พลังงานแสงอาทิตย์: มันคืออะไรข้อดีและข้อเสีย

ทำความเข้าใจว่าพลังงานแสงอาทิตย์คืออะไร รู้ความแตกต่างของแต่ละประเภทและค้นหาว่าอันไหนได้เปรียบที่สุด

พลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานแสงอาทิตย์คืออะไร?

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีแหล่งกำเนิดเป็นดวงอาทิตย์ สามารถแปลงเป็นพลังงานความร้อนหรือพลังงานไฟฟ้าและนำไปใช้งานต่างๆ ได้ สองวิธีหลักในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์คือการผลิตไฟฟ้าและการทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์

สำหรับการผลิตพลังงานไฟฟ้านั้น ใช้สองระบบ: ความร้อนใต้พิภพ ซึ่งการฉายรังสีจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนในครั้งแรกและต่อมาเป็นพลังงานไฟฟ้า และเซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งรังสีแสงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง

พลังงานความร้อนใต้พิภพหรือพลังงานแสงอาทิตย์เข้มข้น (CSP)

กระทรวงเหมืองแร่และพลังงานระบุ บราซิลมีเมทริกซ์ไฟฟ้าประมาณ 70% ที่ใช้พลังงานไฮดรอลิก และเมื่อเร็วๆ นี้แหล่งพลังงานอื่นๆ เช่น ชีวมวล ลม และนิวเคลียร์ ได้รับสิ่งจูงใจ

  • ไฟฟ้าพลังน้ำคืออะไร?

เนื่องด้วยสภาวะอุทกวิทยาที่ไม่เอื้ออำนวย ด้วยช่วงฤดูแล้งที่ยืดเยื้อมากขึ้นเรื่อย ๆ พลังงานความร้อนจากความร้อนใต้พิภพจึงเป็นทางเลือกหนึ่ง ยิ่งถ้าเราพิจารณาว่าช่วงเวลาที่แห้งแล้งเกี่ยวข้องกับศักยภาพของดวงอาทิตย์ที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการรบกวนของเมฆต่ำและการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ที่รุนแรงขึ้น

มีนักสะสมหลายประเภทและการเลือกประเภทที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับการใช้งาน ที่ใช้มากที่สุดคือ: ทรงกระบอกพาราโบลา หอคอยกลาง และจานพาราโบลา

มันทำงานอย่างไร?

ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้ความร้อนจากความร้อนคืออุปกรณ์ที่จับรังสีดวงอาทิตย์และแปลงเป็นความร้อน โดยถ่ายเทความร้อนนี้ไปยังของเหลว (โดยทั่วไป อากาศ น้ำ หรือน้ำมัน) ตัวสะสมมีพื้นผิวสะท้อนแสงซึ่งนำการแผ่รังสีโดยตรงไปยังจุดโฟกัสซึ่งเป็นที่ตั้งของเครื่องรับ เมื่อความร้อนถูกดูดซับ ของเหลวจะไหลผ่านตัวรับ

พลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานแสงอาทิตย์แบบโซลาร์เซลล์คือการที่การฉายรังสีจากแสงอาทิตย์ถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง โดยไม่ต้องผ่านเฟสพลังงานความร้อน

มันทำงานอย่างไร?

เซลล์แสงอาทิตย์ (หรือเซลล์พลังงานแสงอาทิตย์) ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ (โดยปกติคือซิลิกอน) เมื่อเซลล์ถูกแสง ส่วนหนึ่งของอิเล็กตรอนในวัสดุที่ส่องสว่างจะดูดซับโฟตอน (อนุภาคพลังงานอยู่ในแสงแดด)

อิเล็กตรอนอิสระจะถูกขนส่งโดยเซมิคอนดักเตอร์จนกว่าจะถูกดึงด้วยสนามไฟฟ้า สนามไฟฟ้านี้เกิดขึ้นที่บริเวณทางแยกของวัสดุ โดยความต่างศักย์ไฟฟ้าที่มีอยู่ระหว่างวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้ อิเล็กตรอนอิสระถูกนำออกจากเซลล์พลังงานแสงอาทิตย์และพร้อมใช้ในรูปของพลังงานไฟฟ้า

ต่างจากระบบฮีลิเทอร์มอลตรงที่ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ไม่ต้องการรังสีดวงอาทิตย์สูงในการทำงาน อย่างไรก็ตาม ปริมาณพลังงานที่สร้างขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของเมฆ ดังนั้น เมฆจำนวนน้อยอาจส่งผลให้มีการผลิตไฟฟ้าน้อยลงเมื่อเทียบกับวันที่ท้องฟ้าเปิดโดยสิ้นเชิง

ประสิทธิภาพการแปลงวัดโดยสัดส่วนของรังสีดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบบนพื้นผิวเซลล์ที่แปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยปกติ เซลล์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดจะให้ประสิทธิภาพ 25%

ตามที่กระทรวงสิ่งแวดล้อมระบุ รัฐบาลได้พัฒนาโครงการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์จากเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของชุมชนในชนบทและห่างไกล โครงการเหล่านี้มุ่งเน้นไปที่บางพื้นที่ เช่น การสูบน้ำเพื่อการจ่ายน้ำประปา การชลประทานและการเลี้ยงปลา ไฟถนน; ระบบเพื่อการใช้งานร่วมกัน (ไฟฟ้าของโรงเรียน สถานีอนามัย และศูนย์ชุมชน) การดูแลที่บ้าน.

การใช้ประโยชน์จากความร้อน

อีกวิธีหนึ่งในการใช้รังสีดวงอาทิตย์คือการให้ความร้อน ความร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์สามารถทำได้โดยกระบวนการดูดซับแสงแดดโดยนักสะสม ซึ่งมักจะติดตั้งบนหลังคาของอาคารและบ้านเรือน (เรียกว่าแผงโซลาร์เซลล์)

เนื่องจากอุบัติการณ์ของรังสีดวงอาทิตย์บนพื้นผิวโลกมีน้อย จึงจำเป็นต้องติดตั้งตัวสะสมขนาดสองสามตารางเมตร

ตามรายงานของสำนักงานพลังงานไฟฟ้าแห่งชาติ (Aneel) เพื่อตอบสนองการจ่ายน้ำร้อนในบ้านที่มีผู้อยู่อาศัยสามถึงสี่คน จำเป็นต้องมีนักสะสมขนาด 4 ตร.ม. แม้ว่าความต้องการเทคโนโลยีนี้จะส่วนใหญ่เป็นที่อยู่อาศัย แต่ก็มีความสนใจจากภาคส่วนอื่นๆ เช่น อาคารสาธารณะ โรงพยาบาล ร้านอาหาร และโรงแรม

หากคุณสนใจที่จะติดตั้งระบบทำความร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ในบ้านของคุณ โปรดดูคำแนะนำในการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ที่บ้าน

ข้อดีและข้อเสียของพลังงานแสงอาทิตย์?

พลังงานแสงอาทิตย์ถือเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนและไม่สิ้นสุด ต่างจากเชื้อเพลิงฟอสซิล กระบวนการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ซึ่งล้วนแต่ก่อให้เกิดมลพิษซึ่งส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์และมีส่วนทำให้เกิดภาวะโลกร้อน

พลังงานแสงอาทิตย์ยังมีประโยชน์เมื่อเทียบกับแหล่งพลังงานหมุนเวียนอื่นๆ เช่น ระบบไฮดรอลิกส์ เนื่องจากต้องใช้พื้นที่ที่กว้างขวางน้อยกว่าไฟฟ้าพลังน้ำ

การสนับสนุนพลังงานแสงอาทิตย์ในบราซิลนั้นสมเหตุสมผลด้วยศักยภาพของประเทศ ซึ่งมีพื้นที่ขนาดใหญ่ที่มีรังสีดวงอาทิตย์ตกกระทบและอยู่ใกล้กับเส้นศูนย์สูตร

พื้นที่กึ่งแห้งแล้งทางตะวันออกเฉียงเหนือของบราซิลเหมาะสำหรับการผลิตพลังงานความร้อนจากความร้อนใต้พิภพ เนื่องจากเป็นไปตามเงื่อนไขของการฉายรังสีจากแสงอาทิตย์ในปริมาณมากและมีปริมาณน้ำฝนต่ำ

อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของพลังงานความร้อนใต้พิภพก็คือ แม้จะไม่ต้องการพื้นที่ขนาดใหญ่เท่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำ แต่ก็ยังต้องการพื้นที่ขนาดใหญ่ ดังนั้น การวิเคราะห์ตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการฝังจึงเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากพืชจะถูกระงับ นอกจากนี้ ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ระบบความร้อนใต้พิภพไม่เหมาะสำหรับทุกภูมิภาค เนื่องจากถือว่าค่อนข้างไม่สม่ำเสมอ

การไม่พึ่งพาการฉายรังสีในระดับสูงเป็นข้อได้เปรียบอย่างมากจากระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ซึ่งมีส่วนช่วยในการเป็นทางเลือก

ในกรณีของพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ข้อเสียที่กล่าวถึงบ่อยที่สุดคือต้นทุนการใช้งานที่สูงและประสิทธิภาพของกระบวนการต่ำ ซึ่งอยู่ในช่วงตั้งแต่ 15% ถึง 25%

อย่างไรก็ตาม อีกประเด็นที่สำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องพิจารณาในห่วงโซ่การผลิตของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์คือผลกระทบทางสังคมและสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากวัตถุดิบที่ใช้กันมากที่สุดในการสร้างเซลล์สุริยะ ซิลิคอน

การทำเหมืองซิลิคอนก็เหมือนกับการทำเหมืองอื่นๆ ที่มีผลกระทบต่อดินและน้ำใต้ดินของพื้นที่สกัด นอกจากนี้ สิ่งสำคัญคือต้องจัดให้มีสภาพการทำงานที่ดีแก่คนงาน เพื่อหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุจากการทำงานและการพัฒนาของโรคจากการทำงาน หน่วยงานระหว่างประเทศเพื่อการวิจัยโรคมะเร็ง (IARC) ชี้ให้เห็นในรายงานฉบับหนึ่งว่าผลึกซิลิกาเป็นสารก่อมะเร็งและอาจทำให้เกิดมะเร็งปอดได้เมื่อสูดดมแบบเรื้อรัง

รายงานของกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีชี้ให้เห็นประเด็นสำคัญอีกสองประการที่เกี่ยวข้องกับระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์: การกำจัดแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะต้องถูกกำจัดอย่างเหมาะสม เนื่องจากพวกมันมีโอกาสเป็นพิษ และการรีไซเคิลแผงโซลาร์เซลล์ยังไม่ถึงระดับที่น่าพอใจ

ประเด็นสำคัญอีกประการหนึ่งคือ แม้ว่าบราซิลจะเป็นผู้ผลิตซิลิคอนโลหะรายใหญ่เป็นอันดับสองของโลก รองจากจีนเท่านั้น แต่เทคโนโลยีสำหรับการทำให้บริสุทธิ์ของซิลิคอนในระดับสุริยะยังคงอยู่ในขั้นตอนการพัฒนา ปัญหาที่พบเมื่อเร็วๆ นี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพืชความร้อนใต้พิภพ คือการเผาไหม้ของนกที่ผ่านไปในภูมิภาคนี้โดยไม่ได้ตั้งใจ

ดังนั้นแม้จะเป็นพลังงานหมุนเวียนและไม่ปล่อยก๊าซ แต่พลังงานแสงอาทิตย์ยังคงเผชิญกับอุปสรรคทางเทคโนโลยีและเศรษฐกิจ แม้จะมีแนวโน้มสดใส แต่พลังงานแสงอาทิตย์จะมีโอกาสในเชิงเศรษฐกิจได้ก็ต่อเมื่อได้รับความร่วมมือระหว่างภาครัฐและเอกชน และด้วยการลงทุนในการวิจัยเพื่อปรับปรุงเทคโนโลยีที่ครอบคลุมกระบวนการผลิต ตั้งแต่การทำให้ซิลิคอนบริสุทธิ์ไปจนถึงการกำจัดเซลล์สุริยะ