Begrijp wat zonne-energie is, ken de verschillen van elk type en weet welke het voordeligst is
Wat is zonne-energie?
Zonne-energie is elektromagnetische energie waarvan de bron de zon is. Het kan worden omgezet in thermische of elektrische energie en voor verschillende toepassingen worden gebruikt. De twee belangrijkste manieren om zonne-energie te benutten, zijn de opwekking van elektriciteit en het verwarmen van water op zonne-energie.
Voor de productie van elektrische energie worden twee systemen gebruikt: de heliotherme, waarbij de straling eerst wordt omgezet in thermische energie en later in elektrische energie; en fotovoltaïsch, waarbij zonnestraling direct wordt omgezet in elektrische energie.
Heliothermische energie of geconcentreerde zonne-energie (CSP)
Volgens het ministerie van Mijnbouw en Energie heeft Brazilië ongeveer 70% van zijn elektrische matrix op basis van hydraulische energie, en meer recentelijk hebben andere energiebronnen, zoals biomassa, wind en kernenergie, prikkels gekregen.
- Wat is waterkracht?
Gezien de ongunstige hydrologische omstandigheden, met steeds langere periodes van droogte, presenteert heliothermische energie zich als alternatief. Zeker als we bedenken dat periodes van droogte gepaard gaan met een verhoogd zonnepotentieel als gevolg van lage wolkeninterferentie en intensere zonnestraling.
Er zijn verschillende soorten verzamelaars en de keuze van het geschikte type hangt af van de toepassing. De meest gebruikte zijn: de parabolische cilinder, de centrale toren en de parabolische schijf.
Hoe het werkt?
Heliothermische zonne-energiecollectoren zijn apparaten die zonnestraling opvangen en omzetten in warmte, waarbij deze warmte wordt overgedragen aan een vloeistof (lucht, water of olie in het algemeen). De collectoren hebben een reflecterend oppervlak, dat directe straling naar een brandpunt richt, waar zich een ontvanger bevindt. Zodra de warmte is opgenomen, stroomt de vloeistof door de ontvanger.
Fotovoltaïsche zonne-energie
Fotovoltaïsche zonne-energie is er een waarbij zonnestraling direct wordt omgezet in elektrische energie, zonder door de thermische energiefase te gaan (zoals het zou zijn in het heliothermische systeem).
Hoe het werkt?
Fotovoltaïsche cellen (of zonne-energiecellen) zijn gemaakt van halfgeleidermaterialen (meestal silicium). Wanneer de cel aan licht wordt blootgesteld, absorbeert een deel van de elektronen in het verlichte materiaal fotonen (energiedeeltjes die in zonlicht aanwezig zijn).
De vrije elektronen worden door de halfgeleider getransporteerd totdat ze worden getrokken door een elektrisch veld. Dit elektrische veld wordt gevormd in het gebied waar de materialen samenkomen, vanwege een verschil in elektrisch potentieel tussen deze halfgeleidermaterialen. De vrije elektronen worden uit de zonne-energiecellen gehaald en zijn beschikbaar voor gebruik in de vorm van elektrische energie.
In tegenstelling tot het heliothermische systeem heeft het fotovoltaïsche systeem geen hoge zonnestraling nodig om te functioneren. De hoeveelheid opgewekte energie is echter afhankelijk van de dichtheid van de wolken, waardoor een laag aantal wolken kan resulteren in minder elektriciteitsproductie in vergelijking met volledig open dagen.
Omzettingsrendement wordt gemeten aan de hand van het aandeel zonnestraling op het celoppervlak dat wordt omgezet in elektrische energie. Meestal bieden de meest efficiënte cellen een efficiëntie van 25%.
Volgens het ministerie van Milieu ontwikkelt de regering fotovoltaïsche zonne-energieprojecten om te voldoen aan de energiebehoeften van landelijke en geïsoleerde gemeenschappen. Deze projecten richten zich op een aantal gebieden, zoals: het oppompen van water voor huishoudelijke voorziening, irrigatie en visteelt; Straatverlichting; systemen voor collectief gebruik (elektrificatie van scholen, gezondheidscentra en gemeenschapscentra); thuiszorg.
Thermische exploitatie
Een andere manier om zonnestraling te gebruiken is thermische verwarming. Thermische verwarming uit zonne-energie kan worden gedaan door een proces van absorptie van zonlicht door collectoren, die meestal op de daken van gebouwen en huizen worden geïnstalleerd (ook wel zonnepanelen genoemd).
Omdat de zonnestraling op het aardoppervlak laag is, is het noodzakelijk om enkele vierkante meters collectoren te plaatsen.
Volgens het Nationaal Agentschap voor Elektrische Energie (Aneel) is voor de levering van verwarmd water in een woning van drie tot vier bewoners 4 m² collectoren nodig. Hoewel de vraag naar deze technologie overwegend residentieel is, is er ook interesse vanuit andere sectoren, zoals openbare gebouwen, ziekenhuizen, restaurants en hotels.
Als u geïnteresseerd bent in het installeren van een zonneverwarmingssysteem in uw huis, bekijk dan de Gids voor het installeren van zonne-energie thuis.
Voordelen en nadelen van zonne-energie?
Zonne-energie wordt beschouwd als een hernieuwbare en onuitputtelijke energiebron. In tegenstelling tot fossiele brandstoffen, stoot het opwekken van elektriciteit uit zonne-energie geen zwaveldioxide (SO2), stikstofoxiden (NOx) en kooldioxide (CO2) uit - allemaal vervuilende gassen met schadelijke gevolgen voor de menselijke gezondheid en die bijdragen aan de opwarming van de aarde.
Zonne-energie blijkt ook voordelig te zijn in vergelijking met andere hernieuwbare bronnen, zoals hydraulische, omdat er minder uitgestrekte gebieden nodig zijn dan waterkracht.
De stimulans voor zonne-energie in Brazilië wordt gerechtvaardigd door het potentieel van het land, dat grote gebieden met invallende zonnestraling heeft en dicht bij de evenaar ligt.
De semi-aride regio's in het noordoosten van Brazilië zijn ideaal voor het opwekken van heliothermische energie, aangezien ze voldoen aan de voorwaarden van hoge zonnestraling en weinig regenval.
Het nadeel van heliothermische energie is echter dat, hoewel het geen gebieden nodig heeft die zo uitgestrekt zijn als waterkrachtcentrales, het toch grote ruimtes vereist. Daarom is het cruciaal om de meest geschikte locatie voor implantatie te analyseren, aangezien de vegetatie wordt onderdrukt. Bovendien, zoals eerder vermeld, is het heliothermische systeem niet geschikt voor alle regio's, omdat het als vrij intermitterend wordt beschouwd.
De niet-afhankelijkheid van hoge instraling is een groot voordeel van het fotovoltaïsche systeem, dat ertoe bijdraagt dat het een alternatief wordt.
In het geval van fotovoltaïsche energie is het meest genoemde nadeel de hoge implementatiekosten en de lage efficiëntie van het proces, die varieert van 15% tot 25%.
Een ander uiterst belangrijk punt waarmee rekening moet worden gehouden in de productieketen van het fotovoltaïsche systeem, is de sociale impact op het milieu veroorzaakt door de grondstof die het meest wordt gebruikt om fotovoltaïsche cellen samen te stellen, silicium.
Siliciumwinning heeft, net als elke andere mijnbouwactiviteit, gevolgen voor de bodem en het grondwater in het winningsgebied. Bovendien is het van essentieel belang dat werknemers goede arbeidsomstandigheden krijgen om arbeidsongevallen en de ontwikkeling van beroepsziekten te voorkomen. Het Internationaal Agentschap voor Kankeronderzoek (Iarc) wijst er in een rapport op dat kristallijn silica kanker is en longkanker kan veroorzaken wanneer het chronisch wordt ingeademd.
Het rapport van het Ministerie van Wetenschap en Technologie wijst op twee andere belangrijke punten met betrekking tot het fotovoltaïsche systeem: de verwijdering van de panelen moet op gepaste wijze worden verwijderd, aangezien ze potentieel voor toxiciteit kunnen zorgen; en de recycling van fotovoltaïsche panelen heeft tot dusver ook geen bevredigend niveau bereikt.
Een ander belangrijk punt is dat, ondanks dat Brazilië de op een na grootste producent van metallisch silicium ter wereld is, op de tweede plaats na China, de technologie voor de zuivering van silicium op zonne-energieniveau nog in de ontwikkelingsfase is. Een recentelijk vastgesteld probleem, vooral bij heliotherme planten, is het onbedoeld verbranden van vogels die door de regio trekken.
Hoewel zonne-energie hernieuwbaar is en geen gassen uitstoot, stuit ze dus nog steeds op technologische en economische obstakels. Hoewel veelbelovend, zal zonne-energie alleen economisch levensvatbaar worden door samenwerking tussen de openbare en de particuliere sector en door te investeren in onderzoek ter verbetering van technologieën die het productieproces omvatten, van de zuivering van silicium tot de verwijdering van fotovoltaïsche cellen.
