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13 Vor- und Nachteile der Solarenergie
Lass uns über das reden Vor- und Nachteile der SolarenergieDies stellt eine sehr attraktive Alternative zur Verwendung fossiler Brennstoffe dar, da es sich um saubere, leise und erneuerbare Energie handelt. Es hat jedoch immer noch viele Einschränkungen wie geringe Effizienz und geringe Energie, die weltweit erzeugt wird.
Die Nutzung der Sonnenenergie ist so alt wie die Geschichte der Menschheit. Die Entwicklung der Sonnenkollektoren begann jedoch im Jahr 1839, als Becquerel zum ersten Mal den photovoltaischen Effekt entdeckte.
Später im Jahr 1877 wurde der photovoltaische Effekt auf festes Selen von Adams und Day beobachtet. Es war bis 1883, als Fritz die erste Photovoltaikzelle mit einem Wirkungsgrad von weniger als 1% entwickelte (Singh, 2013).
Heute werden Solarmodule in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von der Erzeugung von Energie auf Hausdächern bis hin zur Erzeugung von Energie mittlerer Größe in Solaranlagen (Jacobson und Delucchi, 2011).
Unter den verschiedenen Arten erneuerbarer Energiequellen wird Solarenergie jedoch am wenigsten genutzt, da sie nur etwa 0,1% des weltweiten Energieverbrauchs liefert, was 0,00001% der verfügbaren Sonnenstrahlung entspricht (Chen, 2011).
Die Sonne ist die häufigste Energieressource, die der menschlichen Gesellschaft zur Verfügung steht. Und wenn nur 50% des Sonnenlichts des Staates New Mexico in nutzbare Energie umgewandelt würde, könnte es den gesamten Energiebedarf der Vereinigten Staaten decken.
Als Ergebnis intensiver Forschung und Entwicklung erfreut sich die Nutzung von Solarenergie, insbesondere die Entwicklung von Solarkollektoren, erstaunlich rascher Fortschritte. Es ist daher zu erwarten, dass die Sonnenenergie in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts die Hauptenergiequelle sein wird und alle fossilen Energieressourcen übertrifft (Chen, 2011).
Vorteile
1- Saubere Energie
Die Hauptattraktion von Solarpanelsystemen (Fotovoltaikpaneelen) besteht darin, dass sie elektrische Energie produzieren, ohne die Umwelt zu schädigen, indem sie direkt eine Quelle freier und unerschöpflicher Energie wie Sonnenenergie in Elektrizität umwandeln.
Die verschiedenen Formen der Solarenergie sind Sonnenwärme, photovoltaische Solarenergie und Solarthermie; Diese bieten eine Energiequelle, die das Klima respektiert und für die Menschheit sehr reichlich vorhanden ist (Singh, 2013).
Darüber hinaus hat Solarenergie das Potenzial, eine sehr wichtige Rolle bei der Reduzierung von Treibhausgasemissionen zu spielen, da etwa zwei Drittel der CO2-Emissionen aus fossilen Brennstoffen mit Erzeugung, Wärme und Verkehr verbunden sind von Elektrizität.
Würden diese Aktivitäten durch Solarenergie ersetzt, würden sehr geringe CO2-Emissionen entstehen (MIT, 2005). Die Sonnenkollektoren erzeugen CO2 nur während ihrer Herstellung, wenn sie einmal installiert sind, kontaminieren sie nicht mehr, außerdem ist die Produktion von Energie leise und emittiert keine gefährlichen Abfälle.
2- Erneuerbare Energie
Wenn die weltweite Versorgung mit fossilen Brennstoffen abnimmt, besteht ein großer Bedarf an sauberen und erschwinglichen erneuerbaren Energiequellen, um den ständig steigenden Energiebedarf zu decken.
Sonnenlicht ist die größte verfügbare Energiequelle. Es liefert der Erde in 1 Stunde mehr Energie, als in einem ganzen Jahr auf dem Planeten verbraucht wird (Barlev et al., 2011). Aus diesem Grund kann und sollte die photovoltaische Solarenergie eine wichtige Rolle in einem nachhaltigen Energiesystem der Zukunft spielen.
Sonnenenergie ist zusammen mit Windenergie die erneuerbare Energie, die in den letzten Jahren am stärksten gewachsen ist.
3- Autonomie
Solarenergiesysteme zeichnen sich durch ihre Autonomie aus und benötigen keine aufwendige Verkabelung, da die Anlage dort verlegt werden kann, wo die Energie benötigt wird.
Zum Beispiel könnten wir direkt genug Sonnenkollektoren in unserem Haus installieren, und wir würden das städtische Stromnetz nicht mehr benötigen, um unsere elektrische Energie zu erhalten.
Aus diesem Grund ist photovoltaische Solarenergie eine der Schlüsseltechnologien für die Erzeugung von dezentralem Strom für Haushalte auf der ganzen Welt und zusammen mit einigen anderen erneuerbaren Energiesystemen eine ausgezeichnete Option in abgelegenen Gebieten, um niedrige oder mittlere Energieniveaus zu produzieren. ,
4- Erfordert wenig Wartung und hat eine lange Lebensdauer
Ein weiterer Vorteil ist, dass Solarmodule sehr wartungsarm sind, da sie nach der Installation lange Zeit ohne Aufsicht arbeiten können. Von Zeit zu Zeit müssen die Platten gereinigt werden, damit der angesammelte Staub den Lichtdurchgang nicht behindert.
Außerdem ist die Lebensdauer der Paneele sehr hoch, was bedeutet, dass sich trotz dieser Kosten die Investition in diese Technologie lohnt.
5- Es ist modular
Dank der modularen Bauweise der Solarenergie können wir sie für den persönlichen Gebrauch nutzen. Es ist möglich, mit der Installation eines Solarpanels zu beginnen und die Energiekapazität im Laufe der Zeit zu erhöhen.
Auf diese Weise kann das System der Sonnenkollektoren entsprechend den Anforderungen jeder Person so groß oder klein sein. Die Photovoltaik-Anlage kann in Größe und Anwendung von Armbanduhren oder Taschenrechnern bis hin zu entfernten Gebäuden oder Raumfahrzeugen stark variieren
Die Arten von Solarmodulen sind polykristalline, monokristalline, dünne Schicht- und Solarteppiche, wobei jede Art von Modul durch Unterschiede in der Form ihrer Zellen gekennzeichnet ist.
Die Effizienz eines Photovoltaikmoduls hängt von der Anzahl der Solarmodule und der Fläche ab, die sie innerhalb des Panels abdecken. Je größer die Fläche des Solarpanels ist, desto mehr Energie wird erzeugt.
6- Vielzahl von Anwendungen
Die Nutzung der Sonnenenergie wird im Allgemeinen in zwei Hauptbereiche unterteilt, thermische und solare. Die erste nutzt die Sonne als direkte Wärmequelle und wird am häufigsten zur Warmwasserversorgung von Häusern und Schwimmbädern verwendet.
Das Sonnensystem versucht, Sonnenlicht durch einen Prozess, der als Photovoltaik bekannt ist, direkt in Elektrizität umzuwandeln. Es kann für solare Fahrzeuganwendungen und Solarsysteme für den häuslichen Gebrauch von elektrischer Energie verwendet werden (Singh, 2013).
7- Mehr und mehr zugänglich
Die mit Solarenergiesystemen verbundenen Technologien sind noch nicht vollständig etabliert, so dass der Preis einer Energieeinheit, die von einer Photovoltaikanlage erzeugt wird, höher ist als die Kosten konventioneller Energie, die an städtische Gebiete geliefert wird.
Derzeit sinken jedoch die Kosten für Solarenergie und die Märkte expandieren, um eine größere Energieproduktion und mehr technologische Fortschritte zu ermöglichen. Darüber hinaus werden die Kosten voraussichtlich weiter sinken (Singh, 2013).
Die Versorgung der entlegensten Gebiete der Städte mit Strom wird mit der photovoltaischen Solarenergie immer mehr wirtschaftlich betrieben, da es mit dem Preisverfall der Photovoltaikanlagen einfacher ist. All dies bedeutet eine vielversprechende Rolle für die Solarenergiesysteme in naher Zukunft.
8- Technologische Verbesserungen
Jüngste und kontinuierliche Verbesserungen bei Technologien zur Solarthermie sowie der Bedarf an mehr erneuerbaren Energiequellen haben das Interesse an der Konzentration von Solarthermie erhöht. Ein Vorteil ist, dass es die Wärme speichern und die Energie halb verfügbar machen kann.
Konzentrierte Solarenergiesysteme verwenden Spiegel oder reflektierende Linsen, um Sonnenlicht auf eine Flüssigkeit zu fokussieren, um sie auf eine hohe Temperatur zu erhitzen.
Die erwärmte Flüssigkeit strömt vom Kollektor zu einer Wärmekraftmaschine, in der ein Teil der Wärme in Elektrizität umgewandelt wird. Einige Arten von konzentrierter Solarenergie ermöglichen die Speicherung von Wärme für viele Stunden, so dass Elektrizität nachts erzeugt werden kann (Jacobson und Delucchi, 2011).
Gespeicherte Wärmeenergie kann es ermöglichen, dass die Stromerzeugung sich auf Zeiträume ohne solare Ressourcen ausdehnt, und in Zeiten reduzierten Sonnenlichts, die durch die Wolkendecke verursacht werden können, Reserveenergie bereitstellen.
Das Speichermedium ist typischerweise ein geschmolzenes Salz, das in Demonstrationsanlagen extrem hohe Speicherwirkungsgrade aufweist. (Sioshansi und Denholm, 2010).
Nachteile
9- Nicht sehr effizient
Die meisten der auf dem Markt befindlichen photovoltaischen Zellen bestehen aus Silizium und können hauptsächlich monokristallin oder polykristallin sein. Die ersten sind Zellen, die aus sehr dünnen Schichten bestehen, die aus einem Einkristall aus Silizium geschnitten sind.
Polykristalline sind Zellen, die aus einem Block von Siliziumkristallen bestehen. Die Effizienz beider Zelltypen wird zwischen 12% und 17% gehalten (Hernández et al, 2015). Dies bedeutet, dass der größte Teil der Sonnenenergie verschwendet wird.
Die Effizienz der Solarenergie hängt hauptsächlich von den photovoltaischen Modulen ab, die Elektrizität erzeugen.
Alle Elemente des Sonnensystems tragen jedoch zu seiner Effizienz bei, die Energie wird von der Sonne durch die photovoltaische Matrix, die Regler, die Batterie, die Verkabelung und den Wechselrichter zur Versorgung der Wechselstromlast umgewandelt. Im Allgemeinen haben Systeme mit geringerer Qualität eine geringere Effizienz (Singh, 2013).
Klimatische Bedingungen beeinflussen auch die Effizienz, die von der Höhe der Sonnenstrahlung und der Temperatur abhängt. Zum Beispiel wird eine Wolke, die über einen Teil der Solarzellen oder über ein Submodul fließt, die Leistungsabgabe der Solarzellen reduzieren. Unter bestimmten Wolkenbedingungen können Änderungen dramatisch und schnell sein (Singh, 2013).
10- Intermittierende Energie
Der Hauptfaktor, der die Nutzung von Solarenergie begrenzt, ist das Wetter. In der Nacht oder an sehr bewölkten Tagen würde es keine Energie geben oder es wäre sehr wenig.
Darüber hinaus fällt diese Variation der Energieproduktion in der Regel nicht mit dem Nachfrageverhalten auf der gleichen Zeitskala zusammen (Delucchi und Jacobson 2011).
Aus diesem Grund benötigt das Sonnensystem ein Speichersystem, um in der Abwesenheit der Sonne Energie liefern zu können (Singh, 2013)
11- Es ist nicht genug
Die Energiegewinnung aus Sonnenkollektoren ist sehr gering im Hinblick auf den aktuellen Energieverbrauch. Solarenergie macht nur 1% der weltweiten Stromproduktion aus und erreicht zusammen mit den übrigen erneuerbaren Energien der Erde kaum 2% der weltweiten Energieproduktion. Alle Solarpläne der Welt produzieren die gleiche Energie wie die von 2 Kohlekraftwerken.
12- Es sind nicht die gleichen Regionen
Die Intensität der Energie, die durch Sonnenkollektoren erzeugt werden kann, hängt von den verschiedenen Regionen des Planeten ab, weshalb ein Projekt einer großen Solaranlage in bestimmten Regionen, in denen die Sonneneinstrahlung hoch ist, viel lebensfähiger ist (Abbildung 1) ).
Es hängt jedoch auch von den Ressourcen und der Politik jedes Landes ab. Derzeit ist Deutschland mit 38,2 GW das Land mit der größten Solarkapazität, gefolgt von China, Japan, den USA und Italien. (Beiter, 2015).
13 - Auswirkungen auf die Umwelt
Große Solarkraftwerke entwickeln sich in rasantem Tempo und werden gegründet, um Tausende oder Millionen Hektar Land zu nutzen. Quantitativ beanspruchen große Solarkraftwerke fast die gleiche Fläche pro kWh wie der Lebenszyklus von Kohlekraftwerken. (Turney und Fthenakis, 2011).
Die Beseitigung von Wäldern zur Schaffung von Raum für Solarenergie verursacht erhebliche CO2-Emissionen von etwa 36 g CO2 pro kWh-1, jedoch sind diese Emissionen im Vergleich zu den CO2-Emissionen von kohlebetriebenem Strom gering. Sie sind ungefähr 1100 g CO2 pro kWh-1. (Turney und Fthenakis, 2011).
Der Bau von großen Solaranlagen kann Auswirkungen auf die Tierwelt haben. Die Solarprojekte in der Wüste im Südwesten der USA haben Kontroversen ausgelöst, da Bedenken hinsichtlich der Veränderung des Lebensraums und des Ökosystems bestehen. Aus diesem Grund können große Gebiete von Wüstenland in Kalifornien von der Entwicklung der Sonnenenergie in den USA ausgeschlossen werden. United (Turney und Fthenakis 2011).
Referenzen
- Barlev, D., Vidu, R., und Stroeve, P. (2011). Innovation in konzentrierter Solarenergie. Solarenergie Materialien und Solarzellen, 95 (10), 2703-2725.
- Beiter, P., Brown, A., Heimler, D., Davidson, C., Denholm, P., Melius, J., & Porro, G. (2015). 1. Datenbuch für erneuerbare Energien 2014.
- Chen, C. Julian. (2011). Physik der Sonnenenergie. ISBN 978-0-470-64780-6
- Delucchi, M. A., und Jacobson, M. Z. (2011). Bereitstellung aller globalen Energiequellen mit Wind-, Wasser- und Solarenergie, Teil II: Zuverlässigkeit, System- und Übertragungskosten sowie Richtlinien. Energiepolitik, 39 (3), 1170-1190.
- Hernández, J. M., Alonso, B. D. C., Heiligabend, M. C. V. & Oliver, J. S. (2015). Integration von photovoltaischen Solaranlagen in das Bürogebäude des ZAE in Deutschland. Nachhaltiger Lebensraum, 2 (2), 59-72.
- Jacobson, M. Z. & Delucchi, M. A. (2011). Bereitstellung aller globalen Energie mit Wind-, Wasser- und Solarenergie, Teil I: Technologien, Energieressourcen, Mengen und Bereiche von Infrastruktur und Materialien. Energiepolitik, 39 (3), 1154-1169.
- MIT. Massachusetts Institute of Technology, (2005) Das Merkmal der Solarenergie, eine Interdiciplinary Mit-Studie. ISBN (978-0-928008-9-8). p. 356
- Singh, G. K. (2013). Solarstromerzeugung durch PV (Photovoltaik) -Technologie: ein Rückblick. Energie, 53, 1-13.
- Sioshansi, R., und Denholm, P. (2010). Der Wert der konzentrierten Solarenergie und thermischen Energiespeicherung. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 1 (3), 173-183.
- Turney, D. & Fthenakis, V. (2011). Umwelt aus der Installation und dem Betrieb von großen Solarkraftwerken. Erneuerbare und nachhaltige Energie Bewertungen, 15 (6), 3261-3270.