Ο ορισμός της ηλιακής ενέργειας είναι η ενέργεια που προέρχεται από τον Ήλιο και την οποία μπορούμε να συλλάβουμε χάρη στην ηλιακή ακτινοβολία.Η έννοια της ηλιακής ενέργειας χρησιμοποιείται συχνά για να αναφερθεί στην ηλεκτρική ή θερμική ενέργεια που λαμβάνεται χρησιμοποιώντας την ηλιακή ακτινοβολία.
Αυτή η πηγή ενέργειας αντιπροσωπεύει την κύρια πηγή ενέργειας στη Γη.Επειδή είναι μια ανεξάντλητη πηγή, θεωρείται ανανεώσιμη ενέργεια.
Από αυτή την ενέργεια προέρχονται πολλές άλλες πηγές ενέργειας, όπως:
Η αιολική ενέργεια, η οποία αξιοποιεί τη δύναμη του ανέμου.Ο άνεμος παράγεται όταν ο ήλιος θερμαίνει μεγάλους όγκους αέρα.
Ορυκτά καύσιμα: προέρχονται από μια εξαιρετικά μεγάλη διαδικασία αποσύνθεσης οργανικών σωματιδίων.Οι οργανικοί αποσυγκροτητές ήταν σε μεγάλο βαθμό φυτά φωτοσύνθεσης.
Η ενέργεια από τη βιομάζα, για άλλη μια φορά, είναι το αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης των φυτών.
Τα φωτοβολταϊκά ηλιακά πάνελ δημιουργούν ηλεκτρική ενέργεια.Αυτές οι εγκαταστάσεις χρησιμοποιούνται σε σπίτια, καταφύγια βουνών κ.λπ.
Φωτοβολταϊκοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής: Πρόκειται για σημαντικές επεκτάσεις φωτοβολταϊκών πλαισίων, με στόχο να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια για την παροχή του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας.
Τα ηλιακά αυτοκίνητα χρησιμοποιούν φωτοβολταϊκά κύτταρα για να μετατρέψουν την ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρική ενέργεια για να οδηγήσουν έναν ηλεκτρικό κινητήρα.
Ηλιακές κουζίνες: Είναι κατασκευασμένα από ένα παραβολικό σύστημα για να συγκεντρωθούν το φως του ήλιου σε ένα σημείο για να αυξήσουν τη θερμοκρασία και να είναι σε θέση να μαγειρέψουν.
Συστήματα θέρμανσης: Με ηλιακή θερμική ενέργεια, μπορεί να θερμαίνεται ένα υγρό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα κύκλωμα θέρμανσης.
Η θέρμανση της πισίνας είναι ένα απλό κύκλωμα υγρού στο οποίο το νερό κυκλοφορεί κατά μήκος ενός συνόλου ηλιακών θερμικών συλλεκτών που εκτίθενται στον ήλιο.
Υπολογιστές: Ορισμένες ηλεκτρονικές συσκευές διαθέτουν ένα μικρό ηλιακό πάνελ για την τροφοδοσία της ηλεκτρικής κυκλώματος.
Ο ηλιακός εξαερισμός είναι ένας τύπος ηλιακής ενέργειας που χρησιμοποιεί τη θερμότητα του ήλιου για να αερίσει ένα χώρο.Χρησιμοποιείται συχνά σε σπίτια και κτίρια για τη βελτίωση της ποιότητας του αέρα και τη μείωση του ενεργειακού κόστους.Ο ηλιακός εξαερισμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον εξαερισμό ενός μόνο δωματίου ή ενός ολόκληρου κτιρίου.
Η φωτοσύνθεση είναι ένας φυσικός τρόπος που τα φυτά χρησιμοποιούν για να μετατρέψουν την ηλιακή ενέργεια σε χημική ενέργεια.
Τύποι ηλιακής ενέργειας
Υπάρχουν τρεις τύποι τεχνολογιών ηλιακής ενέργειας:
Φωτοβολταϊκή ηλιακή ενέργεια: Οι φωτοβολταϊκές ηλιακές συλλέκτες αποτελούνται από ένα υλικό που, όταν η ηλιακή ακτινοβολία χτυπά, απελευθερώνει ηλεκτρόνια και παράγει ένα ηλεκτρικό ρεύμα.
Θερμική ηλιακή ενέργεια: Αυτό το σύστημα εκμεταλλεύεται τη θερμική ικανότητα των ακτίνων του ήλιου.Η ηλιακή ακτινοβολία μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια για να θερμαίνει ένα υγρό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θέρμανση του εγχώριου ζεστού νερού.Σε ηλιακούς θερμικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, δημιουργείται ατμός και, στη συνέχεια, ηλεκτρική ενέργεια.
Η παθητική ηλιακή ενέργεια είναι ένας πόρος για να επωφεληθείτε από την ηλιακή θερμότητα χωρίς να χρησιμοποιείτε εξωτερικούς πόρους.Για παράδειγμα, οι αρχιτέκτονες μπορούν να προσανατολίσουν τα σπίτια και να αποφασίσουν πού να βάλουν τα παράθυρα, λαμβάνοντας υπόψη πού θα ληφθεί η ηλιακή ακτινοβολία.Αυτή η τεχνική είναι γνωστή ως βιοκλιματική αρχιτεκτονική.
Από φυσική άποψη, η ηλιακή ενέργεια παράγεται στον ήλιο μέσω μιας διαδοχής πυρηνικών αντιδράσεων.Όταν αυτή η ενέργεια φτάνει στη γη, μπορούμε να το εκμεταλλευτούμε με πολλούς τρόπους:
Η συγκεντρωμένη ηλιακή ενέργεια είναι ένα σύστημα που αντικατοπτρίζει όλο τον ηλιακό φωτισμό σε ένα σημείο εστίασης για να φτάσει σε υψηλές θερμοκρασίες.Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται σε θερμοζωικά φυτά για την παραγωγή ενέργειας.
Τα παθητικά συστήματα ηλιακής ενέργειας χρησιμοποιούν ηλιακή ενέργεια χωρίς είσοδο εξωτερικής ενέργειας.Για παράδειγμα, τα αρχιτεκτονικά σχέδια επιτρέπουν τη μέγιστη ηλιακή ακτινοβολία το χειμώνα και αποφεύγουν την υπερβολική θερμότητα το καλοκαίρι.
Τύποι ηλιακών συλλεκτών
Ο όρος ηλιακούς συλλέκτες χρησιμοποιείται και για τις δύο μεθόδους (φωτοβολταϊκή και θερμική).Σε κάθε περίπτωση, ο σχεδιασμός είναι σημαντικά διαφορετικός ανάλογα με το είδος της ηλιακής τεχνολογίας που πρόκειται να χρησιμοποιηθεί για:
Ο ηλιακός θερμικός πίνακας χρησιμοποιεί ηλιακές ακτίνες για να θερμαίνει ένα υγρό που μεταφέρει θερμότητα σε υγρό και στη συνέχεια θερμαίνει νερό.Οι ηλιακοί θερμοσίφωνες χρησιμοποιούνται σε σπίτια για να αποκτήσουν ζεστό νερό.
Ο φωτοβολταϊκός πίνακας εκμεταλλεύεται τις ιδιότητες συγκεκριμένων στοιχείων ημιαγωγών τοποθετημένα σε ηλιακά κύτταρα.Τα ηλιακά κύτταρα παράγουν ηλεκτρική ενέργεια όταν υποβάλλονται σε ηλιακή ακτινοβολία.Χάρη στο λεγόμενο φωτοβολταϊκό αποτέλεσμα, η έκθεση στον ήλιο προκαλεί την κίνηση των ηλεκτρονίων σε ένα συστατικό (συνήθως πυρίτιο), δημιουργώντας ένα συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα.
Χρήσεις της ηλιακής ενέργειας
Αξιοποίηση της δύναμης του ήλιου: Ένας οδηγός για τα φωτοβολταϊκά
Η ηλιακή ενέργεια έχει πολλές χρήσεις και εφαρμογές που μπορούν να συνοψιστούν σε τρία σημεία:
Εγχώριο ζεστό νερό DHW
Η ηλιακή θέρμανση νερού χρησιμοποιείται για την παροχή εγχώριου ζεστού νερού (DHW) και θέρμανση σε σπίτια και μικρά συγκροτήματα κτιρίων.Οι ηλιακοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας έχουν κατασκευαστεί ότι, χρησιμοποιώντας ατμοστρόβιλους, μετατρέπουν τη αποθηκευμένη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια.
Ωστόσο, αυτά τα πρωτότυπα δεν έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως λόγω της χαμηλής απόδοσης αυτών των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής σε σύγκριση με το υψηλό κόστος και την παράτυπη παροχή ηλεκτρικής ενέργειας.
Παραγωγή ηλεκτρισμού
Τα φωτοβολταϊκά πάνελ χρησιμοποιούνται σε απομονωμένα ηλιακά συστήματα για συσκευές ενέργειας μακριά από ηλεκτρικά δίκτυα (διαστημικοί ανιχνευτές, τηλεφωνικοί επαναλήψεις υψηλού υψομέτρου κ.λπ.).Χρησιμοποιούνται επίσης σε εφαρμογές με τέτοιες απαιτήσεις χαμηλής ενέργειας, ώστε η σύνδεση με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας να μην είναι οικονομική (ελαφριά σήματα, μετρητές στάθμευσης κ.λπ.).
Αυτές οι συσκευές πρέπει να είναι εξοπλισμένες με συσσωρευτές ικανές να συσσωρεύουν υπερβολική ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται κατά τη διάρκεια της ημέρας για να τροφοδοτήσει τον εξοπλισμό τη νύχτα και κατά τη διάρκεια των συννεφιασμένων περιόδων, συνήθως ηλιακών μπαταριών.
Χρησιμοποιούνται επίσης σε μεγάλα συστήματα που συνδέονται με το δίκτυο, αν και η τροφοδοσία είναι μεταβλητή σε καθημερινές και εποχιακές συνθήκες.Επομένως, είναι δύσκολο να προβλέψουμε και όχι προγραμματιζόμενο.
Αυτή η ασυνέχεια καθιστά την πρόκληση να ανταποκριθεί η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας ανά πάσα στιγμή, εκτός από την παραγωγή με ευρύ περιθώριο ασφάλειας πάνω από ετήσιες κορυφές ζήτησης.Ωστόσο, είναι η κορυφή της παραγωγής των ηλιακών σταθμών το καλοκαίρι, καταφέρνει να αντισταθμίσει τη μεγαλύτερη εσωτερική ζήτηση λόγω κλιματιστικών.
Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της ηλιακής ενέργειας;
Η χρήση της ηλιακής ενέργειας περιλαμβάνει συγκεκριμένα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
Οι κύριες επικρίσεις ή μειονεκτήματα είναι:
Υψηλό κόστος επενδύσεων ανά κιλοβατώθηκε.
Προσφέρει πολύ υψηλή απόδοση.
Η απόδοση που λαμβάνεται εξαρτάται από το ηλιακό πρόγραμμα, τον καιρό και το ημερολόγιο.Για το λόγο αυτό, είναι δύσκολο να γνωρίζουμε ποια ηλεκτρική ενέργεια θα μπορέσουμε να αποκτήσουμε σε μια δεδομένη στιγμή.Αυτό το μειονέκτημα εξαφανίζεται με άλλες πηγές ενέργειας, όπως η πυρηνική ή ορυκτών ενέργειας.
Η ποσότητα ενέργειας που χρειάζεται για να δημιουργηθεί ένας ηλιακός πίνακας.Η παραγωγή φωτοβολταϊκών πάνελ απαιτεί πολλή ενέργεια, συχνά χρησιμοποιώντας πηγές μη ανανεώσιμης ενέργειας όπως ο άνθρακας.
Από την άλλη πλευρά, πρέπει να εξετάσετε τα οφέλη της ηλιακής ενέργειας:
Οι υποστηρικτές του υποστηρίζουν τη μείωση του κόστους και τα κέρδη από την αποτελεσματικότητα λόγω των οικονομιών κλίμακας και των τεχνολογικών βελτιώσεων στα μελλοντικά ηλιακά συστήματα.
Όσον αφορά την απουσία αυτής της πηγής ενέργειας τη νύχτα, επισημαίνουν επίσης ότι η μέγιστη κορυφή της ηλεκτρικής κατανάλωσης επιτυγχάνεται κατά τη διάρκεια της ημέρας, δηλαδή κατά τη μέγιστη παραγωγή ηλιακής ενέργειας.
Πρόκειται για πηγή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.Με άλλα λόγια, είναι ανεξάντλητο.
Είναι ενέργεια μη ρύπανσης: δεν δημιουργεί αέρια θερμοκηπίου και επομένως δεν συμβάλλει στην επιδείνωση του προβλήματος της αλλαγής του κλίματος.
Συγγραφέας: Oriol Planas – Βιομηχανικός Τεχνικός Μηχανικός
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-27-2023