O ile nie żyłeś pod kamieniem przez ostatnie 30 lat, prawdopodobnie słyszałeś o energii słonecznej. Pomimo tego, że jest to wiodąca technologia czystej energii, wciąż istnieje wiele tajemnic związanych z instalacją paneli słonecznych.
Czym jest energia słoneczna? Czy potrzebna jest bateria? Jak w ogóle działa energia słoneczna? Omówiliśmy podstawy energii słonecznej, aby odpowiedzieć na Twoje pytania i lepiej zrozumieć to coraz bardziej popularne źródło energii.
Jak działa energia słoneczna?
Energia słoneczna może zasilać wszystko, co może zasilać energia elektryczna wytwarzana z paliw kopalnych, tylko bez całej winy i brudnych emisji.
Istnieją dwie kluczowe rzeczy, aby zrozumieć, jak działa energia słoneczna:
- 1. Jak panele słoneczne generują energię elektryczną?
- Energia słoneczna jest wytwarzana dzięki zjawisku zwanemu efektem fotowoltaicznym. Jeśli kiedykolwiek spojrzałeś na panel słoneczny, prawdopodobnie zauważyłeś, że składa się on z wielu małych kwadratów. Kwadraty te nazywane są ogniwami słonecznymi, ogniwami fotowoltaicznymi lub ogniwami PV.
- Prawie wszystkie panele słoneczne, które widzisz, są wykonane z krzemowych ogniw słonecznych. Każde ogniwo ma warstwę ujemną z dodatkowymi elektronami i warstwę dodatnią, która ma miejsce dla tych elektronów. Gdy światło słoneczne uderza w warstwę ujemną, elektrony są wybijane i zaczynają przemieszczać się do warstwy dodatniej. Przepływ elektronów to energia słoneczna!
- Jak wykorzystywana jest energia słoneczna?
- Panele słoneczne wytwarzają prąd stały (DC). Większość domów nie może korzystać z prądu stałego, więc musi on zostać przekształcony w prąd zmienny. Właśnie w tym miejscu pojawiają się inwertery solarne – prąd stały wytwarzany przez panele słoneczne jest przesyłany do inwertera solarnego, gdzie jest przekształcany w prąd przemienny.
- Prąd zmienny może być następnie wykorzystywany przez urządzenia domowe, takie jak lodówka, oświetlenie i telewizor!
Historia energii słonecznej
Energia słoneczna istnieje znacznie dłużej niż myślisz. Pierwsze ogniwo słoneczne zostało wynalezione we Francji w 1839 roku! Cztery dekady później, w 1883 roku, pierwszy panel słoneczny został stworzony z płytek selenowych i został wzniesiony na dachu Nowego Jorku ze współczynnikiem konwersji energii wynoszącym zaledwie 1%.
Następnie w Stanach Zjednoczonych powstało kilka patentów na ogniwa słoneczne i panele słoneczne, przy czym patent na panele słoneczne należał do Nikoli Tesli. W 1905 roku Albert Einstein opublikował artykuł opisujący teorię „efektu fotoelektrycznego”, za który 17 lat później otrzymał Nagrodę Nobla.
Następnie, w 1954 roku, krzemowe ogniwo słoneczne, którego używamy dzisiaj, zostało wynalezione w stanie New Jersey. Zmieniło to zasady gry, jeśli chodzi o energię słoneczną, ponieważ krzemowe ogniwa słoneczne mogły przetwarzać energię elektryczną znacznie wydajniej niż selenowe ogniwa słoneczne używane w przeszłości.
Od tego czasu branża energii słonecznej ewoluowała i stała się tym, co znamy dzisiaj. Obecnie w Stanach Zjednoczonych zainstalowanych jest ponad 2 miliony paneli słonecznych, a do 2023 roku liczba ta ma się podwoić.
Rodzaje systemów energii słonecznej
Energia słoneczna może być wykorzystywana na kilka różnych sposobów. Istnieją słoneczne źródła energii cieplnej, takie jak systemy skoncentrowanej energii słonecznej, słoneczne systemy gotowania i słoneczne systemy ciepłej wody użytkowej, które wychwytują ciepło słoneczne do wykorzystania.
To, co prawdopodobnie przychodzi na myśl, gdy myślisz o energii słonecznej, to panele słoneczne, które są fotowoltaicznymi systemami solarnymi.
Większość domowych systemów zasilania energią słoneczną to fotowoltaiczne systemy solarne, które należą do jednej z trzech kategorii:
1. Systemy solarne podłączone do sieci
Większość dzisiejszych systemów paneli słonecznych to systemy podłączone do sieci, w których system paneli słonecznych jest podłączony do sieci energetycznej. Twój dom będzie korzystał z energii słonecznej generowanej przez panele. Jeśli panele wytwarzają więcej energii elektrycznej niż potrzebuje dom, nadwyżka energii elektrycznej zostanie przesłana do sieci.
W większości stanów otrzymujesz pewnego rodzaju rekompensatę za wysyłanie energii elektrycznej do zakładu energetycznego za pośrednictwem pomiaru netto, ale dokładna kwota zależy od zakładu energetycznego. Ponieważ Twój dom jest nadal podłączony do sieci, możesz korzystać z energii z zakładu energetycznego, gdy panele słoneczne nie wytwarzają wystarczającej ilości energii elektrycznej, aby pokryć Twoje potrzeby energetyczne.
Systemy podłączone do sieci są nie tylko najpopularniejszym typem domowych systemów fotowoltaicznych, ale są one również najtańsze, ponieważ nie wiążą się z dodatkowymi kosztami sprzętu do magazynowania. Tak więc, jeśli masz ograniczony budżet, twoje przedsiębiorstwo energetyczne oferuje dobry program pomiaru netto lub jeśli sieć jest niezawodna w twojej okolicy, to system solarny podłączony do sieci jest prawdopodobnie najlepszą opcją.
2. Systemy solarne plus magazynowanie
Systemy solarne plus magazynowanie, czasami określane jako systemy hybrydowe, to systemy paneli słonecznych, które są podłączone zarówno do sieci, jak i do lokalnego systemu magazynowania energii słonecznej, zazwyczaj baterii słonecznej. W ciągu dnia panele słoneczne zasilają dom tak samo, jak w przypadku systemu podłączonego do sieci.
Gdy wytwarzasz więcej energii słonecznej niż potrzebuje Twój dom, energia ta jest przesyłana do akumulatora zamiast z powrotem do sieci. Zmagazynowaną energię można następnie wykorzystać, gdy panele nie wytwarzają wystarczającej ilości energii elektrycznej, aby zaspokoić potrzeby energetyczne, zmniejszając ilość energii elektrycznej pobieranej z sieci.
Czy potrzebuję baterii słonecznej?
Łączenie paneli słonecznych z bateriami słonecznymi staje się coraz bardziej popularne, ale nie oznacza to, że koniecznie trzeba je kupować. W rzeczywistości większość właścicieli domów w Stanach Zjednoczonych nie musi martwić się o instalację baterii słonecznej w swoim systemie zasilania energią słoneczną. Baterie słoneczne są w tym momencie bardziej luksusem niż koniecznością, głównie dlatego, że mogą one zwiększyć koszty instalacji solarnej o ponad 10 000 USD, nie oszczędzając przy tym dużo więcej pieniędzy.
Istnieją jednak przypadki, w których baterie słoneczne mogą się przydać. Na przykład, jeśli mieszkasz w miejscu, w którym sieć energetyczna jest zawodna i często dochodzi do przerw w dostawie prądu, jak w Kalifornii, posiadanie zapasowej baterii słonecznej może być dobrym pomysłem. Baterie słoneczne mogą być również opłacalne, jeśli zakład energetyczny lub stan oferuje duże zachęty do instalowania magazynów energii.
3. Systemy energii słonecznej poza siecią
Systemy fotowoltaiczne off-grid są dokładnie tym, na co wyglądają – systemami fotowoltaicznymi, które w ogóle nie są podłączone do sieci elektrycznej. Jeśli masz łatwy dostęp do sieci w swojej okolicy, przejście na system off-grid nie ma większego sensu.
Po pierwsze, systemy fotowoltaiczne off-grid są drogie. Potrzeba więcej paneli słonecznych i dużej ilości akumulatorów, aby móc pokryć całe zużycie energii, co nie jest tanie. Ponadto, być może będziesz musiał dokonać poważnych zmian w stylu życia, aby upewnić się, że nie zużywasz zbyt dużo energii elektrycznej.
Energia słoneczna jest odnawialnym źródłem energii
Energia słoneczna pozwala nie tylko obniżyć rachunki za prąd, ale także zmniejszyć emisję dwutlenku węgla. Panele słoneczne nie uwalniają żadnych nieprzyjemnych emisji dwutlenku węgla ani innych zanieczyszczeń powietrza, które wytwarzają paliwa kopalne podczas generowania energii elektrycznej.
Nie będziemy cię okłamywać: produkcja modułów fotowoltaicznych i innych technologii solarnych wiąże się z pewnymi emisjami, podobnie jak w przypadku każdego innego produktu wytwarzanego na naszej planecie. Emisje związane z produkcją paneli słonecznych są prawie nieistotne w porównaniu z tym, ile emisji powstaje podczas wytwarzania energii elektrycznej z paliw kopalnych.
Jednak sama energia słoneczna jest czystą energią. Nie ma absolutnie żadnych emisji, gdy panel słoneczny wytwarza energię elektryczną. Z drugiej strony, elektrownie wykorzystujące paliwa kopalne nadal spalają i uwalniają gazy cieplarniane z każdą wyprodukowaną kilowatogodziną energii elektrycznej.