lovesouthernsocial.com

Hiểu năng lượng mặt trời là gì, biết sự khác biệt của từng loại và tìm ra loại nào có ưu điểm nhất

Năng lượng mặt trời là gì?

Năng lượng mặt trời là năng lượng điện từ có nguồn là mặt trời. Nó có thể được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt hoặc điện và được áp dụng cho các mục đích sử dụng khác nhau. Hai cách sử dụng năng lượng mặt trời chính là phát điện và đun nước bằng năng lượng mặt trời.

Để sản xuất năng lượng điện, hai hệ thống được sử dụng: hệ thống nhiệt đẳng nhiệt, trong đó bức xạ đầu tiên được chuyển đổi thành nhiệt năng và sau đó thành năng lượng điện; và quang điện, trong đó bức xạ mặt trời được chuyển trực tiếp thành năng lượng điện.

Năng lượng nhiệt điện hoặc năng lượng mặt trời tập trung (CSP)

Theo Bộ Mỏ và Năng lượng, Brazil có khoảng 70% ma trận điện dựa trên năng lượng thủy lực, và gần đây các nguồn năng lượng khác, chẳng hạn như sinh khối, gió và hạt nhân, đang được khuyến khích.

• Thủy điện là gì?

Trong điều kiện thủy văn không thuận lợi, với thời gian hạn hán ngày càng kéo dài, năng lượng heli nhiệt tự thể hiện như một giải pháp thay thế. Thậm chí còn hơn thế nữa nếu chúng ta xem xét rằng thời kỳ khô hạn có liên quan đến việc tăng tiềm năng mặt trời do nhiễu mây thấp và bức xạ mặt trời cường độ cao hơn.

Có một số loại bộ thu và việc lựa chọn loại thích hợp tùy thuộc vào ứng dụng. Được sử dụng nhiều nhất là: trụ parabol, tháp trung tâm và đĩa parabol.

Làm thế nào nó hoạt động?

Bộ thu năng lượng mặt trời Heliothermal là thiết bị thu bức xạ mặt trời và chuyển nó thành nhiệt, truyền nhiệt này sang chất lỏng (nói chung là không khí, nước hoặc dầu). Bộ thu có bề mặt phản xạ, hướng bức xạ trực tiếp đến tiêu điểm, nơi đặt bộ thu. Khi nhiệt đã được hấp thụ, chất lỏng chảy qua bộ thu.

năng lượng mặt trời quang điện

Quang năng là năng lượng mặt trời trong đó bức xạ mặt trời được biến đổi trực tiếp thành năng lượng điện, mà không cần trải qua giai đoạn nhiệt năng (như trong hệ thống đẳng nhiệt).

Làm thế nào nó hoạt động?

Tế bào quang điện (hay pin năng lượng mặt trời) được làm từ vật liệu bán dẫn (thường là silicon). Khi tế bào tiếp xúc với ánh sáng, một phần của các electron trong vật liệu được chiếu sáng sẽ hấp thụ các photon (các hạt năng lượng có trong ánh sáng mặt trời).

Các electron tự do được chất bán dẫn vận chuyển cho đến khi chúng bị kéo bởi điện trường. Điện trường này được hình thành tại khu vực tiếp giáp của các vật liệu, bởi sự chênh lệch điện thế tồn tại giữa các vật liệu bán dẫn này. Các điện tử tự do được lấy ra khỏi pin năng lượng mặt trời và có sẵn để sử dụng dưới dạng năng lượng điện.

Không giống như hệ thống đẳng nhiệt, hệ thống quang điện không yêu cầu bức xạ mặt trời cao để hoạt động. Tuy nhiên, lượng năng lượng được tạo ra phụ thuộc vào mật độ của các đám mây, vì vậy số lượng đám mây thấp có thể dẫn đến sản xuất điện ít hơn so với những ngày bầu trời hoàn toàn mở.

Hiệu suất chuyển đổi được đo bằng tỷ lệ bức xạ mặt trời tới trên bề mặt tế bào được chuyển thành năng lượng điện. Thông thường, các ô hiệu quả nhất cung cấp hiệu suất 25%.

Theo Bộ Môi trường, chính phủ phát triển các dự án sản xuất năng lượng mặt trời quang điện để đáp ứng nhu cầu năng lượng của các cộng đồng nông thôn và vùng biệt lập. Các dự án này tập trung vào một số lĩnh vực như: Bơm nước sinh hoạt, tưới tiêu và nuôi cá; Đèn đường; hệ thống sử dụng chung (điện khí hóa trường học, trạm y tế và trung tâm cộng đồng); chăm sóc tại nhà.

Khai thác nhiệt

Một cách khác để sử dụng bức xạ mặt trời là sưởi ấm bằng nhiệt. Hệ thống sưởi nhiệt từ năng lượng mặt trời có thể được thực hiện thông qua quá trình hấp thụ ánh sáng mặt trời của các tấm thu, thường được lắp đặt trên mái của các tòa nhà và nhà ở (được gọi là tấm pin mặt trời).

Do tỷ lệ bức xạ mặt trời trên bề mặt trái đất thấp, nên cần lắp đặt các tấm thu vài mét vuông.

Theo Cơ quan Năng lượng Điện Quốc gia (Aneel), để đáp ứng việc cung cấp nước nóng cho một ngôi nhà có từ ba đến bốn cư dân, cần có 4 m² thu gom. Mặc dù nhu cầu về công nghệ này chủ yếu là dân cư, nhưng cũng có sự quan tâm từ các lĩnh vực khác, chẳng hạn như các tòa nhà công cộng, bệnh viện, nhà hàng và khách sạn.

Nếu bạn quan tâm đến việc lắp đặt hệ thống sưởi năng lượng mặt trời trong nhà, hãy xem Hướng dẫn lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời tại nhà.

Ưu nhược điểm của năng lượng mặt trời?

Năng lượng mặt trời được coi là một nguồn năng lượng tái tạo và vô tận. Không giống như nhiên liệu hóa thạch, quá trình sản xuất điện từ năng lượng mặt trời không thải ra khí sulfur dioxide (SO2), nitơ oxit (NOx) và carbon dioxide (CO2) - tất cả các khí gây ô nhiễm có hại cho sức khỏe con người và góp phần làm trái đất nóng lên.

Năng lượng mặt trời cũng có lợi thế so với các nguồn tái tạo khác, chẳng hạn như thủy lực, vì nó đòi hỏi ít diện tích hơn so với năng lượng thủy điện.

Việc khuyến khích sử dụng năng lượng mặt trời ở Brazil là hợp lý bởi tiềm năng của đất nước, nơi có những khu vực rộng lớn có bức xạ mặt trời tới và nằm gần đường xích đạo.

Các vùng bánarid ở đông bắc Brazil là nơi lý tưởng để tạo ra năng lượng heli nhiệt, vì chúng đáp ứng được các điều kiện của bức xạ mặt trời cao và lượng mưa thấp.

Tuy nhiên, nhược điểm của năng lượng đẳng nhiệt là mặc dù không đòi hỏi diện tích lớn như các nhà máy thủy điện nhưng vẫn cần không gian rộng. Vì vậy, điều quan trọng là phải phân tích vị trí thích hợp nhất để cấy, vì thảm thực vật sẽ bị dập tắt. Hơn nữa, như đã đề cập, hệ thống đẳng nhiệt không thích hợp cho tất cả các vùng, vì nó được coi là khá gián đoạn.

Việc không phụ thuộc vào bức xạ cao là một lợi thế lớn của hệ thống quang điện, góp phần làm cho nó trở thành một giải pháp thay thế.

Trong trường hợp năng lượng quang điện, nhược điểm thường được nhắc đến nhất là chi phí thực hiện cao và hiệu suất của quá trình thấp, dao động từ 15% đến 25%.

Tuy nhiên, một điểm cực kỳ quan trọng khác cần được xem xét trong dây chuyền sản xuất hệ thống quang điện là tác động xã hội và môi trường gây ra bởi nguyên liệu thường được sử dụng để chế tạo tế bào quang điện là silicon.

Khai thác silic, giống như bất kỳ hoạt động khai thác nào khác, có tác động đến đất và nước ngầm của khu vực khai thác. Ngoài ra, điều cần thiết là phải cung cấp các điều kiện lao động tốt cho người lao động để tránh tai nạn lao động và sự phát triển của bệnh nghề nghiệp. Trong một báo cáo, Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) chỉ ra rằng silica kết tinh là chất gây ung thư và có thể gây ung thư phổi khi hít phải mãn tính.

Báo cáo của Bộ Khoa học và Công nghệ chỉ ra hai điểm quan trọng khác liên quan đến hệ thống quang điện: việc xử lý các tấm pin phải được xử lý đúng cách, vì chúng tiềm ẩn nguy cơ độc hại; và việc tái chế các tấm quang điện cho đến nay vẫn chưa đạt được mức khả quan.

Một điểm quan trọng khác là, mặc dù Brazil là nhà sản xuất silicon kim loại lớn thứ hai trên thế giới, chỉ đứng sau Trung Quốc, công nghệ tinh chế silicon ở cấp độ mặt trời vẫn đang trong giai đoạn phát triển. Một vấn đề mới được xác định gần đây, đặc biệt là ở các nhà máy tỏa nhiệt, là việc các loài chim đi ngang qua khu vực này vô tình đốt.

Do đó, ngay cả khi được tái tạo và không thải ra khí, năng lượng mặt trời vẫn gặp phải những trở ngại về công nghệ và kinh tế. Mặc dù đầy hứa hẹn, năng lượng mặt trời sẽ trở nên hiệu quả về mặt kinh tế chỉ khi có sự hợp tác giữa các khu vực công và tư, và với sự đầu tư vào nghiên cứu để cải tiến các công nghệ bao gồm quá trình sản xuất, từ tinh chế silicon đến xử lý tế bào quang điện.