Verstehen Sie, was Sonnenenergie ist, kennen Sie die Unterschiede der einzelnen Typen und wissen Sie, welche am vorteilhaftesten ist
Was ist Sonnenenergie?
Sonnenenergie ist elektromagnetische Energie, deren Quelle die Sonne ist. Es kann in thermische oder elektrische Energie umgewandelt und für verschiedene Zwecke eingesetzt werden. Die beiden Hauptnutzungsmöglichkeiten von Solarenergie sind die Erzeugung von elektrischer Energie und die solare Warmwasserbereitung.
Zur Erzeugung elektrischer Energie werden zwei Systeme verwendet: das heliothermische, bei dem die Bestrahlung zuerst in Wärmeenergie und später in elektrische Energie umgewandelt wird; und Photovoltaik, bei der Sonnenstrahlung direkt in elektrische Energie umgewandelt wird.
Heliotherme Energie oder konzentrierte Sonnenenergie (CSP)
Nach Angaben des Ministeriums für Bergbau und Energie basiert Brasilien zu etwa 70% auf elektrischer Energie, und in jüngerer Zeit haben andere Energiequellen wie Biomasse, Wind und Atomkraft Anreize erhalten.
- Was ist Wasserkraft?
Angesichts ungünstiger hydrologischer Bedingungen mit zunehmend längeren Dürreperioden bietet sich die heliotherme Energie als Alternative an. Dies gilt umso mehr, wenn man bedenkt, dass Dürreperioden aufgrund geringer Wolkeninterferenz und intensiverer Sonneneinstrahlung mit einem erhöhten Sonnenpotential verbunden sind.
Es gibt verschiedene Arten von Kollektoren, und die Auswahl des geeigneten Typs hängt von der Anwendung ab. Die am häufigsten verwendeten sind: der Parabolzylinder, der zentrale Turm und die Parabolscheibe.
Wie es funktioniert?
Heliothermische Sonnenenergiekollektoren sind Geräte, die Sonnenstrahlung erfassen und in Wärme umwandeln und diese Wärme auf eine Flüssigkeit (Luft, Wasser oder Öl im Allgemeinen) übertragen. Die Kollektoren haben eine reflektierende Oberfläche, die die direkte Strahlung auf einen Fokus lenkt, an dem sich ein Empfänger befindet. Sobald die Wärme absorbiert wurde, fließt die Flüssigkeit durch den Empfänger.
Photovoltaik Solarenergie
Photovoltaische Sonnenenergie ist eine Energie, bei der Sonnenstrahlung direkt in elektrische Energie umgewandelt wird, ohne die thermische Energiephase zu durchlaufen (wie dies im heliothermischen System der Fall wäre).
Wie es funktioniert?
Photovoltaikzellen (oder Solarzellen) werden aus Halbleitermaterialien (normalerweise Silizium) hergestellt. Wenn die Zelle Licht ausgesetzt wird, absorbiert ein Teil der Elektronen im beleuchteten Material Photonen (im Sonnenlicht vorhandene Energieteilchen).
Die freien Elektronen werden vom Halbleiter transportiert, bis sie von einem elektrischen Feld gezogen werden. Dieses elektrische Feld wird in dem Bereich gebildet, in dem sich die Materialien verbinden, aufgrund eines Unterschieds im elektrischen Potential zwischen diesen Halbleitermaterialien. Die freien Elektronen werden aus den Solarzellen entnommen und stehen in Form von elektrischer Energie zur Verfügung.
Im Gegensatz zur heliothermischen Anlage benötigt die Photovoltaikanlage keine hohe Sonneneinstrahlung, um zu funktionieren. Die erzeugte Energiemenge hängt jedoch von der Dichte der Wolken ab, so dass eine geringe Anzahl von Wolken im Vergleich zu vollständig geöffneten Tagen zu einer geringeren Stromerzeugung führen kann.
Die Umwandlungseffizienz wird durch den Anteil der Sonnenstrahlung auf der Zelloberfläche gemessen, der in elektrische Energie umgewandelt wird. Typischerweise bieten die effizientesten Zellen einen Wirkungsgrad von 25%.
Nach Angaben des Umweltministeriums entwickelt die Regierung Projekte zur Erzeugung von Photovoltaik-Solarenergie, um den Energiebedarf ländlicher und isolierter Gemeinden zu decken. Diese Projekte konzentrieren sich auf einige Bereiche wie: Pumpen von Wasser für die häusliche Versorgung, Bewässerung und Fischzucht; Straßenbeleuchtung; kollektive Nutzungssysteme (Elektrifizierung von Schulen, Gesundheitszentren und Gemeindezentren); Heimpflege.
Thermische Nutzung
Eine andere Möglichkeit, Sonnenstrahlung zu nutzen, ist die thermische Erwärmung. Die thermische Erwärmung durch Sonnenenergie kann durch Absorption von Sonnenlicht durch Kollektoren erfolgen, die normalerweise auf den Dächern von Gebäuden und Häusern (sogenannte Sonnenkollektoren) installiert werden.
Da die Sonneneinstrahlung auf der Erdoberfläche gering ist, müssen einige Quadratmeter Kollektoren installiert werden.
Nach Angaben der National Electric Energy Agency (Aneel) sind für die Versorgung mit beheiztem Wasser in einer Residenz mit drei bis vier Einwohnern 4 m² Kollektoren erforderlich. Obwohl die Nachfrage nach dieser Technologie überwiegend im Wohnbereich liegt, besteht auch Interesse aus anderen Sektoren wie öffentlichen Gebäuden, Krankenhäusern, Restaurants und Hotels.
Wenn Sie an der Installation einer Solaranlage in Ihrem Haus interessiert sind, lesen Sie den Leitfaden zur Installation von Solarenergie zu Hause.
Vor- und Nachteile der Solarenergie?
Solarenergie gilt als erneuerbare und unerschöpfliche Energiequelle. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen werden bei der Stromerzeugung aus Sonnenenergie keine Schwefeldioxid (SO2), Stickoxide (NOx) und Kohlendioxid (CO2) freigesetzt - alles umweltschädliche Gase mit schädlichen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. und das trägt zur globalen Erwärmung bei.
Solarenergie hat sich auch im Vergleich zu anderen erneuerbaren Quellen wie der Hydraulik als vorteilhaft erwiesen, da sie weniger ausgedehnte Flächen als Wasserkraft benötigt.
Der Anreiz zur Solarenergie in Brasilien wird durch das Potenzial des Landes gerechtfertigt, das große Gebiete mit einfallender Sonnenstrahlung aufweist und sich in der Nähe des Äquators befindet.
Die semi-ariden Regionen im Nordosten Brasiliens sind ideal für die Erzeugung heliothermer Energie, da sie den Bedingungen hoher Sonneneinstrahlung und geringer Niederschläge gerecht werden.
Der Nachteil der heliothermischen Energie besteht jedoch darin, dass sie zwar keine so großen Flächen wie Staudämme benötigt, aber dennoch große Räume benötigt. Daher ist es wichtig, dass eine Analyse der am besten geeigneten Implantationsstelle durchgeführt wird, da die Vegetation unterdrückt wird. Darüber hinaus ist das heliothermische System, wie bereits erwähnt, nicht für alle Regionen geeignet, da es als ziemlich intermittierend angesehen wird.
Die Unabhängigkeit von hoher Bestrahlung ist ein großer Vorteil der Photovoltaikanlage, was dazu beiträgt, sie zu einer Alternative zu machen.
Bei der Photovoltaik sind die am häufigsten genannten Nachteile die hohen Implementierungskosten und der geringe Wirkungsgrad des Prozesses, der zwischen 15% und 25% liegt.
Ein weiterer äußerst wichtiger Punkt, der in der Produktionskette der Photovoltaikanlage berücksichtigt werden muss, sind die sozio-ökologischen Auswirkungen des Rohstoffs, der am häufigsten zur Herstellung von Photovoltaikzellen, Silizium, verwendet wird.
Der Siliziumabbau hat wie jede andere Bergbautätigkeit Auswirkungen auf den Boden und das Grundwasser im Fördergebiet. Darüber hinaus ist es wichtig, dass die Arbeitnehmer über gute Arbeitsbedingungen verfügen, um Arbeitsunfälle und die Entwicklung von Berufskrankheiten zu vermeiden. Die Internationale Agentur für Krebsforschung (Iarc) weist in einem Bericht darauf hin, dass kristallines Siliciumdioxid krebsartig ist und Lungenkrebs verursachen kann, wenn es chronisch eingeatmet wird.
Der Bericht des Ministeriums für Wissenschaft und Technologie weist auf zwei weitere wichtige Punkte im Zusammenhang mit der Photovoltaikanlage hin: Die Entsorgung der Module muss ordnungsgemäß entsorgt werden, da sie möglicherweise toxisch sind. Auch das Recycling von Photovoltaik-Modulen hat bisher kein zufriedenstellendes Niveau erreicht.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass trotz der Tatsache, dass Brasilien nach China der zweitgrößte Hersteller von metallischem Silizium der Welt ist, die Technologie zur Reinigung von Silizium auf Solarebene noch in der Entwicklung ist. Ein kürzlich identifiziertes Problem, insbesondere bei heliothermischen Pflanzen, ist das unbeabsichtigte Verbrennen von Vögeln, die durch die Region ziehen.
Obwohl Solarenergie erneuerbar ist und keine Gase emittiert, stößt sie dennoch auf technologische und wirtschaftliche Hindernisse. Obwohl vielversprechend, wird Solarenergie nur durch die Zusammenarbeit zwischen dem öffentlichen und dem privaten Sektor und durch Investitionen in die Forschung zur Verbesserung der Technologien, die den Produktionsprozess umfassen, von der Siliziumreinigung bis zur Entsorgung von Photovoltaikzellen, wirtschaftlich rentabel.
