Jätkusuutliku päikeseenergia populaarsuse kasv
Päike on keskkonnasõbralik energiaallikas. Siit saate teada, kuidas päikesest saab toota energiat ja kuidas see aitab säilitada planeeti.
Mis on päikeseenergia?
Päikeseenergia on päikesest pärinev energia. Päikese soojust ja valgust kasutatakse elektri või soojuse genereerimiseks mitmesuguste majapidamis-, äri- ja muude töövajaduste jaoks. Päikeseenergiasüsteemi väljundit mõõdetakse vattides.
Päikeseenergia - päikesekiired - on kõige rikkalikum taastuv energiaallikas. Taastuv energiaallikas on energiaallikas, millest saab energiat taastoota. Erinevalt fossiilsetest kütusedest (nafta, maagaas ja süsi) ei ammendu see energiaallikas pärast kasutamist. Taastuvenergia on näiteks ka tuule-, hüdro- ja maasoojusenergia.
Teid võib üllatada, et päikeseenergia tootmise tehnoloogia ei ole tänapäevane avastus: Inimesed on päikeseenergiat kasutanud alates 7. sajandist, mil inimesed hakkasid kasutama suurendusklaasi ja päikesekiiri tule süütamiseks ja sipelgate põlemiseks. Sellest ajast peale on päikeseenergia tehnoloogiad oluliselt edasi arenenud.
Siin on lühike ülevaade ja ajaskaala päikeseenergia kasutamisest USA-s. Energiaettevõtted
- 1767. aastal ehitas Šveitsi teadlane Horace de Saussure maailma esimese päikeseenergia salvesti.
- Prantsuse füüsik Edmond Becquerel tuvastas fotogalvaaniefekti - kui 1839. aastal tekitas valgus- või radiaalne energia pinge või elektrivoolu.
- Aastakümneid hiljem registreeris Prantsuse matemaatik Augustin Mouchot päikesemootorite patendid.
- 1883. aastal lõi New Yorgi leiutaja Charles Fritts päikeseaku, kattes seleeni õhukese kullakihiga, mis saavutas energia muundamise määra 1-2 protsenti (võrdluseks, enamik kaasaegseid päikeseakusid töötavad määraga 15-20 protsenti), Smithsonian Magazine’i andmetel. Leiutaja Edward Weston sai viis aastat hiljem päikeseakudele kaks patenti.
- Albert Einstein avaldas 1900. aastate alguses fotoelektrilise efekti.
- 1954. aastal tootis Bell Telephone Agency esimese päikeseaku, mis salvestas piisavalt energiat, et käitada igapäevaseid elektriseadmeid 4% (ja uuemad 11%) tõhususega. Kuus aastat hiljem saavutas Hoffman Electronics 14%-lise tõhususe.
- 1970-ndatel ehitas dr. Elliot Berman odavama päikeseaku, mille tulemuseks oli hinnalangus 20 USA dollarit vati kohta.
- Paul MacCready ehitas päikeseenergial lendava lennuki (esimese omasuguse) 16 000 päikeseakuga ja lendas 1981. aastal Prantsusmaalt Inglismaale.
- 1998. aastal juhtis teadlane Subhendu Guha paindlike päikesepaneelide leiutamist, mis muudavad päikesevalguse katustel elektrienergiaks.
- 2000-ndatel ja sealt edasi tehakse päikeseenergiatehnoloogiate võimalustes ja tõhususes jätkuvalt suuri arenguid.
Tänapäeval on „päikeseenergia kõige kiiremini kasvav ja taskukohasem uue elektrienergia allikas“ Ameerika Ühendriikides vastavalt saidile Energy.gov, riigis on paigaldatud 3 miljonit seadet. Globaalselt on päikeseenergia tõusuteel nii kodu- kui tööstuslikus kasutuses.
Igapäevane ja populaarne päikeseenergia kasutuse näide on must ristkülikukujuline päikesepaneel, mida on näha majakatustel. Ka korporatsioonid on päikeseenergia tootmise omaks võtnud - isegi Disney Worldil on väljaspool oma Epcoti teemaparki Mickey Mouse’i kujuline päikesehoone, mis koosneb 48 000 päikesepaneelist.
Päikesetehnoloogiate arenemine ja täiustamine on aastate jooksul jätkunud. Selles artiklis antakse ülevaade päikeseenergiast, selle toimimisest, selle kasutamise eelistest ja päikeseenergia tulevikust.
Kuidas päikeseenergiat kogutakse ja salvestatakse?
Fotogalvaanika (PV)
Hõlmab seadme (päikesepaneelide) kasutamist päikesevalguse neelamiseks ja selle elektrienergiaks muutmiseks. Neid seadmeid nimetatakse päikeseakudeks ja need on ühendatud suuremate energiat genereerivate üksustega.
Päikeseenergia koondamine (CSP)
Kuumuse loomiseks kogub päikesest energiat, mida seejärel kasutatakse elektri genereerimiseks. See tehnoloogia kasutab valgusenergia koondamiseks peegleid.
Päikeseküte ja -jahutus (SHC)
Kogub päikesest energiat ja kasutab seda kütte- ja jahutusteenuste pakkumiseks kodudele ja ettevõtetele. See tehnoloogia kasutab päikesekollektoreid, isoleeritud torustikke ja kuumaveesalvestit.
Päikeseenergia salvestuskomponendid
Akud
Energiasalvestussüsteemide tuum. Kaks levinumat tüüpi akusid on liitium-nikkel-mangaan-koobalt ja liitium-raud-fosfaat.
Kriitilise koormuse alampaneelid
Võimaldab teil otsustada, millised olulised seadmed saavad elektrikatkestuse korral toidet.
Päikesepaneelid
Kasutatakse akude laadimiseks. Õhukese kilega, PERC, polükristalliline ja monokristalliline on erinevat tüüpi päikesepaneelid.
Millest päikesepaneelid koosnevad? Oma tuumas sisaldavad päikesepaneelid tavaliselt räni - kõige levinumat PV-elementides kasutatavat pooljuhtmaterjali - klaaskesta, metallraami ja muud riistvara, mis hoiavad paneeli koos ja toetavad selle funktsionaalsust.
Inverterid
Kasutatakse vahelduvvoolu muutmiseks alalisvooluks (päikesepaneelid ja akud muudavad alalisvoolu vahelduvvooluks).
Päikeseenergia salvestamine
Rohelise hoone elementide järgi on päikeseenergia salvestamiseks kolm võimalust.
Akule salvestamine
Kõige sagedamini kasutatakse päikeseenergia salvestamiseks liitiumioonakusid.
Mehaaniline energiasalvestus
Suruõhk (surutakse paaki ja väljastatakse vastavalt vajadusele), pumbaga hüdroenergia (vesi surutakse läbi turbiinigeneraatorite, et toota energiat, kui on nõudlus) ja hooratas (liigne energia, mida kasutatakse energia saamiseks, kui vaja) on seda tüüpi salvestussüsteemi kolm varianti.
Soojussalvestus
Kasutab energia hoidmiseks sulatatud soola ja vett isoleeritud paagis.
Samuti on olemas „ virtuaalne salvestamine” - protsess, mille käigus soojendate või jahutate hoonet enne, kui elektrinõudlus eeldatavalt suureneb. Seejärel salvestab hoone selle energia vajaduseks.
Terminite ja määratluste täielikku loendit saate vaadata Ameerika Ühendriikide päikeseenergia sõnastikust . Energiaettevõte.
Päikeseenergia eelised
Millised on päikeseenergia eelised? Neid on üsna palju, sealhulgas keskkonnakaitse, töövõimalused ja maksusoodustused. Siin on ülevaade peamistest eelistest.
See on keskkonna jaoks parem kui traditsioonilised energiaallikad
Planeet on tõenäoliselt esimene asi, mis tuleb päikese energia eeliste kaalumisel meelde. Taastuvad energiaallikad, nagu päikeseenergia, aitavad piirata maailma sõltuvust fossiilkütustest,vähendavad meie süsinikujalajälge ja annavad elektrit ilma toksilist saastet põhjustamata.
Päikeseenergia hoolduskulud on paranenud
Kuigi paigaldus võib mõne majapidamise jaoks olla kulukas, on hoolduskulud aastate jooksul langenud. Täpsemalt, viimase kümnendi jooksul on päikeseenergia seadmete paigaldamise hind langenud 60 protsenti. (Kulud võivad aga sõltuda näiteks piirkonna- ja tarneahela piirangutest.)
Päikeseenergiasüsteemidel on maksusoodustused
Päikeseenergiale üleminek võib teie rahakotile kasulik olla. Näiteks pakub USA valitsus föderaalset päikeseenergia maksukrediiti , mida saab rakendada päikeseenergiasüsteemi paigalduskulude katteks. Samuti võivad osariigid ja teised kohalikud omavalitsused pakkuda programme, mis aitavad kõrgemat hinnapunkti nihutada.
Päikeseenergia tehnoloogiad on arenenud
Seadmed ja salvestamistehnoloogiad on aastate jooksul oluliselt arenenud. Tänapäeval toodavad päikesepaneelid rohkem energiat pikema aja vältel (kasuteguriga umbes 20 protsenti) ja kestavad kuni 30 aastat.
Päikese energia kasutamisel kodus või ettevõttes on mitmeid positiivseid külgi. Kuid see energiaallikas ei ole ilma piiranguteta. Siin on mõned päikeseenergia kasutamise puudused.
- Saaste teeb endiselt muret. Kuigi päikeseenergia on keskkonnasõbralikum lahendus kui fossiilkütuste põletamine, tekitavad mõned päikeseakude tootmisprotsessis kasutatavad kemikaalid ja materjalid ohtlikke jäätmeid.
- Nende paigaldamine võib olla kulukas. Kuigi päikeseenergia võib teie raha säästa, võib esialgne paigaldamine ja varustus olla kulukas.
- Teenusele kehtivad piirangud. Kuna energiat genereeritakse siis, kui päike on väljas, pole teatud kellaajad ja ilmaolud (nt pilvine taevas) päikesevalguse jaoks optimaalsed.
- Muud mõjud keskkonnale. Veekasutus, maakasutus ja võimalik elupaikade kadu on kaalutlused, mida tuleb päikeseenergiasüsteemide skaleerimisel arvesse võtta.
Seda viimast punkti välja jättes pakub päikeseenergia tööstusele ja ettevõtlusele keskkonnasõbralikke võimalusi. Näiteks võivad uued tööriistad ja rakendused aidata organisatsioonidel visualiseerida reservuaaride simulatsioone, et suurendada puurimise täpsust ja uuendada elektrivõrke hajutatud energiaressursside jaoks, et vähendada kulusid ja suurendada võimalusi. Samuti on tehtud suuri edusamme kvantarvutite kasutamisel energiatootmise optimeerimiseks.
Kuidas päikeseenergiat rakendada
Enne päikeseenergia kasutuselevõttu tehke uuringud. Saate arvutada oma piirkonna kulud, vaadata saadaolevaid allahindlusi ja maksukrediite, uurida erinevaid süsteeme ja vaadata süsteemipaigaldusettevõtete ülevaateid. Päikesepaneelid saate tehniliselt ise paigaldada, kuid peaksite kaaluma, kas see on teie jaoks parim valik.
Kui olete ettevõtte omanik, peate päikeseenergiale üleminekul arvestama mitmete kaalutlustega, sealhulgas sellega, mis teie töökohal elektrit kasutab (jahutus- ja küttesüsteem, masinad, seadmed jne). Kuigi nagu majapidamises, saate lõpuks kulusid kokku hoida, päikeseenergiale üleminek on tõenäoliselt esmatähtis aja ja raha investeerimine. Siiski on saadaval IoT energialahendused , mis aitavad teil tegevuskulusid alandada, optimeerides samal ajal pakkumist ja nõudlust ning jälgides võrguvarade hooldust.
Kodupaigaldamisel peaks enamik inimesi ilmselt kõrget hinda suurimaks takistuseks päikeseenergiaga alustamisel. Näiteks päikesepaneelide süsteemi maksumus USA-s keskmise suurusega majas - pärast päikeseenergia maksukrediiti - jääb vahemikku 11 144–14 696 USD ja väikese isetehtava projekti puhul umbes 200-250 USD paneeli kohta, tarbijakaitsealase teabe kohaselt. Mõned juhendid laiendavad valikut veelgi, loetledes kulud USA-s vahemikus 10 000–25 000 USD. Arvestada tuleb ka „pehmete kuludega“, näiteks lubade andmise ja paigaldamise tööjõukulud. Võite valida päikesepaneelide rentimise, mis tähendab, et te ei pea maksma paigaldus-, hooldus- ega remondikulude eest, kuid kaaluda on plusse ja miinuseid.
Esialgne hind võib enamiku leibkondade jaoks olla järsk ja päikesepaneelide tasuvusaja saavutamiseni tuleb veidi oodata (keskmiselt näete oma investeeringu tasuvust seitsme kuni 12 aasta pärast). Kuid ka säästud võivad olla märkimisväärsed. HomeGuide’i andmetel võib päikeseenergia säästa USA elanikel elektrikuludelt 600-2000 USA dollarit aastas. Lisaks maksavad mõned paigaldused loetletud arvudest vähem. Teie kodu suurus (suurem kinnisvara viitab tavaliselt kõrgemale hinnapunktile), teie energiatarbimise tase ja teie süsteemi jaoks valitud tehnoloogiatüübid on kolm peamist tegurit, mis mõjutavad kulusid. Veebisaidid, nagu Solar Estimate , võimaldavad teil sisestada oma sihtnumbri või valida oma asukoha virtuaalkaardil, et aidata kindlaks teha päikesepaneelide koju paigaldamise kulud.
Samuti saate päikeseenergiat oma igapäevaelusse kaasata mitmel viisil, nii suurtel kui ka väikestel. Samuti ei pea te päikeseenergia kasutamise alustamiseks kulutama palju raha. Näiteks saate oma nutitelefonile osta päikeseenergial töötava ümbrise, auto hädaabikomplekti jaoks päikeseenergiaga laetavad taskulambid või järgmise telkimisreisi jaoks päikesepliidi - mõnel juhul vähem kui 100 USA dollari eest. Päikesepaneelide kõrval on ka muud võimalused maja päikeseenergial toimimiseks. Majaomanikud saavad oma basseini soojendamiseks kasutada päikeseenergial töötavaid seadmeid ja seadistada päikesevalgustid, et oma tagaaeda või terrassi öösel valgemaks muuta. Samuti saate oma tööelus kasutada päikeseenergiat. Kas soovite töötada kaugtööna, väljaspool kontorit? Võtke kaasa kaasaskantav päikesepaneeliga laadija sülearvuti toiteks, kui töötate kohvikus.
Päikeseenergia tulevik
Päikeseenergia tulevik on helge (sõnamäng), sest:
- See on hea planeedile. Päikeseenergia on säästev ja keskkonnasõbralik.
- Puhas energia on see, kuhu maailm liigub. Pärast 2035. aastat on 50 protsenti elektritootmisest taastuvallikapõhine.
- See muutub taskukohasemaks ja tõhusamaks. Päikeseelektrisüsteemide hinnad peaksid jätkuvalt langema, samas kui teenindus paraneb.
- See aitab luua uusi ettevõtteid ja töid. Eeldatakse, et selles valdkonnas õitseb nii tööstus kui ka töökohtade kasv.
Kuni sellei, et taastuvenergia valdkonnas karjäär edeneb. Selles sektoris töötab rohkem kui 3 miljonit inimest USA-s ja 11 miljonit inimest kogu maailmas, vastavalt asutusele Environmental and Energy Study Institute. Päikeseenergiaga seotud töökohtade arv on USA-s erinev. Näiteks on Põhja-Dakotas loetletud 211 päikeseenergiaga seotud töökohta, Texases aga rohkem kui 10 000, päikeseenergiatööstuse assotsiatsiooni (SEIA) andmetel. Sellegipoolest koosneb päikeseenergia ruum inseneridest, teadlastest, päikeseelektrijaamade operaatoritest, seadmete paigaldajatest ja paljudest muudest spetsialistidest, kes töötavad kogu riigis.
Ka ettevõtted vaatavad päikeseenergia ja muude taastuvate energiaallikate poole. Suured tehnoloogiaettevõtted on teatanud oma organisatsioonide sotsiaalse vastutuse algatustest ja keskkonnaeesmärkidest. Näiteks Microsoft on lubanud olla aastaks 2030 veepositiivne ja süsinikunegatiivne. Tarbijad hoolivad üha enam ka ettevõtte sotsiaalsest vastutusest, seega eeldab rohkem organisatsioone, et nad töötaksid lähitulevikus välja poliitikad, mis on seotud nende pühendumusega kohustustele.
Säästva arengu kiirendamine
Olenemata sellest, kui kaugele olete süsinikneutraalsuse saavutamise teekonnal jõudnud, võimaldab Microsoft Cloud for Sustainability teil oma edusamme võimendada ning äritegevust keskkonnaalaste, sotsiaalsete ja juhtimisega seotud (ESG) funktsioonide abil uuendada.
Korduma kippuvad küsimused
- Päikese energia on päikesest pärinev energia, mida saab elektriks genereerida. See on taastuv energiaallikas, mis tähendab, et seda saab täiendatav ja see ei ammendu pärast kasutamist. Päikeseenergial on mitmeid kasutusvõimalusi ja seda saab kasutada hoonete, sooja vee, elektroonika ja seadmete laadimiseks ning paljuks muud. Päikeseenergiat tuntakse ka kui päikesekiirgust. Lisateave >
- Päikeseenergiat saab kasutada nii kodu- kui ka ärirakendustes. Kodus saab seda kasutada näiteks elektri, sooja vee ning kütte ja jahutuse jaoks. Mõned ettevõtted kasutavad päikeseenergiat oma kontorite, tehaste või farmide töös. Lisaks saavad valitsused varustada päikeseenergiaga kommunaalettevõtteid ja rajatisi, nagu tänavavalgustid, parklad, transport ja koolid.
-
Päikese energia kasutamisel on mitu eelist. Lisaks sellele, et päikeseenergia on lõppematu ja taastuv, vähendab see meie kollektiivset süsinikujalajälge, kuna päikeseenergia ise ei tekita heitmeid. Päikeseenergia võib olla ka kulutõhus. Näiteks muudavad tehnoloogiaarendused päikesesüsteemid järjest taskukohasemaks ja aja jooksul võivad need süsteemid oluliselt vähendada kommunaalarveid. Veelgi enam, päikeseenergia on skaleeritav - seda saab kasutada ühe majapidamise või terve kogukonna toiteks. Lõpuks saab päikese energiasüsteeme paigaldada peaaegu igasse asukohta, isegi kaugetesse piirkondadesse, mis tähendab, et energiat saab pakkuda kohtades, kus puudub juurdepääs elektrile.
- Esiteks kasutatakse päikeseenergia jaoks kolme peamist tehnoloogiat: fotogalvaaniline (PV), kontsentreeriv päikeseenergia (CSP) ning päikeseküte ja -jahutus (SHC). Kui see on kasutusele võetud, vajate selle salvestamiseks mõnda põhikomponenti: akud, päikesepaneelid, kriitilise koormuse alampaneelid ja inverterid. Seejärel on päikeseenergia salvestamiseks kolm võimalust: aku, mehaaniline energia ja soojussalvestus. Sõltuvalt teie vajadustest ja päikeseenergia kasutamise otstarbest (näiteks 1200-ruutjalise äärelinna maja või suure võrgust väljas oleva kinnisvara toiteks) võib teie protsess erineda.
- Esialgsed paigalduskulud (nt Ameerika Ühendriikides võib see maksta elamu puhul 10 000-25 000 USA dollarit) võivad paljude tarbijate jaoks olla kallid. Kuid mõnes riigis on riiklikud programmid, mis aitavad kompenseerida päikeseenergia kasutamise alustamise kulusid. See võib hõlmata ressursse kulutõhusa süsteemi loomiseks või saadaolevate maksusoodustuste tagamiseks. See võtab veidi aega (umbes kümme aastat), kuid peaksite päikesepaneelide süsteemi kulud katma ja nägema säästu kajastuvat teie elektriarves. Sõltuvalt sellistest teguritest nagu teie päikeseenergiasüsteemi maksumus ja teie kinnisvara suurus võib teie elektrikulude kokkuhoid ulatuda mõnesajast dollarist paari tuhande dollarini aastas.
- Päikeseenergia on üks tänapäevasemaid energiavorme. See pole mitte ainult lõppematu ja taastuv - päike annab iga päev piisavalt energiat, et rahuldada meie praegust globaalset energiavajadust terve aasta jooksul - seda saab toota ka säästlikult ja suures mahus. Päikeseenergia tootmine ei tekita kasvuhoonegaase, nõuab minimaalseid hoolduskulusid pärast päikesepaneelide paigaldamist ja annab voolu ilma vee või õhu saastumise ohuta.
Jälgige Microsofti