Ilgtspējīgas saules enerģijas uzvaras gājiens
Saules enerģija ir videi draudzīgs enerģijas avots. Uzziniet, kā saules stari var radīt enerģiju un palīdzēt saglabāt mūsu planētu.
Kas ir saules enerģija?
Saules enerģija ir enerģija, ko rada saule. Saules siltums un gaisma tiek izmantota, lai ģenerētu elektrību vai siltumenerģiju dažādām mājsaimniecības, uzņēmējdarbības un citām vajadzībām. Saules enerģijas sistēmas izvade tiek mērīta vatos.
Saules enerģija, kas tiek dēvēta arī par saules enerģijas ražošanu vai saules starojumu, ir visplašāk pieejamais atjaunojamais enerģijas avots. Atjaunojams enerģijas avots ir enerģijas avots, ko var reģenerēt. Atšķirībā no fosilās degvielas (naftas, dabasgāzes un oglēm) šis enerģijas avots netiek izsmelts pēc vienas lietošanas reizes. Citi atjaunojamu enerģijas avotu piemēri ir vēja, ūdens un ģeotermālā enerģija.
Vai zinājāt, ka saules enerģijas tehnoloģija nav mūsdienu izgudrojums? Mēs izmantojam saules enerģiju kopš 7. gadsimta p.m.ē., kad cilvēki lietoja palielināmos stiklus un saules starus, lai iegūtu uguni un dedzinātu skudras. Protams, kopš tā laika saules enerģijas tehnoloģija ir attīstījusies.
Tālāk ir sniegts īss pārskats un laika grafiks par saules enerģiju, ko piedāvā ASV Enerģijas departaments.
- 1767. gadā Šveices zinātnieks Horess Desusūre (Horace de Saussure) izstrādāja pasaulē pirmo saules enerģijas kolektoru.
- 1839. gadā franču fiziķis Edmonds Bekerels (Edmond Becquerel) atklāja fotoelementa efektu, kad gaismas vai starojuma enerģija rada spriegumu vai elektrisko strāvu.
- Pēc vairākām desmitgadēm franču matemātiķis Ogustīns Mušo (Augustin Mouchot) reģistrēja ar saules enerģiju darbināmu dzinēju patentus.
- 1883. gadā izgudrotājs no Ņujorkas Čārlzs Frits (Charles Fritts) izveidoja saules enerģijas elementu ar selēna pārklājumu un plānu zelta slāni, kas sasniedza enerģijas konvertēšanas ātrumu no 1 līdz 2 procentiem (atsaucei: vairākums saules enerģijas elementu mūsdienās ar ātrumu no 15 līdz 20 procentiem), saskaņā ar Smithsonian Magazine. Pēc pieciem gadiem izgudrotājs Edvards Vestons (Edward Weston) saņēma divus saules enerģijas elementu patentus.
- 20. gadsimta sākumā Alberts Einšteins (Albert Einstein) publicēja zinātnisku rakstu par fotoelektrisko efektu.
- 1954. gadā uzņēmums Bell Telephone Laboratories izstrādāja silīcija saules enerģijas elementu — tas bija pirmais elements, kas varēja konvertēt pietiekami daudz enerģijas, lai darbinātu ikdienas elektroierīces, ar 4 (un vēlāk 11) procentu efektivitāti. Sešus gadus vēlāk uzņēmumā Hoffman Electronics tika sasniegta 14 procentu efektivitāte.
- 20. gadsimta 70. gados Dr. Eliots Bermans (Elliot Berman) izstrādāja lētāku saules enerģijas elementu, kas ļāva samazināt cenu līdz 20 USD par vatu.
- Pols Makkrīdijs (Paul MacCready) izveidoja ar saules enerģiju darbināmu lidaparātu (pirmo pasaulē), kas bija aprīkots ar 16 000 saules enerģijas elementu, un 1981. gadā ar to devās no Francijas uz Angliju.
- 1998. gadā zinātnieks Subhendu Guha sāka izstrādāts elastīgus saules enerģijas elementu dakstiņus, kas konvertē saules gaismu par elektrību un ir paredzēti uzstādīšanai uz jumta.
- No 2000. gada līdz pat mūsdienām saules enerģijas tehnoloģiju iespējas un efektivitāte arvien tiek uzlabota.
Mūsdienās “saules enerģija ir visstraujāk augošais un ekonomiski izdevīgākais jaunas elektrības avots Amerikas Savienotajās Valstīs, saskaņā ar Energy.gov, un šajā valstī ir uzstādīti 3 miljoni saules enerģijas elementu. Un globāli saules enerģijas patēriņš pieaug gan mājsaimniecībās, gan rūpniecības nozarē.
Ikdienišķs, populārs saules enerģijas piemērs ir melnie taisnstūrveida saules paneļi, kas uzstādīti uz māju jumtiem. Arī korporācijas izmanto šāda veida saules enerģiju —pat izklaides parkā Disney World ir Mickey Mouse formas saules enerģijas iekārta, kas veidota no līdz pat 48 000 saules paneļu Epcot izklaides parka ārpusē.
Saules enerģijas tehnoloģijas gadu gaitā tiek attīstītas un uzlabotas. Šajā rakstā sniegts pārskats par saules enerģiju, tās darbību, tās izmantošanas priekšrocībām un saules enerģijas nākotni.
Kā saules enerģija tiek savākta un glabāta?
Fotoelementi (photovoltaic — PV)
Ir nepieciešams izmantot ierīci (piemēram, saules paneļus), lai saules starus absorbētu un pārvērstu par elektroenerģiju. Šīs ierīces tiek dēvētas par saules enerģijas elementiem un tiek savienotas, veidojot lielākas vienības, kas ģenerē enerģiju.
Saules enerģijas koncentrēšana (concentrating solar power — CSP)
Saules enerģija tiek savākta, lai izveidotu siltumu, kas pēc tam tiek izmantots elektrības ģenerēšanai. Šī tehnoloģija izmanto spoguļus, lai koncentrētu gaismas enerģiju.
Solārā siltumapgāde un dzesēšana (solar heating and cooling — SHC)
Saules enerģija tiek savākta un izmantota, lai nodrošinātu siltumapgādes un dzesēšanas pakalpojumus mājsaimniecībām un uzņēmumiem. Šī tehnoloģija izmanto saules kolektoru, izolētas cauruļvadu sistēmas un karstā ūdens glabāšanas tvertnes.
Saules enerģijas krātuves komponenti
Akumulatori
Enerģijas krātuves sistēmu pamats. Divi populārākie akumulatoru veidi ir litija-niķeļa-mangāna-kobalta un litija-dzelzs-fosfāta akumulatori.
Kritiskās slodzes apakšpaneļi
Ļauj izlemt, kādas būtiskās ierīces tiek darbinātas strāvas padeves pārtraukuma gadījumā.
Saules paneļi
Izmanto, lai uzlādētu akumulatorus. Dažādi saules paneļu veidi ir plānas plēves, PERC, polikristāliskie un monokristāliskie saules paneļi.
No kā ir izgatavoti saules paneļi? Saules paneļu pamatā parasti ir silīcijs, kas ir visbiežāk izmantotais pusvadītāju materiāls PV elementos, stikla korpuss, metāla rāmis un cita aparatūra, kas satur paneli un atbalsta tā funkcionalitāti.
Invertori
Tos izmanto, lai pārvērstu maiņstrāvu par līdzstrāvu (saules paneļi un akumulatori pārvērš līdzstrāvu par maiņstrāvu).
Saules enerģijas glabāšana
Saskaņā ar avotu Green Building Elements saules enerģiju var glabāt trīs veidos, kā aprakstīts tālāk.
Glabāšana akumulatoros
Visbiežāk saules enerģijas glabāšanai tiek izmantoti litija jonu akumulatori.
Mehāniska enerģijas glabāšana
Šāda veida glabāšanas sistēmas trīs varianti ir saspiests gaiss (ar spēku iespiests tvertnē un pēc nepieciešamības izvadīts), enerģijas hidroakumulācija (caur turbīnu ģeneratoriem tiek ar spēku virzīts ūdens, lai radītu enerģiju atbilstoši pieprasījumam) un sparatats (liekā enerģija pēc nepieciešamības tiek izmantota, lai nodrošinātu jaudu).
Termokrātuve
Izmanto kausētu sāli un ūdeni izolētā tvertnē, lai glabātu enerģiju.
Ir pieejama arī “virtuāla krātuve”: process, kurā ēka tiek sildīta vai dzesēta pirms prognozēta palielināta pieprasījuma pēc elektrības. Tādējādi ēka glabā enerģiju laikam, kad tā būs nepieciešama.
Pilnu terminu un definīciju sarakstu skatiet saules enerģijas glosārijā , ko nodrošina ASV Enerģijas departaments.
Saules enerģijas priekšrocības
Kādas ir saules enerģijas priekšrocības? To ir diezgan daudz, tostarp vides labklājība, nodarbinātības iespējas un nodokļu ieskaits. Tālāk ir sniegts pārskats par dažām galvenajām priekšrocībām.
Videi draudzīgāka enerģija nekā tradicionālie enerģijas avoti
Mūsu planēta, iespējams, pirmā ienāk prātā, apsverot saules enerģijas sniegtās priekšrocības. Atjaunojami enerģijas avoti, piemēram, saules enerģija, palīdz samazināt paļaušanos uz fosilo degvielu izmantošanu, samazināt oglekļa pēdu un nodrošināt elektroenerģiju, neradot toksisku piesārņojumu.
Saules enerģijas uzturēšanas izmaksas ir uzlabotas
Sākotnējās iestatīšanas izmaksas dažām mājsaimniecībām var sagādāt grūtības, tomēr gadu gaitā uzturēšanas izmaksas ir samazinājušās. It īpaši pēdējās desmitgadē saules enerģijas elementu uzstādīšanas izmaksas ir samazinājušās par 60 procentiem. (Tomēr izmaksas var būt atkarīgas no tādiem faktoriem kā reģions un piegādes ķēdes ierobežojumi.)
Saules enerģijas sistēmām ir nodokļu priekšrocības
Pāreja uz saules enerģiju var būt ekonomiski izdevīga (tomēr tā atmaksāsies tikai laika gaitā). Piemēram, ASV valdība piedāvā federālo saules enerģijas nodokļu kredītu , ko var izmantot saules PV sistēmas uzstādīšanas izmaksu segšanai. Valsts un citas vietējās pašvaldības var arī piedāvāt programmas, lai palīdzētu samazināt augstākas cenas punktu.
Saules enerģijas tehnoloģijas ir mainījušās
Aprīkojuma un krātuves tehnoloģijas gadu gaitā ir ievērojami uzlabojušās. Mūsdienās saules paneļi ilgāku laiku ražo vairāk enerģijas (ar efektivitāti ap 20 procentiem) un kalpo līdz 30 gadiem.
Ir daudz priekšrocību, ko rada saules enerģijas izmantošana mājsaimniecībā vai uzņēmumā. Tomēr arī uz šo enerģijas avotu attiecas ierobežojumi. Tālāk ir aprakstīti daži trūkumi, kas attiecas uz saules enerģijas izmantošanu.
- Bažas joprojām sagādā piesārņojums. Lai gan saules enerģija ir videi nekaitīgāks risinājums nekā fosilo degvielu dedzināšana, dažas ķīmiskās vielas un materiāli, kas tiek izmantoti PV elementu ražošanas procesā, rada bīstamus atkritumus.
- Uzstādīšana var būt dārga. Lai gan saules enerģija var būt ekonomiski izdevīga laika gaitā, sākotnējā uzstādīšana un aprīkojums var izmaksāt dārgi.
- Pastāv pakalpojumu ierobežojumi. Tā kā enerģija tiek ģenerēta, kad saule ir aktīva, noteikti dienas laiki un laika apstākļi (piemēram, mākoņainas debesis) nav optimāli saules enerģijai.
- Cita ietekme uz vidi. Ūdens izmantošana, zemes izmantošana un iespējama dzīvotņu izzušana ir apsvērumi, kas jāņem vērā, mērogojot saules enerģijas sistēmas.
Runājot par pēdējo punktu, saules enerģija sniedz videi draudzīgas iespējas rūpniecībai un uzņēmējdarbībai. Piemēram, jauni rīki un programmas var palīdzēt organizācijām vizualizēt tvertņu simulācijas, lai uzlabotu urbšanas efektivitāti un jauninātu elektroenerģijas tīklus darbam ar izkliedētiem enerģijas resursiem, tādējādi samazinot izmaksas un izvēršot iespējas. Ir panākti arī ievērojami uzlabojumi attiecībā uz kvantu skaitļošanu enerģijas ģenerēšanas optimizācijai.
Kā ieviest saules enerģiju
Pirms saules enerģijas ieviešanas ir nepieciešams veikt izpēti. Aprēķiniet izmaksas, kas ir spēkā jūsu atrašanās vietā, skatiet pieejamās atlaides un nodokļu ieskaitu, izpētiet dažādas sistēmas un pievērsiet uzmanību atsauksmēm par sistēmu uzstādīšanas uzņēmumiem. Saules paneļus var uzstādīt arī patstāvīgi, bet tā nav visiem piemērota iespēja.
Ja jums pieder uzņēmums, ir vairāki apsvērumi pārejai uz saules enerģiju, tostarp elektrības patērētāji darbvietā (dzesēšanas un apsildes sistēma, iekārtas, aprīkojums un citi patērētāji). Tāpat kā mājsaimniecības, arī uzņēmumi laika gaitā varēs ietaupīt izdevumus, tādēļ pāreja uz saules enerģiju , visticamāk, būs efektīvs laika un naudas ieguldījums. Tomēr ir pieejami Lietiskā interneta enerģijas risinājumilietu interneta enerģijas risinājumi, kas palīdzēs samazināt darbības izmaksas, bet vienlaikus optimizēs piedāvājumu un pieprasījumu, kā arī uzraudzīs tīkla līdzekļu uzturēšanu.
Vairākumam cilvēku augstā cena ir galvenais arguments pret saules enerģijas sākotnējo uzstādīšanu mājās. Piemēram, saules paneļu sistēmas izmaksas vidēja lieluma mājsaimniecībā ASV (pēc saules enerģijas nodokļu ieskaita, ja tāds ir) ir no 11 144 USD līdz 14 696 USD, un neliela “dari pats” projekta izmaksas ir aptuveni 200–250 USD par paneli, kā norādīts avotā Consumer Affairs. Dažos informācijas avotos ir aprakstīts vēl plašāks diapazons, un norādītās izmaksas ASV ir 10 000–25 000 USD. Jāņem vērā arī “nestingrās” izmaksas, piemēram, atļauju un uzstādīšanas darba izmaksas. Varat izvēlēties iznomāt saules paneļus — tas nozīmē, ka nav jāmaksā par uzstādīšanas, uzturēšanas vai remonta izmaksām, bet ir jāņem vērā priekšrocības un trūkumi.
Sākotnējā cena daudzām mājsaimniecībām var būt par augstu, un saules paneļi sāk atmaksāties tikai pēc noteikta laika (investīciju ienesīgums ir sagaidāms vidēji pēc 7–12 gadiem). Taču arī ietaupījumi var būt nozīmīgi. Saskaņā ar avotu HomeGuide ASV iedzīvotāji var ietaupīt 600–2000 USD par elektrības izmaksām gadā, izmantojot saules enerģiju. Turklāt dažas uzstādīšanas iespējas izmaksā mazāk nekā norādītās summas. Trīs galvenie faktori, kas ietekmē izmaksas, ir mājsaimniecības lielums (jo lielāks īpašums, jo augstāka parasti ir cena), enerģijas patēriņš un izvēlētie sistēmas tehnoloģiju veidi. Tādās tīmekļa vietnēs kā Solar Estimate varat ievadīt pasta indeksu vai izvēlēties atrašanās vietu virtuālā kartē, lai palīdzētu noteikt saules paneļu uzstādīšanas izmaksas savā mājsaimniecībā.
Varat arī izvēlēties iekļaut saules enerģiju savā ikdienā dažādos veidos — gan apjomīgi, gan minimāli. Nav jātērē daudz naudas, lai sāktu darbu ar saules enerģiju. Piemēram, varat iegādāties ar saules enerģiju darbināmu ietvaru savam viedtālrunim, ar saules enerģiju uzlādējamus kabatas lukturus automašīnas ārkārtas komplektam vai ar saules enerģiju darbināmu plīti pārgājieniem — dažos gadījumos izmaksas nepārsniedz 100 USD. Bez saules paneļiem ir arī citas iespējas, kā izmantot saules enerģiju mājās. Namīpašnieki var izmantot ar saules enerģiju darbināmas ierīces, lai uzsildītu ūdeni baseinā un uzstādītu saules enerģijas lampas pagalma vai terases apgaismošanai naktī. Saules enerģiju var ģenerēt arī darba vajadzībām. Vai vēlaties strādāt attālināti, ārpus darba vietas? Izmantojiet portatīvo saules paneļa lādētāju, lai uzlādētu klēpjdatoru, kamēr strādājat kafejnīcā.
Saules enerģijas nākotne
Saules enerģijas nākotne ir spoža tālāk minēto iemeslu dēļ.
- Tā nekaitē planētai. Saules enerģija ir ilgtspējīgs un videi draudzīgs enerģijas avots.
- Tīra enerģija ir pasaules nākotne. Pēc 2035. gada 50 procenti no ģenerētās enerģijas būs atjaunojami.
- Saules enerģija kļūst finansiāli pieejamāka un efektīvāka. Paredzams, ka saules enerģijas sistēmu cena turpinās samazināties, savukārt pakalpojumu kvalitāte arvien uzlabosies.
- Tas palīdz radīt jaunus uzņēmumus un darbavietas. Paredzams, ka šajā nozarē ražošanas un nodarbinātības rādītāji uzlabosies.
Runājot par pēdējo punktu, nodarbinātība enerģijas nozarē plaukst un zeļ. Šī nozare nodarbina vairāk nekā 3 miljonus cilvēku ASV un 11 miljonus cilvēku visā pasaulē, kā norādīts avotā Environmental and Energy Study Institute. Dažādās vietās ASV saules enerģijas nozarē pieejamais darbavietu skaits atšķiras. Piemēram, Ziemeļdakotā ir 211 darba piedāvājumi saules enerģijas nozarē, savukārt Teksasā ir 10 000 darba piedāvājumu, kā norādīts avotā Solar Energy Industries Association (SEIA). Saules enerģijas nozarē strādā inženieri, pētnieki, saules enerģijas rūpnīcu operatori, aprīkojuma uzstādītāji un dažādi citi profesionāļi, kas ieņem amatus visā valstī.
Arī uzņēmumi interesējas par saules enerģiju un citiem atjaunojamās enerģijas veidiem. Apjomīgi tehnoloģiju uzņēmumi ziņo par sociālās atbildības iniciatīvām un organizāciju mērķiem attiecībā uz vidi. Piemēram, korporācija Microsoft ir apņēmusies līdz 2030. gadam panākt ūdenspozitīvu un oglekļnegatīvu rezultātu. Arī patērētājiem arvien vairāk rūp korporatīvā sociālā atbildība, tādēļ sagaidāms, ka arvien vairāk organizāciju drīzumā izstrādās politikas saistībā ar savu apņemšanos nodrošināt ilgtspēju.
Jūsu ilgtspējības ceļojuma paātrināšana
Neatkarīgi no tā, kur esat ceļā uz nulles izmešiem, Microsoft Cloud for Sustainability sniedz iespēju uzlabot izpildi un transformēt savu uzņēmumu, izmantojot vides, sociālās un pārvaldības (ESG) iespējas.
Bieži uzdotie jautājumi
- Saules enerģija ir no saules iegūta enerģija, no kuras var ģenerēt elektroenerģiju. Tas ir atjaunojams enerģijas avots, kas nozīmē, ka saules enerģiju var atjaunot un tā netiek izsmelta pēc vienreizējas lietošanas. Saules enerģijai ir daudz dažādu lietojuma veidu, un to var izmantot, lai nodrošinātu enerģiju ēkām, sildītu ūdeni, uzlādētu elektroniskās ierīces un veiktu daudzas citas darbības. Saules enerģija tiek dēvēta arī par saules enerģiju vai saules starojuma enerģiju. Papildinformācija >
- Saules enerģiju var izmantot gan mājsaimniecības, gan uzņēmumi. Piemēram, privātpersonu līmenī tā var nodrošināt mājsaimniecībām elektrību, silto ūdeni, siltumu un dzesēšanu. Daži uzņēmumi izmanto saules enerģiju, lai darbinātu savus birojus, rūpnīcas vai lauksaimniecības. Turklāt valdības var nodrošināt sabiedriskos pakalpojumus un ēkas (piemēram, laternas, stāvlaukumus, transportu un mācību iestādes) ar saules enerģiju.
-
Saules enerģijas izmantošana ir vairākas priekšrocības. Saules enerģija ne tikai ir plaši pieejama un atjaunojama, bet arī samazina mūsu kopējo oglekļa pēdu, jo saules enerģijas ģenerēšana nerada nekādas emisijas. Saules enerģija var būt ekonomiski izdevīga. Piemēram, tehnoloģiju uzlabojumi padara saules enerģijas sistēmas arvien lētākas, un laika gaitā šīs sistēmas var ievērojami samazināt komunālo pakalpojumu izmaksas. Turklāt saules enerģija ir mērogojama — to var izmantot, lai nodrošinātu elektroenerģiju vienai mājsaimniecībai vai visai kopienai. Visbeidzot — saules enerģijas sistēmas var uzstādīt gandrīz jebkurā atrašanās vietā, pat attālos apgabalos, kas nozīmē, ka enerģiju var nodrošināt vietās, kur nav piekļuves elektrībai.
- Pirmkārt, saules enerģijas iegūšanai tiek izmantotas trīs galvenās tehnoloģijas: fotoelementi (photovoltaic — PV), saules enerģijas koncentrēšana (concentrating solar power — CSP) un solārā siltumapgāde un dzesēšana (solar heating and cooling — SHC). Kad enerģija ir iegūta, ir nepieciešami vairāki pamata komponenti tās glabāšanai: akumulatori, saules paneļi, kritiskās slodzes apakšpaneļi un invertori. Ir trīs veidi, kā glabāt saules enerģiju: akumulators, mehāniska enerģija un termokrātuve. Process var atšķirties atkarībā no jūsu vajadzībām un saules enerģijas izmantošanas mērķa (piemēram, 1200 kvadrātpēdu mājai priekšpilsētā ir nepieciešams citāds enerģijas patēriņš, salīdzinot ar lielu īpašumu, kas nav pieslēgts pie elektrotīkla).
- Daudziem patērētājiem uzstādīšanas sākotnējās izmaksas (ASV mājsaimniecības aprīkošanai var būt nepieciešams 10 000–25 000 USD) var būt pārāk augstas. Tomēr dažās valstīs ir spēkā valsts programmas, kas var palīdzēt mazināt ar saules enerģiju saistītās darba sākšanas izmaksas. Tas var ietvert resursus, lai izveidotu ekonomiski izdevīgu sistēmu vai nodrošinātu pieejamo nodokļu ieskaitu. Tas aizņems kādu laiku (aptuveni desmit gadus), bet jūs atgūsit saules paneļu sistēmā ieguldītās izmaksas, un elektrības rēķins samazināsies. Atkarībā no tādiem faktoriem kā saules enerģijas sistēmas izmaksas un jūsu īpašuma lielums jūsu elektrības izmaksu ietaupījumi var būt no dažiem simtiem dolāru līdz vairākiem tūkstošiem dolāru gadā.
- Saules enerģija ir viens no ilgtspējīgākajiem enerģijas veidiem, kas ir pieejami mūsdienās. Tā ir plaši pieejama un atjaunojama enerģija — saule katru dienu nodrošina tik daudz enerģijas, ka ar to pietiktu enerģijas vajadzību apmierināšanai visā pasaulē veselu gadu. Turklāt saules enerģiju var ģenerēt ekonomiski un lielā apjomā. Ģenerējot saules enerģiju, netiek radītas siltumnīcefekta gāzu emisijas, pēc saules paneļu uzstādīšanas uzturēšanas izmaksas ir minimālas, un saules enerģijas izmantošana nav saistīta ar ūdens vai gaisa piesārņojuma risku.
Sekot korporācijai Microsoft