrycznych powoduje pojawienie się różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego.

Konwersja fototermiczna:
Konwersja fototermiczna, to bezpośrednia zamiana energii promieniowania słonecznego na energię cieplną. W zależności od tego, czy do dalszej dystrybucji pozyskanej energii cieplnej używa się dodatkowych źródeł energii (na przykład do napędu pomp), wyróżnia się konwersję fototermiczną pasywną oraz aktywną. W przypadku konwersji pasywnej, ewentualny przepływ nośnika ciepła (na przykład powietrza lub ogrzanej wody) odbywa się jedynie w drodze konwekcji. W przypadku konwersji aktywnej, używane są pompy zasilane z dodatkowych źródeł energii. Konwersja fototermiczna pasywna wykorzystywana jest głównie w małych instalacjach m.in. do pasywnego ogrzewania budynków.

Konwersja fotochemiczna:
Metoda fotochemiczna to konwersja energii promieniowania słonecznego na energię chemiczną. Jak dotąd na szeroką skalę nie jest wykorzystywana w technice, ale zachodzi w organizmach żywych i nosi nazwę fotosyntezy. Wydajność energetyczna tego procesu wynosi 19–34%, w przeliczeniu na energię jaka jest gromadzona w roślinach (ok. 1%), jednak istnieją ogniwa fotoelektrochemiczne dysocjujące wodę pod wpływem światła słonecznego.

Termoliza wody:
W wysokich temperaturach (ponad 2500 K) następuje termiczny rozkład pary wodnej na wodór i tlen. Otrzymanie tak wysokiej temperatury jest możliwe dzięki zastosowaniu odpowiednich zwierciadeł skupiających promienie słoneczne, zatem rozbicie wody na wodór i tlen nie stanowi problemu. Trudne jest natomiast rozdzielenie tak powstałych gazów. Przy obniżaniu temperatury następuje bowiem ich ponowne spalenie (powrót do postaci wody).

Wieże słoneczne:
Wieża słoneczna to bardzo wysoki komin słoneczny, w którym energię ruchu powietrza przekształca się na energię elektryczną za pomocą turbiny wiatrowej połączonej z generatorem.

magazynują energię
Energetyka
Przechowywanie energii

Przechowywanie energii to proces odbywający się za pomocą urządzeń lub fizycznych nośników, które magazynują energię, by móc ją później efektywnie wykorzystać. Urządzenie przechowujące energię zwane jest akumulatorem. Energię dzielimy na energię potencjalną i kinetyczną. Każdą z nich możemy wykorzystać do przechowania energii, lecz różnią się one wydajnością i maksymalnym czasem …

źródła energii
Energetyka
Odnawialne źródła energii

Odnawialne źródła energii to źródła energii, których wykorzystywanie nie wiąże się z długotrwałym ich deficytem, ponieważ ich zasób odnawia się w relatywnie krótkim czasie – surowce odnawialne. Takimi źródłami są słońce, wiatr, woda, a także energia jądrowa w zamkniętym cyklu paliwowym, biomasa, biogaz, biopłyny oraz biopaliwa. Do energii odnawialnej zalicza …

docieplanie ścian
Energetyka
Termomodernizacja

Termomodernizacja to przedsięwzięcie mające na celu zmniejszenie zapotrzebowania i zużycia energii cieplnej w danym obiekcie budowlanym. Termomodernizacja obejmuje zmiany zarówno w systemach ogrzewania i wentylacji, jak i strukturze budynku oraz instalacjach doprowadzających ciepłą wodę. Zakres termomodernizacji, podobnie jak jej parametry techniczne i ekonomiczne, określane są poprzez przeprowadzenie audytu energetycznego. Najczęściej …