Energia słoneczna – czym jest i jak powstaje energia słoneczna?

Jednym z najbardziej obiecujących i najbogatszych odnawialnych źródeł energii jest energia słoneczna. Słońce w minutę dostarcza Ziemi tyle energii, ile zużywa się na niej w ciągu roku, z kolei w przeciągu pół roku dostarcza ilość energii równą ilości dostarczanej przez naturalne zasoby. Oznacza to, że w energii słonecznej tkwi duży potencjał, a zastosowanie jej w energetyce niesie za sobą mnóstwo korzyści.

 

Obecnie zapotrzebowanie na energię pokrywają paliwa kopalne takie jak węgiel, gaz ziemny czy ropa naftowa. Wiadomo jednak, że paliwa kopalne powstają przez kilkadziesiąt lub kilkaset milionów lat, więc ich zasoby prędzej czy później się skończą. Aby być przygotowanym na ten moment, trwają poszukiwania źródeł energii, które staną się alternatywą dla paliw kopalnych. Jednym z rozwiązań jest energia pochodząca ze słońca.

 

Energia słoneczna – czym jest?

 

Na drodze procesów termojądrowych przemiany wodoru w hel słońce wytwarza energię, która w postaci promieniowania słonecznego dociera do Ziemi. Nie da się jednak wykorzystać całej energii wyprodukowanej przez słońce, gdyż 20% jest odbijane, a 40% rozpraszane w atmosferze. Jedynie pozostałe 40% energii słonecznej dociera do powierzchni Ziemi i może być wykorzystane do produkcji energii elektrycznej lub cieplnej.

Jest jednak pewien problem – oświetlenie powierzchni Ziemi przez słońce nie jest równomierne. Wszystko przez kształt naszej planety, który nie jest okrągły, lecz eliptyczny, przez co natężenie i intensywność promieniowania słonecznego w zależności od miejsca jest różna. Ponadto oświetlenie zależy od szerokości geograficznej, pory roku i dnia.

 

Jak powstaje energia słoneczna?

 

Energia słoneczna powstaje przy wykorzystaniu energii promieniowania słonecznego, ale nie w sposób bezpośredni, lecz poprzez tzw. konwersję fotowoltaiczną. W praktyce energię pochodzącą ze słońca wykorzystuje się na dwa sposoby:

• zamieniana jest w energię elektryczną,
• zamieniana jest w ciepło.

Zamiana energii słonecznej w elektryczność odbywa się jednak przy wykorzystaniu innej instalacji niż w przypadku zamiany energii słonecznej w ciepło.

 

Zamiana energii słonecznej na energię cieplną

 

Do konwersji energii słonecznej na energię cieplną wykorzystuje się kolektory słoneczne, które nazywane są też panelami słonecznymi. Kolektory słoneczne wychwytują energię ze słońca i zamieniają ją w ciepło. W najlepszym wypadku sprawność konwersji energii słonecznej sięgać może 90%, więc jest to bardzo dużo. Do czego można wykorzystać kolektory słoneczne? Najczęściej służą do podgrzewania wody w obiektach mieszkalnych, na basenach, w budynkach przemysłowych i w przedsiębiorstwach. Często wspomagają też ogrzewanie różnego typu obiektów.

 

Zamiana energii słonecznej na energię elektryczną

 

Energię słoneczną na energię elektryczną zamieniają panele fotowoltaiczne, czyli tzw. fotowoltaiki. Fotowoltaiki wychwytują energię słoneczną i konwertują ją w elektryczność. Wykorzystywane są do zasilania m.in.:

• sygnalizacji drogowej,
• systemów zasilania awaryjnego,
• maszyn,
• obiektów mieszkalnych.

Produkowana przez fotowoltaiki energia pobierana jest wtedy, gdy jest potrzebna. Oznacza to, że dzięki nim można się częściowo uniezależnić od zewnętrznych dostawców energii.

 

Zalety i wady energii słonecznej

 

Energia słoneczna tak jak i pozostałe źródła energii odnawialnej ma zarówno zalety, jak i wady. Jeśli chodzi o zalety – słońce oferuje nieograniczone zasoby energii. Korzystanie z energii słonecznej nie niesie za sobą żadnych negatywnych konsekwencji dla środowiska, koszty tego są stosunkowo niskie, a dostęp do energii jest powszechny. Kolejnym plusem jest możliwość bezpośredniej konwersji na inne formy energii.

Wysokie koszty samej instalacji systemów solarnych są jednak dużą wadą. Oczywiście odbiorcy indywidualni mogą liczyć na dofinansowanie, nie są to jednak duże kwoty, dlatego mało kogo stać na takie rozwiązanie. Dodatkowo nawet jeśli zdecydujemy się na system solarny, nie da się uniezależnić się od innych źródeł dostaw energii elektrycznej. W praktyce funkcjonalność systemu zależna jest od czynników atmosferycznych.

 

Elektrownie słoneczne w Polsce i na świecie

 

Fotowoltaika jest jednym z najprężniej rozwijających się sektorów odnawialnych źródeł energii w Polsce i na świecie. Jak wynika z raportu dotyczącego rynku fotowoltaicznego w Polsce przygotowanego przez Instytut Energetyki Odnawialnej, pod koniec 2018 roku łączna moc zainstalowana w fotowoltaice wynosiła u nas około 500 MW. Pół roku później liczba ta przekroczyła 700 MW, co oznacza 140% wzrost. Już teraz Polska jest w czołówce krajów UE pod względem rocznych przyrostów nowych mocy fotowoltaicznych. Szacuje się, że nasza pozycja wkrótce będzie jeszcze lepsza.

 

Wśród 5 największych elektrowni fotowoltaicznych na świecie wymienić można:

• Charanka Solar park (Indie),
• Topaz Solar Farm (Kalifornia),
• Longyangxia (Chiny),
• Agua Caliente Solar Project (Arizona),
• Desert Sunlight Solar Farm (Kalifornia).