Слънчева енергия – енергия от слънцето: определение, приложения и ползи

Открийте ползите и приложенията на слънчевата енергия — възобновяема, евтина и устойчива алтернатива за електроенергия, отопление и екологични решения.

Слънчевата енергия е преобразуването на топлината, енергията, която идва от слънцето. Тя се използва от хиляди години по много различни начини от хората по целия свят. Най-старите приложения на слънчевата енергия са за отопление, готвене и сушене. Днес тя се използва и за производство на електроенергия там, където няма други източници на енергия, например на места, отдалечени от местата, където живеят хората, и в космоса.

Производството на електроенергия от слънчева енергия става все по-евтино. Тъй като Слънцето винаги излъчва топлина и светлина, слънчевата енергия може да се счита за възобновяема енергия и алтернатива на невъзобновяемите ресурси като въглищата и петрола.

Как работи слънчевата енергия

Има две основни технологии за използване на енергията от Слънцето:

• Фотоволтаични (PV) панели — преобразуват слънчевата светлина директно в електричество чрез полупроводникови клетки. Стандартната система включва панели, инвертор (който превръща постоянния ток в променлив), монтажна конструкция и често акумулаторна система за съхранение.
• Слънчеви топлинни системи — използват слънчевата топлина за производство на гореща вода, отопление или задвижване на турбини в големи централи (концентрирана слънчева енергия, CSP), при която огледала фокусират слънчевите лъчи върху работно тяло.

Основни приложения

• Битови инсталации — покривни панели за електричество и соларни бойлери за гореща вода.
• Индустриални и комерсиални сгради — големи покривни и фасадни системи, които намаляват разходите за ток и емисиите.
• Соларни ферми — наземни масиви за производство на електроенергия в големи мащаби.
• Откъснати (off‑grid) решения — системи с батерии за места без мрежово захранване и за мобилни приложения.
• Специализирани приложения — космически апарати, помпи за напояване, опресняване на вода (десалинизация) и промишлени процеси, които изискват топлина.

Ползи от слънчевата енергия

• Екологична — значително намалява емисиите на парникови газове в сравнение с изкопаемите горива.
• Възобновяем източник — слънчевата енергия е неизчерпаема в човешки мащаб и не изисква гориво.
• Икономически — намалява сметките за електроенергия; цената на PV технологиите намалява през последните десетилетия.
• Енергийна сигурност — диверсифицира доставките и намалява зависимостта от внос на горива.
• Гъвкавост — решения за всякакъв мащаб — от малка покривна система до големи централи и оф‑грид инсталации.

Предизвикателства и ограничения

• Интермитентност — производство зависи от дневния цикъл и метеорологичните условия; през нощта е нулево без съхранение.
• Съхранение на енергия — батерии, термални резервоари или други технологии са нужни за осигуряване на стабилност.
• Използване на земя — големите паркове изискват площ, което може да се комбинира с други дейности (например агроволтаика).
• Материали и рециклиране — производство и изхвърляне на панели повдига въпроси за рециклиране и енергиен баланс.

Какво да имате предвид, ако инсталирате соларна система

• Ориентация и наклон на покрива — оптимално за нашите географски ширини е южно изложение и 20°–40° ъгъл, но местните условия могат да променят това.
• Сенки — дървета, комини или други препятствия намаляват ефективността на панелите.
• Размер и потребление — проектирайте инсталацията съобразно средното дневно и годишно потребление; помислете за батерии при нужда от автономност.
• Поддръжка — периодично почистване и проверка на монтаж, кабели и инвертор намаляват риска от влошена работа.
• Финансиране и субсидии — разгледайте налични държавни и местни програми, данъчни облекчения и модели като net‑metering или договори за продажба на излишната енергия.

Тенденции и бъдеще

• Съхранение — по‑евтини и по‑ефективни батерии ще направят слънчевата енергия по‑достъпна през нощта.
• Нови материали — перовскитни клетки и тандемни структури обещават по‑висок КПД и по‑ниски разходи.
• Плаващи фотоволтаични паркове — използват водни повърхности, спестяват земя и понякога повишават добива на енергия.
• Интелигентна интеграция — смарт‑инвертори, мрежово управление и интеграция със системи за управление на търсенето и електромобили.
• Агроволтаика — комбиниране на земеделие и производство на електроенергия, което повишава ефективността на земеползването.

Заключение

Слънчевата енергия е ключов елемент от прехода към по‑чиста и по‑устойчива енергийна система. Тя предлага редица икономически и екологични ползи, но изисква умело планиране, подходящо съхранение и интеграция в мрежата. За частни домакинства и предприятия соларните решения вече са практичен избор, който може да донесе енергийна независимост и значителни спестявания при правилно реализиране.

Видове технологии

Разработени са много технологии за използване на слънчевата радиация. Някои от тези технологии използват директно слънчевата енергия (например за осигуряване на светлина, топлина и т.н.), а други произвеждат електроенергия.

Слънчеви електроцентрали

Слънчевите електроцентрали превръщат слънчевата светлина в електричество, като използват директно фотоволтаици (PV) или индиректно концентрирана слънчева енергия (CSP). Системите за концентрирана слънчева енергия използват лещи или огледала и системи за проследяване, за да фокусират голяма площ слънчева светлина в малък лъч. Фотоволтаиците преобразуват светлината в електрически ток чрез фотоелектричен ефект.

Фотоволтаици

Най-големите фотоволтаични електроцентрали в света
Фотоволтаична електроцентрала	Държава	Координати на обекта	Номинална мощност	Производство ( годишни GW-h)	Бележки и препратки
Слънчева ферма Topaz	САЩ	35°23′ с. ш. 120°4′ з. д. / 35.383° с. ш. 120.067° з. д. / 35.383; -120.067 (слънчева ферма Topaz)	500		инсталиран капацитет към юни 2019 г.
Слънчева ферма Desert Sunlight	САЩ	33°49′33″N 115°24′08″W / 33.82583°N 115.40222°W / 33.82583; -115.40222 (слънчева ферма Desert Sunlight)	500		Въведени в експлоатация през ноември 2013 г. към краен капацитет 550 MW
Соларен парк на язовир Longyangxia	Китай	36°07′20″ с. ш. 100°55′06″ и. д. / 36.12222° с. ш. 100.91833° и. д. / 36.12222; 100.91833 (Соларен парк на язовир Longyangxia)	320		Завършено през декември 2013 г.
Solar Star I и II	САЩ		309		В процес на изграждане, 579MW след завършване
Слънчево ранчо в долината на Калифорния	САЩ	35°20′ с. ш. 119°55′ з. д. / 35.333° с. ш. 119.917° з. д. / 35.333; -119.917 (California Valley Solar Ranch)	292	399	Първите 130 MW са свързани на 1 февруари 2013 г.
Проект за слънчева енергия Agua Caliente	САЩ	32°57.2′N 113°29.4′W / 32.9533°N 113.4900°W / 32.9533; -113.4900 (Agua Caliente)	290	626	завършен април 2014 г.
Слънчево ранчо в долината Антелопе	САЩ	34°46′N 118°25′W / 34.767°N 118.417°W / 34.767; -118.417 (Antelope Valley Solar Ranch)	266		230 MWAC . Получила е държавна гаранция за заем

Концентрирана слънчева топлинна енергия

 

Панели за поглъщане на слънчева енергия върху звуковата бариера до летището в Мюнхен.  

Ранг

Ранг	Станция	Държава	Местоположение	Капацитет (MW)	Ref
1	Ivanpah	Съединени щати	35°34′ с. ш. 115°28′ з. д. / 35.567° с. ш. 115.467° з. д. / 35.567; -115.467 (съоръжение за слънчева енергия в Иванпа)	377
2	SEGS	Съединени щати	35°01′54″N 117°20′53″W / 35.03167°N 117.34806°W / 35.03167; -117.34806 (системи за производство на слънчева енергия)	354
3	Солана	Съединени щати	32°55′ с. ш. 112°58′ з. д. / 32.917° с. ш. 112.967° з. д. / 32.917; -112.967 (Solana Generating Station)	280
4	Genesis	Съединени щати	33°38′38″N 114°59′17″W / 33.64389°N 114.98806°W / 33.64389; -114.98806 (Genesis Solar)	250
5	Solaben	Испания	39°13′29″ с. ш. 5°23′26″ з. д. / 39.22472° с. ш. 5.39056° з. д. / 39.22472; -5.39056 (слънчева електроцентрала Solaben)	200
6	Solnova	Испания	37°25′00″N 06°17′20″W / 37.41667°N 6.28889°W / 37.41667; -6.28889 (слънчева електроцентрала Solnova)	150
6	Andasol	Испания	37°13′43″ с. ш. 03°04′07″ з. д. / 37.22861° с. ш. 3.06861° з. д. / 37.22861; -3.06861 (слънчева електроцентрала Andasol)	150
6	Extresol	Испания	38°39′ с. ш. 6°44′ з. д. / 38.650° с. ш. 6.733° з. д. / 38.650; -6.733 (слънчева електроцентрала Extresol)	150
9	Палма дел Рио	Испания	37°38′ с.ш. 5°15′ з.д. / 37.633° с.ш. 5.250° з.д. / 37.633; -5.250 (слънчева електроцентрала Palma del Rio)	100
9	Manchasol	Испания	39°11′ с. ш. 3°18′ з. д. / 39.183° с. ш. 3.300° з. д. / 39.183; -3.300 (електроцентрала Manchasol)	100
9	Valle	Испания	36°39′ с.ш. 5°50′ з.д. / 36.650° с.ш. 5.833° з.д. / 36.650; -5.833 (слънчева електроцентрала Valle)	100

Слънчева печка

Слънчевото готвене използва Слънцето като източник на енергия вместо стандартните горива за готвене, като въглища, газ или други. Слънчевите готварски печки са евтина и екологична алтернатива на традиционните печки. Те намират все по-широко приложение в районите на развиващия се свят, където обезлесяването е проблем, финансовите средства за закупуване на гориво са ограничени и където откритият пламък би представлявал сериозен риск за хората и околната среда. Слънчевите печки са покрити със стъклена плоча. Те постигат по-висока температура, като използват огледала за фокусиране на слънчевите лъчи.

Слънчев нагревател

Слънцето може да се използва за затопляне на вода вместо електричество или газ. Съществуват два основни типа активни слънчеви отоплителни системи в зависимост от вида на флуида - течност или въздух - който се нагрява в колекторите за слънчева енергия. (Колекторът е устройството, в което течността се нагрява от Слънцето.)

Системите, базирани на течности, нагряват вода или разтвор на антифриз в "хидравличен" колектор, докато системите, базирани на въздух, нагряват въздух във "въздушен колектор". Както въздушните, така и течните системи могат да допълват системите с принудително подаване на въздух.

Слънчеви клетки

Слънчевите клетки могат да се използват за генериране на електроенергия от слънчевата светлина. Това е устройство, което преобразува светлинната енергия в електрическа. Понякога терминът "соларна клетка" е запазен за устройства, предназначени специално за улавяне на енергия от слънчева светлина, докато терминът "фотоволтаична клетка" се използва, когато източникът на светлина не е уточнен.

Соларните клетки имат много приложения. Те отдавна се използват в ситуации, в които няма достъп до електрическа енергия от мрежата, като например в системи за захранване на отдалечени райони, спътници и космически сонди в орбита около Земята, потребителски системи, например ръчни калкулатори или ръчни часовници, дистанционни радиотелефони и приложения за изпомпване на вода. Голям брой соларни клетки се комбинират в система, наречена панел от соларни клетки, която може да осигури достатъчно електроенергия за практическа употреба. Електрическата енергия, произведена от слънчевите панели, може да се съхранява в акумулаторни слънчеви батерии, от които се черпи при необходимост.

 

Изглед към системата за производство на електроенергия от слънчева енергия Ivanpah от Yates Well Road, окръг Сан Бернардино, Калифорния. В далечината се вижда планинската верига Кларк.  


Слънчево готвене  


Къща със слънчеви панели за отопление и други нужди в Яблунков, Чехия.  


Снимка на клетка с размери 4 на 4 инча.  

Въпроси и отговори

В: Какво представлява слънчевата енергия?

В: От колко време се използва слънчевата енергия?

В: Кои са някои от най-старите начини за използване на слънчевата енергия?

В: Къде може да се използва слънчевата енергия за производство на електроенергия?

В: Поевтинява ли производството на електроенергия от слънчева енергия?

В: Възобновяема или невъзобновяема е слънчевата енергия?

Търсене по буква