lovesouthernsocial.com

Quang năng hay nhiệt năng? Hiểu mọi thứ về sự khác biệt giữa chúng và tìm loại phù hợp nhất cho trường hợp của bạn

Hình ảnh Vivint Solar trong Unsplash

Dầu mỏ và than đá là những nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi, nhưng vô cùng ô nhiễm. Do đó, tìm cách hợp nhất hiệu quả năng lượng và tác động thấp trên hành tinh, việc sử dụng năng lượng tái tạo ngày càng được quan tâm. Trong môi trường này, năng lượng mặt trời đã trở nên nổi bật và đang ngày càng được khám phá nhiều hơn, cho cả lĩnh vực sản xuất kinh doanh và trong các hệ thống dân cư.

Năng lượng mặt trời là gì?

Năng lượng mặt trời là năng lượng điện từ có nguồn là mặt trời. Vì lý do này, nó được coi là một nguồn năng lượng sạch và bền vững, không tạo ra chất thải vượt quá các thành phần bộ và cũng mang lại lợi ích môi trường về giảm phát thải khí nhà kính.

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.

Hai hệ thống được sử dụng để sản xuất năng lượng điện: heli nhiệt, trong đó bức xạ đầu tiên được chuyển đổi thành nhiệt năng và sau đó thành năng lượng điện (được sử dụng chủ yếu trong các nhà máy điện và do đó sẽ không được thảo luận); và quang điện, trong đó bức xạ mặt trời được chuyển trực tiếp thành năng lượng điện. Đến lượt nó, năng lượng nhiệt mặt trời thu được thông qua việc thu nhận bức xạ điện từ, sau đó là sự biến đổi của nó thành nhiệt, nghĩa là, thành nhiệt năng. Với điều này, nó cung cấp nước nóng trong các hệ thống dân cư, tòa nhà và thương mại.

Dưới đây bạn có thể tìm thấy tóm tắt về các đặc điểm và sự khác biệt giữa hai loại năng lượng mặt trời chính cho gia đình: quang năng và nhiệt năng.

Quang điện

Khái niệm quang năng là sự tạo ra năng lượng điện theo một cách khác thường, tức là thông qua bức xạ mặt trời mà không cần phải trải qua giai đoạn nhiệt năng.

Cũng như trong hệ thống quang nhiệt, trong hệ thống năng lượng mặt trời quang điện có một số mô hình bộ thu (hoặc tấm pin mặt trời) có hiệu suất năng lượng lớn hơn hoặc thấp hơn. Phổ biến nhất là đơn tinh thể, đa tinh thể và màng mỏng.

Các thành phần chính của hệ thống năng lượng quang điện là các tấm pin, cấu trúc hỗ trợ, bộ điều khiển điện tích, bộ biến tần và pin.

Hãy nhớ đảm bảo rằng các thành phần được sử dụng được chứng nhận bởi Viện Đo lường, Chất lượng và Công nghệ Quốc gia (Inmetro), cơ quan đã thực hiện Pháp lệnh số 357 vào năm 2014, với mục tiêu thiết lập các quy tắc cho thiết bị phát quang điện.

Thời gian hoàn vốn có thể thay đổi và phụ thuộc vào lượng năng lượng mà tài sản yêu cầu. Mặc dù vậy, lợi thế của hệ thống gia đình liên quan đến việc người dùng có thể tiết kiệm được bao nhiêu: một khi đạt đến thời gian hoàn vốn, hóa đơn năng lượng sẽ không cần phải thanh toán nữa.

Làm thế nào nó hoạt động?

Tấm pin mặt trời hoặc tấm pin là hệ thống tạo ra năng lượng vi mô bao gồm các tế bào quang điện. Một tập hợp các tấm tạo thành một mô-đun năng lượng mặt trời. Tế bào quang điện được làm từ vật liệu bán dẫn như silicon. Khi một tế bào tấm tiếp xúc với ánh sáng và thu nhận năng lượng của nó, 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 điện tử tự do được chất bán dẫn vận chuyển trong dòng chảy cho đến khi chúng bị kéo bởi một điện trường, 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 electron tự do sau đó được đưa ra khỏi pin mặt trời và sẵn sàng sử dụng làm năng lượng điện.

Không giống như hệ thống đẳng nhiệt, hệ thống quang điện không yêu cầu bức xạ mặt trời cao cho hoạt động của nó. 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 cao hơn so với những ngày bầu trời hoàn toàn mở, do hiện tượng phản xạ ánh sáng mặt trời.

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. Hiện tại, các tế bào hiệu quả nhất cung cấp hiệu suất khoảng 25%.

Hiện tại, chính phủ đang phát triển các dự án sản xuất năng lượng quang điện để đáp ứng nhu cầu năng lượng của các cộng đồng nông thôn và vùng biệt lập, theo Bộ Môi trường. Các dự án này tập trung vào các lĩnh vực như:

• Bơm cấp nước sinh hoạt;
• Thủy lợi và nuôi cá;
• Đèn đường;
• Hệ thống sử dụng tập thể (điện khí hóa trường học, trạm y tế và trung tâm cộng đồng);
• Chăm sóc tại nhà.

Ngoài ra còn có hai loại hệ thống quang điện khác nhau: hệ thống kết nối với lưới điện (trên lưới hoặc ca vat luoi) hoặc những người bị cô lập khỏi mạng (ngoài lưới hoặc tự kinh doanh). Một trong những điểm khác biệt chính giữa chúng là thành phần của bộ, vì bộ đầu tiên không có thiết bị lưu trữ năng lượng, tức là nó không yêu cầu sử dụng pin và bộ điều khiển sạc. Một điểm khác biệt quan trọng giữa chúng là cái đầu tiên cần được kết nối với mạng phân phối điện thông thường, trong khi cái thứ hai có thể được lắp đặt ở những vùng xa hơn.

Đối với các hệ thống nối lưới, Luật 10.438 / 02 cung cấp lợi ích kinh tế dưới dạng tín dụng năng lượng cho những người sản xuất, tại nhà riêng của họ, nhiều năng lượng hơn mức họ yêu cầu, tức là tiết kiệm ngay lập tức số tiền liên quan đến việc thanh toán. của hóa đơn tiền điện cho những tháng nơi cư trú tạo ra ít năng lượng hơn mức cần thiết.

Thật không may, vẫn còn rất ít các ưu đãi và dòng tài chính cho loại năng lượng này ở Brazil, vốn vẫn khó tiếp cận và ít khả năng ứng dụng. Dự kiến, với sự tăng trưởng trong tiêu thụ các hệ thống năng lượng quang điện, các biện pháp khuyến khích áp dụng và dễ tiếp cận hơn đối với nhà ở thông thường sẽ xuất hiện.

Khai thác nhiệt

Một cách khác để tận dụng bức xạ mặt trời là sưởi ấm bằng nhiệt. Hệ thống sưởi nhiệt có thể được thực hiện thông qua một quá trình hấp thụ ánh sáng mặt trời của các tấm thu, thường được lắp đặt trên mái của các tòa nhà, chung cư và nhà ở.

Do tỷ lệ bức xạ mặt trời trên bề mặt trái đất thấp, nên cần lắp đặt các tấm thu vài mét vuông. Mỗi mô hình bộ thu (có thể là kế hoạch mở, đóng hoặc hình ống chân không) có hiệu suất năng lượng đặc trưng và có thể làm nóng nước đến nhiệt độ cụ thể. Do đó, luôn có một mô hình phù hợp hơn, tùy thuộc vào mục đích sử dụng của nước nóng (có thể dùng cho bồn tắm, bể bơi, sưởi ấm không gian, v.v.).

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 lĩnh vực thương mại, chẳng hạn như các tòa nhà công cộng, bệnh viện, nhà hàng, khách sạn và các công ty khác.

Thời gian hoàn vốn của khoản đầu tư vào năng lượng nhiệt mặt trời có xu hướng thay đổi, thường trong khoảng từ 18 đến 36 tháng. Tuổi thọ hữu ích của máy sưởi năng lượng mặt trời được ước tính là khoảng 240 tháng, làm cho hệ thống rất thuận lợi và tiết kiệm.

Làm thế nào nó hoạt động?

Nguyên lý hoạt động của việc sử dụng nhiệt rất đơn giản: bề mặt của bảng điều khiển có các cánh tản nhiệt bằng đồng hoặc nhôm, thường được sơn màu tối để hấp thụ bức xạ mặt trời tốt hơn. Do đó, những cánh tản nhiệt này thu nhận bức xạ mặt trời và biến nó thành nhiệt. Nhiệt được hấp thụ bởi chất lỏng có bên trong các tấm (thường là nước), sau đó được vận chuyển bằng cách bơm qua các đường ống cách nhiệt, cho đến khi nó đến bể chứa nước nóng (bể chứa nhiệt hoặc nồi hơi).

Bình chứa nước nóng được làm bằng vật liệu cách nhiệt, ngăn nước làm mát và cho phép cung cấp nước ở nhiệt độ dễ chịu ngay cả trong thời gian không có nắng.

Ưu và nhược điểm của năng lượng mặt trời là gì?

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. Ngoài ra, năng lượng mặt trời có khả năng lắp đặt nhanh chóng, nhanh chóng và hệ thống hoàn toàn im lặng.

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. Dựa theo Hội đồng Công trình Xanh (GBC Brasil), một lợi thế khác của việc lắp đặt năng lượng mặt trời là định giá bất động sản (bất động sản bền vững lên đến 30%).

Trong trường hợp của năng lượng quang điện, nhược điểm thường được đề cập nhất là việc thực hiện nó, vẫn còn tương đối tốn kém. Ngoài chi phí, còn có hiệu quả 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 của hệ thống quang điện là tác động xã hội và môi trường gây ra bởi nguyên liệu thường được sử dụng trong sản xuất 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 làm việc tốt cho người lao động để tránh tai nạn lao động và sự phát triển của bệnh tật. 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 độc tính; 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 nước sản xuất lớn silicon kim loại, công nghệ tinh chế silicon ở cấp độ mặt trời vẫn đang trong giai đoạn phát triển. 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, với việc giảm giá chỉ khi có sự hợp tác giữa khu vực nhà nước và tư nhân, và đầu tư vào nghiên cứu để cải tiến công nghệ trong toàn bộ quá trình sản xuất.