Energia solară reprezintă energia radiantă, produsă în Soare ca rezultat al reacţiilor de fuziune nucleară, transmisă pe Pământ, prin spaţiu, în cuante de energie (fotoni), care interacţionează cu atmosfera şi suprafaţa Pământului, deci, energia produsă direct prin transferul energiei luminoase radiată de Soare. Poate fi folosită pentru generarea energiei electrice sau încălzirea aerului din clădiri.
Istoric
- Helioelectricitatea a apărut în 1930, odată cu dezvoltarea celulei cu oxid de cupru şi apoi cu seleniu;
- În 1954, odată cu realizarea în laboratoarele companiei Bell Telephone a primelor celule fotoelectrice cu siliciu, se întrevede posibilitatea obţinerii de energie electrică; utilizarea lor pentru alimentarea vehiculelor spaţiale au dus la progrese rapide;
- În anii 1980, tehnologia fotoelectrică terestră a progresat cu regularitate, prin punerea în funcţiune a mai multor centrale de câţiva megawaţi, prin realizarea unor produse cu consum redus (ceasuri, calculatoare de buzunar, balize radio şi meteo, pompe şi frigidere solare);
- Evoluţia tehnologiei şi a pieţei de produse fotoelectrice este în general pozitivă. Ameliorarea metodelor de fabricaţie, ca şi creşterea volumului de producţie, au condus la reducerea costurilor, producţia mondială de module fotoelectrice crescând de la 5 MWv în 1982 la 60 MWv în 1992;
- În prezent, 90% din producţia mondială de module fotoelectrice se realizează în Japonia, Statele Unite şi Europa, în special de mari companii ca Siemens, Sanyo, Kyocera, Solarex şi BP Solar, care deţin 50% din piaţa mondială. Restul de 10% al producţiei mondiale este realizat în Brazilia, India şi China, care sunt principalii producători de module fotoelectrice din ţările în curs de dezvoltare
Avantaje, limitări şi dezavantaje ale utilizării energiei solare
Energia solară este reînnoibilă şi uşor de produs, dar există câteva probleme care limitează aplicaţiile acesteia:
- soarele nu oferă energie constantă în nici un loc de pe Pământ;
- datorită rotaţiei Pământului în jurul axei sale, şi deci a alternanţei zi-noapte, lumina solară nu poate fi folosită la generarea electricităţii decât pentru un timp limitat în fiecare zi;
- existenţa zilelor noroase, când potenţialul de captare al energiei solare scade sensibil datorită ecranării Soarelui.
Nu există dezavantaje, deoarece instalaţiile solare aduc beneficii din toate punctele de vedere.
Aplicaţii
- Panourile solare produc energie electrică 9h/zi (calculul se face pe minim; iarna ziua are 9 ore). Ziua, timp de 9 ore, aceste panouri solare produc energie electrică şi, în acelaşi timp, înmagazinează energie în baterii pentru a fi folosită noaptea. Instalaţiile solare funcţionează chiar şi atunci când cerul este înnorat. De asemenea sunt rezistente la grindină (în cazul celor mai bune panouri).
- Instalaţiile solare sunt de 2 tipuri: termice şi fotovoltaice.
- Celula fotoelectrică este celula ce converteşte energia solară în energie electrică. Într-o celulă fotoelectrică nu se înmagazinează deloc energie, sub nici o formă, nici chimică, nu este deci o pilă electrică, ci un convertor instantaneu, ce nu poate furniza energie electrică în absenţa radiaţiei solare. O celulă în întuneric total se comportă ca un element pasiv.
- Instalaţiile fotovoltaice produc energie electrică gratis, cele termice ajută la economisirea gazului în proporţie de 75% pe an. O casă care are la dispoziţie ambele instalaţii solare (cu panouri fotovoltaice şi termice) este considerată "fără facturi" , energia acumulată ziua în baterii este trimisă în reţea.
Avantajele esenţiale ale sistemelor fotovoltaice sunt:
- produc energie electrică fără efecte poluante asupra mediului (reciclare completă)
- nu au componente în mişcare (fiabilitate ridicată, durata de viaţă lungă; exploatare uşoară, ieftină; tehnologie fără poluare fonică);
- produc şi consumă în acelaşi loc, pentru puteri instalate mai mici, consumabile local (pierderi de transport reduse, spaţii pentru producere şi transport reduse, nu produce modificări în mediu – energie ecologică).
Energia solară fotovoltaică se bazează pe producerea directă de electricitate prin intermediul celulelor cu siliciu. Atunci când străluceşte şi atunci când condiţiile climatice sunt favorabile, soarele furnizează o putere de 1 kW/mp. Panourile fotovoltaice permit convertirea directă în electricitate a 10 - 15% din această putere. Producţia de energie a unui astfel de panou variază odată cu creşterea sau scăderea intensităţii solare: 100 kWh/mp/an în Europa de Nord, iar în zona mediteraneană este de două ori mai mare. Un acoperiş fotovoltaic de 5x4 metri are o putere de 3kW şi produce 2 - 6 MWh/an. Dacă cei 10.000 kmp de acoperiş existenţi în Franţa ar fi utilizaţi ca generator solar, producţia ar fi de 1.000 TWh pe an, aproape dublul consumului final de electricitate în Franţa la începutul anilor 2000 (450 TWh).
Principalele obstacole în utilizarea pe scară largă a energiei solare (fotovoltaice şi termice) le reprezintă, pe de o parte disponibilul de putere furnizată, care constrânge la stocarea electricităţii pentru o funcţionare autonomă sau la utilizarea de soluţii energetice complementare, iar pe de altă parte competitivitatea economică.
De ce energie fotovoltaică în România?
Deoarece, înregistrările meteorologice evidenţiază că potenţialul solar pe teritoriul Romaniei are valori remarcabile. De asemenea, în majoritatea ţărilor dezvoltate din Europa (chiar şi în cele cu potenţial solar inferior celui din România) producerea energiei electrice pe baza energiei luminii soarelui are succes, în special în mici centrale fotovoltaice încadrate în construcţii, în regim racordat la reţea.
|
Distribuţia radiaţiei solare pe teritoriul României |
În România, energia solară este folosită în scopul producerii de energie termică pentru prepararea apei calde de consum în perioada caldă. În multe localităţi există deja case solare.
Producţia de energie fotoelectrică depinde de expunerea la Soare a locaţiei şi de temperatură, deci de situarea geografică, de anotimp şi de ora zilei: producţia este maximă la amiază (ora solară), cu cer senin. Valoarea maximă înregistrată este de aproximativ 1000 W/m² (valoare, numită "de referinţă"). Aceasta înseamnă că pentru o instalaţie de 20 m², se poate obţine o producţie zilnică de aproximativ 2,8 kWv, respectiv 5 - 8 kWh, ceea ce ar putea acoperi nevoile unei locuinţe de patru persoane.
Ţinând cont de condiţiile geografice şi meteorologice, s-a constat că energia medie variază între 2,8 kWh/m² pe zi în nordul Franţei şi 5,2 kWh/m² pe zi în sud (medii anuale).
|
