13 Vantaggi e svantaggi dell'energia solare

Parliamo del vantaggi e svantaggi dell'energia solare, che rappresenta un'alternativa molto attraente all'uso di combustibili fossili poiché ha la particolarità di essere un'energia pulita, silenziosa e rinnovabile. Tuttavia, ha ancora molte limitazioni come bassa efficienza e bassa potenza che viene generata in tutto il mondo.

L'uso dell'energia solare è antico quanto la storia umana. Tuttavia, lo sviluppo dei pannelli solari iniziò nel 1839 quando Becquerel scoprì per la prima volta l'effetto fotovoltaico.

Più tardi nel 1877, l'effetto fotovoltaico sul selenio solido fu osservato da Adams e Day. Fu fino al 1883, quando Fritz sviluppò la prima cella fotovoltaica con un'efficienza inferiore all'1% (Singh, 2013).

Oggi i pannelli solari sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, dalla generazione di energia residenziale sui tetti, alla generazione di energia di media scala negli impianti solari (Jacobson e Delucchi, 2011).

Tuttavia, tra i diversi tipi di risorse energetiche rinnovabili, l'energia solare è la meno utilizzata, poiché fornisce solo circa lo 0,1% del consumo energetico mondiale, che corrisponde allo 0,00001% della radiazione solare disponibile (Chen, 2011).

Il sole è la risorsa energetica più abbondante disponibile per la società umana. Ed è che se solo il 50% della luce solare dello Stato del New Mexico fosse trasformata in energia utilizzabile, potrebbe soddisfare tutti i bisogni energetici degli Stati Uniti.

Come risultato di un'intensa attività di ricerca e sviluppo, l'uso dell'energia solare, in particolare lo sviluppo di pannelli solari, sta godendo di progressi sorprendentemente rapidi. Pertanto, è ragionevole aspettarsi che nella seconda metà del XXI secolo l'energia solare diventerà la principale fonte di energia, superando tutte le risorse energetiche a combustibili fossili (Chen, 2011).

vantaggio

1- Energia pulita

L'attrazione principale dei sistemi di pannelli solari (pannelli fotovoltaici) è che producono energia elettrica senza danneggiare l'ambiente, trasformando direttamente una fonte di energia libera e inesauribile come l'energia solare in elettricità.

Le diverse forme di energia solare sono il calore solare, l'energia solare fotovoltaica e l'energia solare termica; questi offrono una risorsa energetica rispettosa del clima e molto abbondante per l'umanità (Singh, 2013).

Inoltre, l'energia solare ha il potenziale per svolgere un ruolo molto importante nella riduzione delle emissioni di gas serra, dal momento che circa due terzi delle emissioni di CO2 da combustibili fossili sono associati alla generazione, al riscaldamento e ai trasporti di elettricità.

Se queste attività fossero sostituite dall'energia solare, verrebbero prodotte emissioni di CO2 molto basse (MIT, 2005). I pannelli solari generano CO2 solo nel processo di elaborazione, una volta installati non contaminano più, inoltre, la produzione di energia è silenziosa e non emette rifiuti pericolosi.

2- Energia rinnovabile

Con la diminuzione della fornitura globale di combustibili fossili, c'è un grande bisogno di fonti di energia rinnovabile pulite ed economiche per soddisfare le crescenti richieste di energia.

La luce solare è la più grande fonte di energia disponibile. Fornisce alla Terra più energia in 1 ora di quanto viene consumato sul pianeta in un anno intero (Barlev et al, 2011). Per questo motivo, l'energia solare fotovoltaica può e dovrebbe svolgere un ruolo importante all'interno di un sistema energetico sostenibile del futuro.

L'energia solare, insieme all'energia eolica, sono le attività rinnovabili che sono cresciute di più negli ultimi anni.

3- Autonomia

I sistemi di energia solare sono caratterizzati dalla loro autonomia, non richiedono un cablaggio completo, dal momento che è possibile spostare l'installazione dove è richiesta l'energia.

Ad esempio, potremmo installare direttamente abbastanza pannelli solari nella nostra casa e non avremmo più bisogno di quella della rete elettrica urbana per ottenere la nostra energia elettrica.

Per questo motivo, l'energia solare fotovoltaica è una delle tecnologie chiave per generare elettricità decentralizzata per le case in tutto il mondo, e insieme ad altri sistemi di energia rinnovabile rappresentano un'opzione eccellente nelle aree remote per produrre livelli di energia bassi o medi. ,

4- Richiede poca manutenzione e una lunga durata

Un altro vantaggio è che i pannelli solari richiedono pochissima manutenzione per funzionare, dal momento che una volta installati possono trascorrere lunghi periodi di funzionamento senza supervisione; di volta in volta i pannelli devono essere puliti in modo che la polvere accumulata non impedisca il passaggio della luce.

Inoltre, la vita utile dei pannelli è molto alta, il che significa che, nonostante il suo costo, vale la pena investire in questa tecnologia.

5- È modulare

Grazie al fatto che l'energia solare è modulare, possiamo usarla per uso personale. È possibile iniziare con l'installazione di un pannello solare e aumentare la capacità di energia nel tempo.

In questo modo il sistema di pannelli solari può essere grande o piccolo in base alle esigenze di ogni persona. L'impianto fotovoltaico può variare ampiamente in termini di dimensioni e applicazioni, da orologi da polso o calcolatori a edifici remoti o veicoli spaziali

I tipi di moduli solari sono policristallini, monocritaline, strati sottili e tappeti solari, ogni tipo di modulo è caratterizzato da differenze nella forma delle sue celle.

L'efficienza di un modulo fotovoltaico dipende dal numero di pannelli solari e dall'area che coprono all'interno del pannello, maggiore è l'area coperta dal pannello solare, maggiore sarà l'energia generata.

6- Varietà di applicazioni

L'uso dell'energia solare è generalmente diviso in due aree principali, quella termica e quella solare. Il primo utilizza il sole come fonte diretta di energia termica ed è più comunemente usato per fornire acqua calda a case e piscine.

Il sistema di energia solare cerca di convertire la luce solare direttamente in elettricità attraverso un processo noto come fotovoltaico. Può essere utilizzato per applicazioni di veicoli solari e sistemi solari per uso domestico di energia elettrica (Singh, 2013).

7- Sempre più accessibile

Le tecnologie associate ai sistemi di energia solare non sono ancora completamente stabilite, quindi il prezzo di un'unità di energia generata da un impianto fotovoltaico è maggiore del costo dell'energia convenzionale fornita alle aree urbane.

Tuttavia, attualmente i costi per l'energia solare stanno diminuendo ei mercati si stanno espandendo per facilitare una maggiore produzione di energia e maggiori progressi tecnologici. Inoltre, i costi dovrebbero continuare a diminuire (Singh, 2013).

La fornitura di energia elettrica alle aree più remote delle città viene effettuata sempre più economicamente con l'energia solare fotovoltaica, dal momento che è più semplice con la caduta dei prezzi dei sistemi fotovoltaici. Tutto ciò implica un ruolo promettente per i sistemi di energia solare nel prossimo futuro.

8- Miglioramenti tecnologici

I recenti e continui miglioramenti nelle tecnologie di generazione di solare termico, insieme alla necessità di maggiori fonti di energia rinnovabile, hanno aumentato l'interesse a concentrare l'energia solare termica. Un vantaggio è che può immagazzinare il calore e rendere l'energia semi-disponibile.

Sistemi di energia solare concentrati utilizzano specchi o lenti riflettenti per focalizzare la luce del sole su un fluido per riscaldarlo a una temperatura elevata.

Il fluido riscaldato scorre dal collettore a un motore termico nel quale una parte del calore viene convertita in elettricità. Alcuni tipi di energia solare concentrata consentono di conservare il calore per molte ore in modo che l'elettricità possa essere prodotta di notte (Jacobson e Delucchi, 2011).

L'energia termica immagazzinata può consentire alla generazione di elettricità di estendersi a periodi senza risorse solari e di fornire energia di riserva durante i periodi di ridotta luce solare che può essere causata dalla copertura nuvolosa.

Il supporto di memorizzazione è in genere un sale fuso, che ha un'efficienza di archiviazione estremamente elevata nei sistemi di dimostrazione. (Sioshansi e Denholm, 2010).

svantaggi

9- Non molto efficiente

La maggior parte delle celle fotovoltaiche sul mercato sono realizzate in silicio e possono essere principalmente monocristalline o policristalline. Le prime sono celle fatte con fogli molto sottili tagliati da un singolo cristallo di silicio.

Le policristalline sono cellule costituite da un blocco di cristalli di silicio. L'efficienza di entrambi i tipi di cellule è mantenuta tra il 12% e il 17% (Hernández et al, 2015). Ciò significa che la maggior parte dell'energia solare viene sprecata.

L'efficienza dell'energia solare dipende principalmente dai pannelli fotovoltaici che generano elettricità.

Tuttavia, tutti gli elementi del sistema solare contribuiscono alla sua efficienza, l'energia viene convertita dal sole attraverso la matrice fotovoltaica, i regolatori, la batteria, il cablaggio e l'inverter per fornire il carico di corrente alternata. In generale, i sistemi di qualità inferiore hanno un'efficienza inferiore (Singh, 2013).

Anche le condizioni climatiche influenzano l'efficienza, che dipende dal livello di radiazione solare e dalla temperatura. Ad esempio, una nuvola che passa sopra una porzione di celle solari o sopra un sottomodulo ridurrà la potenza dei pannelli solari. In determinate condizioni cloud, i cambiamenti possono essere drammatici e rapidi (Singh, 2013).

10- Energia intermittente

Il fattore principale che limita l'uso dell'energia solare è il tempo. Durante la notte o nei giorni molto nuvolosi non ci sarebbe energia o sarebbe molto poco.

Inoltre, questa variazione nella produzione di energia generalmente non coincide con il modello di domanda allo stesso tempo (Delucchi e Jacobson 2011).

Per questo motivo, il sistema solare richiede un sistema di stoccaggio per poter fornire energia in assenza del sole (Singh, 2013)

11- Non è abbastanza

La capacità di generare energia dai pannelli solari è molto bassa rispetto all'attuale consumo di energia. L'energia solare rappresenta solo l'1% della produzione mondiale di energia elettrica e, in combinazione con il resto delle energie rinnovabili del mondo, raggiunge a malapena il 2% della produzione globale di energia. Tutti i piani solari del mondo producono la stessa energia di quella generata da 2 centrali a carbone.

12- Non sono le stesse regioni diverse

L'intensità di energia che può essere generata dai pannelli solari varia a seconda delle diverse regioni del pianeta, motivo per cui un progetto di un impianto solare su larga scala sarebbe molto più praticabile in alcune regioni in cui l'irradiazione solare è elevata (Figura 1). ).

Tuttavia, dipende anche dalle risorse e dalla politica di ciascun paese. Attualmente la Germania è il paese con la maggiore capacità di energia solare, con 38,2 GW, a seguito di Cina, Giappone, Stati Uniti e Italia. (Beiter, 2015).

13- Impatto ambientale

Le centrali solari su larga scala si stanno sviluppando a un ritmo rapido e vengono create per utilizzare migliaia o milioni di ettari di terreno. In termini quantitativi, le centrali elettriche solari su larga scala occupano quasi la stessa area per kWh dei cicli di vita delle centrali a carbone. (Turney e Fthenakis, 2011).

L'eliminazione delle foreste per creare spazio per l'energia solare provoca significative emissioni di CO2, circa 36 g di CO2 per kWh-1, tuttavia queste emissioni sono basse, rispetto alle emissioni di CO2 dell'elettricità a base di carbone. sono circa 1100 g di CO2 per kWh-1. (Turney e Fthenakis, 2011).

La costruzione di impianti solari su larga scala può avere un impatto sulla fauna selvatica. I progetti solari nel deserto degli Stati Uniti sudoccidentali hanno generato polemiche a causa della preoccupazione che esiste per l'alterazione dell'habitat e dell'ecosistema, per questo motivo vaste aree di terra deserta in California possono essere escluse dallo sviluppo dell'energia solare degli Stati Uniti. United (Turney e Fthenakis 2011).

riferimenti

1. Barlev, D., Vidu, R., & Stroeve, P. (2011). Innovazione nell'energia solare concentrata. Materiali a energia solare e celle solari, 95 (10), 2703-2725.
2. Beiter, P., Brown, A., Heimiller, D., Davidson, C., Denholm, P., Melius, J., ... & Porro, G. (2015). 1. Il libro dei dati sulle energie rinnovabili 2014.
3. Chen, C. Julian. (2011). Fisica dell'energia solare. ISBN 978-0-470-64780-6
4. Delucchi, M. A., & Jacobson, M. Z. (2011). Fornire tutta l'energia globale con il vento, l'acqua e l'energia solare, Parte II: Affidabilità, costi di sistema e di trasmissione e politiche. Politica energetica, 39 (3), 1170-1190.
5. Hernández, J. M., Alonso, B. D. C., Vigilia di Natale, M. C. V., e Oliver, J. S. (2015). Integrazione di sistemi solari fotovoltaici nell'edificio per uffici della ZAE in Germania. Habitat sostenibile, 2 (2), 59-72.
6. Jacobson, M. Z., & Delucchi, M. A. (2011). Fornire tutta l'energia globale con energia eolica, idrica e solare, Parte I: tecnologie, risorse energetiche, quantità e aree di infrastruttura e materiali. Politica energetica, 39 (3), 1154-1169.
7. MIT. Massachusetts Institute of Technology, (2005) The Feature of Solar Energy, uno studio Mit interdiparticolare. ISBN (978-0-928008-9-8). p. 356
8. Singh, G. K. (2013). Generazione di energia solare con tecnologia fotovoltaica (fotovoltaica): una recensione. Energia, 53, 1-13.
9. Sioshansi, R., & Denholm, P. (2010). Il valore della concentrazione di energia solare e stoccaggio di energia termica. Transazioni IEEE su energia sostenibile, 1 (3), 173-183.
10. Turney, D., & Fthenakis, V. (2011). Ambientale dall'installazione e il funzionamento di grandi centrali solari. Recensioni sull'energia rinnovabile e sostenibile, 15 (6), 3261-3270.