Există multe moduri diferite în care energia soarelui poate fi folosită. Plantele transformă lumina soarelui în energie chimică prin fotosinteză. Noi întrebuințăm această energie prin consumul de plante sau arderea lemnului. Totuși, termenul „energie solară” înseamnă mai exact transformarea luminii soarelui în energie termică sau electrică pentru uzul nostru. Cele două tipuri de energie solară pe care le folosim sunt energia termică solară și fotovoltaică.
La nivel global, soarele furnizează de 10.000 de ori energia consumată de populație- energie liberă oricui dorește să o capteze.
Energie solară fotovoltaică:
Aceasta implică generarea electricității din lumină. Secretul acestui proces este utilizarea unui material semiconductor ce poate fi ajustat pentru a elibera electroni, particulele încărcate negativ ce formează baza electricității.
Cel mai comun material semiconductor folosit pentru celule fotovoltaice este siliconul, un element foarte des întâlnit în nisip. Toate celulele fotovoltaice au cel puțin două straturi de asemenea semiconductori, unul încărcat pozitiv și unul încărcat negativ. Atunci când lumina bate pe semiconductor, câmpul electric de la interfața acestor două straturi face ca electricitatea să circule, generând curent direct (DC). Cu cât lumina este mai puternică, cu atât fluxul de electricitate este mai mare.
Un sistem fotovoltaic nu necesită deci lumină strălucitoare pentru a funcționa. Generează electricitate și în zilele înnorate, cu un debit de energie generat proporțional cu densitatea norilor. Datorită reflexiei luminii din nori, zilele cu câțiva nori pot avea drept rezultat producții mai mari de energie decât zilele cu un cer complet senin.
Sarah Obama și panourile solare
Sarah Obama, bunica presedintelui Statelor Unite ale Americii aprinzând lumina dupa ce Greenpeace i-a instalat un sistem de energie solară în locuința sa din Satul Kogelo, Kenya.
Este o practică comună astăzi alimentarea dispozitivelor mici, precum calculatoarele de buzunar, folosind celule solare mici. Energia fotovoltaică este folosită de asemenea pentru a furniza electricitate în zonele în care nu există rețele energetice. Greenpeace a dezvoltat un frigider, numit Solar Chill, ce poate funcționa pe energie solară. După testele necesare, va putea fi folosit de către organizații umanitare pentru a furniza vaccinuri în zonele fără electricitate, și de către oricine nu dorește să depindă de rețeaua energetică pentru a-și menține alimentele reci.
Arhitecții integrază tot mai mult celulele fotovoltaice în proiectare. Spre exemplu, țiglele sau plăcuțele solare pot înlocui materialele convenționale pentru acoperișuri. Module flexibile acoperite de membrane subțiri pot chiar fi integrate în acoperișuri arcuite, în timp ce modulele semi-transparente oferă o compoziție interesantă de lumini si umbre. Celulele fotovoltaice pot fi de asemenea utilizate pentru a livra energie maximă cladirilor în zilele călduroase de vară când sistemele de aer condiționat folosesc cea mai multă energie, reducând astfel încărcătura energetică maximă. La scară mare sau mică, energia fotovoltică poate furniza electricitate rețelei energetice sau poate funcționa pe cont propriu.
Centrale solar-termice
Oglinzi mari concentrază lumina soarelui într-o singură linie sau punct. Căldura creată acolo este folosită pentru a genera abur. Aburul fierbinte de înaltă presiune este folosit pentru a alimenta turbine, ce generează electricitate. În zonele extrem de însorite, centralele termoelectrice solare pot garanta productivități mari de electricitate.
De la nivelul curent de doar 354 MW, până în 2015 puterea electrică instalată a centralelor termice fotovoltaice va depăși 5.000 MW, conform estimărilor. Până în 2020, puterea suplimentară se va ridica la un nivel de aproape 4.500 MW pe an , și puterea instalată a centralelor fotovoltaice la nivel global va putea atinge aproximativ 30.000 MW – suficientă energie pentru a alimenta aproximativ 30 milioane de locuințe.
Centrale solare de încălzire sau răcire
Energia solar-termală presupune folosirea căldurii degajate de soare în mod direct. Un rezervor termosolar montat pe acoperiș poate furniza apă caldă pentru căminul tău, și te poate ajuta să îți incălzesti casa. Sistemele solar-termale funcționează pe un principiu cunoscut de secole: soarele încălzește apa dintr-un bazin închis la culoare. Tehnologiile solar-termale disponibile astăzi pe piață sunt eficiente și extrem de fiabile, furnizând energie solară pentru o varietate mare de aplicații, de la apă caldă și încălzire în clădiri comerciale și rezidențiale până la încălzirea piscinelor, răcire asistată solar, energie termică pentru procese industriale și desalinizarea apei potabile.
Producția casnică a apei calde este cea mai întâlnită aplicație de astăzi a energiei termosolare. În unele state devine o trăsătură comună pentru clădirile rezidențiale. În funcție de condiții și configurația sistemului, aproape 100% din apa caldă necesară poate fi furnizată de energie solară. Sisteme de dimensiuni mari pot acoperi pe deasupra și o parte din energia necesară pentru încălzirea spațiului. Există două tipuri principale de tehnologii:
Centrala electrică solară de 11 MW produce electricitate cu 624 de oglinzi mobile numite heliostate. Instalația de oglinzi, bazată pe radiația solară poate produce 23 GWh, ceea ce este suficient pentru a furniza electricitate unei populații de 10.000 de persoane.
Tuburi vidate
Absorbantul din interiorul tubului vidat absoarbe radiația de la soare și încălzește fluidul din interior, exact ca și într-un panou solar plan. Radiație suplimentară este recepționată de la reflectorul din spatele tuburilor. Oricare ar fi unghiul față de soare, forma rotundă a tuburilor vidate permite soarelui să ajungă la absorbant într-un mod eficient. Chiar și într-o zi înnorată, tuburile vidate colectoare pot fi încă eficiente.
Electrodul de captare colector al panourilor solare plane – fundamental o cutie cu înveliș de sticlă ce este poziționată pe acoperiș ca un luminator. În această cutie sunt o serie de tuburi de cupru cu aripioare de cupru atașate. Întreaga structură este acoperită cu o substanță de culoare neagră pentru a capta razele soarelui. Aceste raze încălzesc un amestec de apă și antigel, care circulă de la colector la încălzitorul de apă din subsol.
Răcire solară
Răcitoarele solare folosesc energia termică pentru a produce frigul și/sau deumidifica aerul într-un mod similar frigiderelor sau a aparatelor convenționale de aer condiționat. Această aplicație este convenabilă pentru energia solar-termală întrucât cererea pentru răcire este deseori cea mai mare în locurile cele mai însorite. Răcirea solară a fost dovedită cu succes. Întrebuințarea frecventă este de așteptat în viitor, deoarece costul tehnologiei este scăzut, în special pentru sistemele la scară mică.
Articol publicat cu sprijinul voluntarei noastre, Andreea S.