Słońce jako źródło energii: jak działa energia słoneczna?

Artykuły o OZE / Energia słoneczna / Słońce jako źródło energii: jak działa energia słoneczna?

W ciągu jednej godziny Ziemia otrzymuje od Słońca więcej energii niż cała ludzkość zużywa w ciągu roku, dlatego grzechem byłoby nie wykorzystać tej potężnej mocy. W tym artykule opowiemy wam o tym, jak wykorzystywana jest energia słoneczna i jak będzie kształtowała naszą przyszłość.

Technologie wykorzystujące energię słoneczną

Panele słoneczne

„Fotowoltaika” to określenie dosyć popularne w Polsce z uwagi na programy dopłat do nich, jednak sprzedawcy paneli nie zawsze opowiadają o tym, jak dokładnie działają. W wielkim skrócie panele fotowoltaiczne wykorzystują fakt, że niektóre materiały przy kontakcie z energią słoneczną generują ciepło które można zamienić na prąd.   Zapewne panele fotowoltaiczne kojarzą się wam z dużymi instalacjami na dachach domów, jednak starsi czytelnicy z pewnością pamiętają stare kalkulatory, w których znajdował się mały pasek fotowoltaiczny, zasilający urządzenie nawet przy rozładowanej baterii.

Dlatego panele te mogą być używane nie tylko przy wytwarzaniu prądu dla domów, ale także w powerbankach, stacjach ładowania, czy kamperach.

Kolektory słoneczne

Kolektory słoneczne działają na podobnej zasadzie do paneli fotowoltaicznych, lecz zamiast generować prąd, generują ciepło używane do ogrzewania wody, którą można potem wykorzystać do ogrzewania domu lub bezpośredniego użytku.

Typy instalacji słonecznych

Indywidualne instalacje

Najbardziej intuicyjnym wykorzystaniem energii słonecznej są instalacje indywidualne, które znajdziemy choćby na dachach domów. Mają one zazwyczaj na celu obsłużenie jednego gospodarstwa albo jednej firmy. Generowana energia, która nie jest zużywana bezpośrednio jest przechowywana w magazynach energii i używana wedle potrzeb.

Farmy fotowoltaiczne

Szersza produkcja energii solarnej jest zależna od farm fotowoltaicznych, znanych również jako elektrownie społeczne, albo farmy słoneczne, czyli po prostu połacie terenu pokryte panelami fotowoltaicznymi. Największa tego typu farma na świecie mogłaby zasilić cały Luksemburg albo Papuę Nową Gwineę przez rok.  

Generowany w ten sposób prąd łączy się jednak z wyzwaniami, ponieważ wytwarzanie prądu przez elektrownie nie jest równomierne, jego nadmiar musi być jakoś przechowany. Dlatego elektrownie słoneczne są często łączone z elektrowniami wodnymi, gdzie zbiorniki wodne stają się de facto “żywymi bateriami”, pompując i spuszczając wodę wedle potrzeby.

Spółdzielnie energetyczne

Model spółdzielczy to nowoczesna forma łącząca elastyczność indywidualnych instalacji fotowoltaicznych z potencjałem farm słonecznych. Spółdzielnie pozwalają ludności danego obszaru wiejskiego albo miejsko-wiejskiego utworzyć podmiot, którego celem jest zapewnienie energii dla wszystkich jego uczestników, czyli spółdzielców. Ponieważ spółdzielnie energetyczne funkcjonują w ramach tradycyjnej sieci elektrycznej, nie muszą one budować własnej infrastruktury. Co więcej, niezużyta energia spółdzielni nie marnuje się. Wraca ona do sieci, a w zamian za to spółdzielcy otrzymują zniżkę na prąd z innych źródeł w okresach, gdy nie produkują wystarczającej ilości energii, aby zaspokoić swoje potrzeby.

Zalety energii słonecznej

Aby transformacja energetyczna była sprawiedliwa, konieczne są programy przekwalifikowania zawodowego, lokalne inwestycje w OZE i wsparcie finansowe dla pracowników w okresie przejściowym. Dodatkowo kluczowa jest współpraca z sektorem edukacyjnym, aby dostosować szkolenia i kierunki kształcenia do potrzeb rynku odnawialnych źródeł energii.

W przeszłości wysokie koszty były barierą zarówno dla konsumentów indywidualnych, jak i dla przemysłowej produkcji prądu z użyciem fotowoltaiki. Na szczęście, wraz z rozwojem technologii, ceny wytwarzania paneli spadają, a tym samym coraz więcej osób może z nich korzystać.

Wyzwania związane z energią słoneczną

Niestety, nie ma idealnego źródła energii i energia słoneczna ma swoje problemy i wyzwania. Energetyka słoneczna wymaga… słońca. Co może być problemem w miejscach, w których dostęp do słońca jest ograniczony poprzez choćby długie noce, albo częstą pochmurną pogodę. Kwestie pogodowe również sprawiają, że musi ona być magazynowana, kiedy produkuje się jej nadmiar.

Choć energia słoneczna ma znacznie mniejszy koszt środowiskowy niż energia węglowa, produkcja paneli fotowoltaicznych nie jest w pełni neutralna energetycznie i wymaga znaczących nakładów finansowych. Na szczęście, jeśli panele działają przez cały okres swojej żywotności bez większych awarii, korzyści ekologiczne zdecydowanie przewyższają związane z nimi straty środowiskowe.

Przyszłość energii słonecznej

Technologie solarne nieustannie się rozwijają. Obecnie badane jest choćby zastosowanie materiałów takich jak perowskity, które pozwolą na tworzenie niemal przezroczystych ogniw słonecznych, które będzie można zintegrować z budynkami mieszkalnymi choćby w ramach balustrad balkonowych. Łączy się to z rozwojem koncepcji BIPV (Building Integrated Photovoltaics – fotowoltaika zintegrowana z budynkami).

Innowacje dzieją się również na wyższym poziomie. Wiele miast testuje koncepcję fotowoltaicznych ścieżek rowerowych. W tym przypadku, buduje się zadaszenie ścieżki rowerowej, które nie tylko chroni rowerzystów przed opadami, ale też produkuje prąd. Szwajcarska droga Solar Horizon w ramach tej koncepcji produkuje 200 megawatogodzin energii. Wystarczająco by zasilić 65 szwajcarskich domów przez cały rok.

Energia słoneczna to ogromny potencjał, który już teraz pomaga milionom ludzi, dostarczając tani i czysty prąd do ich domów. Jej rozwój będzie kluczowy na drodze do neutralności klimatycznej i zrównoważonego rozwoju. Można więc powiedzieć, że przed nami jest… świetlana przyszłość.