13 Vantagens e Desvantagens da Energia Solar

Vamos falar sobre o vantagens e desvantagens da energia solar, que representa uma alternativa muito atraente para o uso de combustíveis fósseis, uma vez que tem a distinção de ser uma energia limpa, silenciosa e renovável. No entanto, ainda tem muitas limitações, como baixa eficiência e baixa potência que é gerada em todo o mundo.

O uso da energia solar é tão antigo quanto a história humana. No entanto, o desenvolvimento de painéis solares começou em 1839, quando Becquerel descobriu o efeito fotovoltaico pela primeira vez.

Mais tarde, em 1877, o efeito fotovoltaico no selênio sólido foi observado por Adams e Day. Foi até 1883, quando Fritz desenvolveu a primeira célula fotovoltaica com uma eficiência inferior a 1% (Singh, 2013).

Hoje, os painéis solares são usados ​​em uma ampla gama de aplicações, desde a geração de energia residencial nos telhados até a geração de energia de média escala em usinas solares (Jacobson e Delucchi, 2011).

No entanto, entre os diferentes tipos de recursos energéticos renováveis, a energia solar é a menos utilizada, uma vez que fornece apenas cerca de 0,1% do consumo mundial de energia, o que corresponde a 0,00001% da radiação solar disponível (Chen, 2011).

O sol é o recurso energético mais abundante disponível para a sociedade humana. E é que, se apenas 50% da luz solar do Estado do Novo México fosse transformada em energia utilizável, poderia satisfazer todas as necessidades energéticas dos Estados Unidos.

Como resultado de intensa pesquisa e desenvolvimento, o uso de energia solar, especialmente o desenvolvimento de painéis solares, está tendo um progresso surpreendentemente rápido. Portanto, é razoável esperar que, na segunda metade do século XXI, a energia solar se torne a principal fonte de energia, superando todos os recursos energéticos dos combustíveis fósseis (Chen, 2011).

Vantagens

1- Energia limpa

A principal atração dos sistemas de painéis solares (painéis fotovoltaicos) é que eles produzem energia elétrica sem danificar o meio ambiente, transformando diretamente uma fonte de energia livre e inesgotável, como energia solar em eletricidade.

As diferentes formas de energia solar são o calor solar, a energia solar fotovoltaica e a energia solar térmica; estes oferecem um recurso energético respeitoso do clima e muito abundante para a humanidade (Singh, 2013).

Além disso, a energia solar tem o potencial de desempenhar um papel muito importante na redução das emissões de gases de efeito estufa, uma vez que aproximadamente dois terços das emissões de CO2 dos combustíveis fósseis estão associados à geração, aquecimento e transporte. de eletricidade.

Se essas atividades fossem substituídas por energia solar, seriam produzidas emissões muito baixas de CO2 (MIT, 2005). Os painéis solares geram CO2 apenas no processo de sua elaboração, uma vez instalados não contaminam mais, além disso, a produção de energia é silenciosa e não emite resíduos perigosos.

2- Energias Renováveis

À medida que a oferta global de combustíveis fósseis diminui, há uma grande necessidade de fontes de energia renováveis, limpas e acessíveis, para atender às crescentes demandas de energia.

A luz solar é a maior fonte de energia disponível. Ele fornece à Terra mais energia em 1 hora do que é consumido no planeta em um ano inteiro (Barlev et al, 2011). Por esta razão, a energia solar fotovoltaica pode e deve desempenhar um papel importante dentro de um sistema de energia sustentável do futuro.

A energia solar, juntamente com a energia eólica, são as atividades renováveis ​​que mais cresceram nos últimos anos.

3- Autonomia

Os sistemas de energia solar são caracterizados pela sua autonomia, não requerem fiação extensa, uma vez que é possível mover a instalação onde a energia é necessária.

Por exemplo, poderíamos instalar diretamente painéis solares suficientes em nossa casa, e não precisaríamos mais da rede elétrica urbana para obter nossa energia elétrica.

Por esta razão, a energia solar fotovoltaica é uma das principais tecnologias para gerar eletricidade descentralizada para residências em todo o mundo e, juntamente com outros sistemas de energia renovável, é uma excelente opção em áreas remotas para produzir níveis baixos ou médios de energia. ,

4- Requer pouca manutenção e tem uma longa vida útil

Outra vantagem é que os painéis solares requerem pouca manutenção para funcionar, já que uma vez instalados, podem passar longos períodos sem supervisão; de vez em quando os painéis devem ser limpos de modo que a poeira acumulada não impeça a passagem da luz.

Além disso, a vida útil dos painéis é muito alta, o que significa que, apesar de seu custo, vale o investimento nesta tecnologia.

5- É modular

Graças ao fato de que a energia solar é modular, podemos usá-la para uso pessoal. É possível começar com a instalação de um painel solar e aumentar a capacidade de energia ao longo do tempo.

Desta forma, o sistema de painéis solares pode ser tão grande ou pequeno de acordo com os requisitos de cada pessoa. O sistema fotovoltaico pode variar muito em tamanho e aplicação, desde relógios de pulso ou calculadoras a edifícios remotos ou espaçonaves.

Os tipos de módulos solares são policristalinos, monocritalinos, finos e solares, sendo cada tipo de módulo caracterizado por diferenças na forma de suas células.

A eficiência de um módulo fotovoltaico depende do número de painéis solares e da área que eles cobrem dentro do painel, quanto maior a área coberta pelo painel solar, mais energia será gerada.

6- Variedade de aplicações

O uso da energia solar é geralmente dividido em duas áreas principais, térmica e solar. O primeiro usa o sol como fonte direta de energia térmica e é mais comumente usado para fornecer água quente a casas e piscinas.

O sistema de energia solar procura converter a luz solar diretamente em eletricidade através de um processo conhecido como fotovoltaico. Pode ser usado para aplicações em veículos solares e sistemas solares para uso doméstico de energia elétrica (Singh, 2013).

7- Mais e mais acessível

As tecnologias associadas aos sistemas de energia solar ainda não estão totalmente estabelecidas, de modo que o preço de uma unidade de energia gerada por um sistema fotovoltaico é maior do que o custo da energia convencional fornecida às áreas urbanas.

No entanto, atualmente os custos da energia solar estão caindo e os mercados estão se expandindo para facilitar uma maior produção de energia e mais avanços tecnológicos. Além disso, os custos devem continuar a diminuir (Singh, 2013).

O fornecimento de eletricidade para as áreas mais remotas das cidades é feito de forma cada vez mais econômica com a energia solar fotovoltaica, já que é mais simples com a queda nos preços dos sistemas fotovoltaicos. Tudo isso implica um papel promissor para os sistemas de energia solar no futuro próximo.

8- Melhorias tecnológicas

Melhorias recentes e contínuas nas tecnologias de geração térmica solar, juntamente com a necessidade de mais fontes de energia renováveis, aumentaram o interesse em concentrar a energia solar térmica. Uma vantagem é que ele pode armazenar o calor e tornar a energia semi-disponível.

Sistemas de energia solar concentrada usam espelhos ou lentes refletivas para concentrar a luz do sol em um fluido para aquecê-lo a uma temperatura alta.

O fluido aquecido flui do coletor para um motor térmico no qual uma parte do calor é convertida em eletricidade. Alguns tipos de energia solar concentrada permitem que o calor seja armazenado por muitas horas para que a eletricidade possa ser produzida à noite (Jacobson e Delucchi, 2011).

A energia térmica armazenada pode permitir que a geração de eletricidade se estenda a períodos sem recursos solares e forneça energia de reserva durante períodos de luz solar reduzida que podem ser causados ​​pela cobertura de nuvens.

O meio de armazenamento é tipicamente um sal fundido, que possui eficiências de armazenamento extremamente altas em sistemas de demonstração. (Sioshansi e Denholm, 2010).

Desvantagens

9- Não muito eficiente

A maioria das células fotovoltaicas no mercado são feitas com silício e podem ser principalmente monocristalinas ou policristalinas. As primeiras são células feitas com folhas muito finas cortadas de um único cristal de silício.

Policristalinos são células feitas de um bloco de cristais de silício. A eficiência de ambos os tipos de células é mantida entre 12% e 17% (Hernández et al, 2015). Isso significa que a maior parte da energia solar é desperdiçada.

A eficiência da energia solar depende principalmente dos painéis fotovoltaicos que geram eletricidade.

No entanto, todos os elementos do sistema solar contribuem para a sua eficiência, a energia é convertida do sol através da matriz fotovoltaica, os reguladores, a bateria, a fiação e o inversor para fornecer a carga de corrente alternada. Em geral, sistemas de baixa qualidade têm menor eficiência (Singh, 2013).

As condições climáticas também influenciam a eficiência, que depende do nível de radiação solar e temperatura. Por exemplo, uma nuvem que passa por uma parte das células solares ou por um submódulo reduzirá a produção de energia dos painéis solares. Sob certas condições de nuvem, as mudanças podem ser dramáticas e rápidas (Singh, 2013).

10- Energia intermitente

O principal fator que limita o uso da energia solar é o clima. Durante a noite ou dias muito nublados não haveria energia ou seria muito pouco.

Além disso, essa variação na produção de energia geralmente não coincide com o padrão de demanda nas mesmas escalas de tempo (Delucchi e Jacobson, 2011).

Por esta razão, o sistema solar requer um sistema de armazenamento para poder fornecer energia na ausência do sol (Singh, 2013).

11- Não é suficiente

A capacidade de gerar energia a partir de painéis solares é muito baixa em relação ao uso atual de energia. A energia solar representa apenas 1% da produção mundial de eletricidade e, em conjunto com o restante das energias renováveis ​​do mundo, mal chega a 2% da produção global de energia. Todos os planos solares do mundo produzem a mesma energia gerada por 2 usinas de carvão.

12- Não são as mesmas regiões diferentes

A intensidade de energia que pode ser gerada pelos painéis solares varia de acordo com as diferentes regiões do planeta, razão pela qual um projeto de uma usina solar de larga escala seria muito mais viável em certas regiões onde a irradiação solar é alta (Figura 1 ).

No entanto, também depende dos recursos e da política de cada país. Atualmente, a Alemanha é o país com mais capacidade de energia solar, com 38,2 GW, seguindo a China, o Japão, os Estados Unidos e a Itália de perto. (Beiter, 2015).

13- Impacto ambiental

Usinas de energia solar em larga escala estão se desenvolvendo em um ritmo acelerado e estão sendo estabelecidas para usar milhares ou milhões de hectares de terra. Em termos quantitativos, as usinas de energia solar em larga escala ocupam quase a mesma área por kWh que os ciclos de vida das usinas a carvão. (Turney e Fthenakis, 2011).

A eliminação das florestas para criar espaço para a energia solar causa emissões significativas de CO2, em torno de 36g de CO2 por kWh-1, no entanto, essas emissões são baixas, comparadas às emissões de CO2 da eletricidade à base de carvão. São aproximadamente 1100 g de CO2 por kWh-1. (Turney e Fthenakis, 2011).

A construção de usinas solares de larga escala pode ter um impacto na vida selvagem. Os projetos solares no deserto do sudoeste dos Estados Unidos geraram polêmica devido à preocupação que existe pela alteração do habitat e do ecossistema, por isso grandes áreas de terras desérticas na Califórnia podem ser excluídas do desenvolvimento da energia solar dos Estados Unidos. Unidos (Turney e Fthenakis 2011).

Referências

1. Barlev, D., Vidu, R., & Stroeve, P. (2011). Inovação em energia solar concentrada. Materiais de Energia Solar e Células Solares, 95 (10), 2703-2725.
2. Beiter, P., Brown, A., Heimiller, D., Davidson, C., Denholm, P., Melius, J., ... & Porro, G. (2015). 1. 2014 Data Renewable Energy Data Book.
3. Chen, C. Julian. (2011). Física da energia solar. ISBN 978-0-470-64780-6
4. Delucchi, M. A., & Jacobson, M. Z. (2011). Fornecendo toda a energia global com energia eólica, hídrica e solar, Parte II: Confiabilidade, custos de sistema e transmissão e políticas. Política Energética, 39 (3), 1170-1190.
5. Hernández, J. M., Alonso, B. D. C., véspera de Natal, M. C. V., & Oliver, J. S. (2015). Integração de sistemas de energia solar fotovoltaica no edifício de escritórios da ZAE na Alemanha. Habitat Sustentável, 2 (2), 59-72.
6. Jacobson, M. Z., & Delucchi, M. A. (2011). Fornecendo toda a energia global com energia eólica, hídrica e solar, Parte I: Tecnologias, recursos energéticos, quantidades e áreas de infraestrutura e materiais. Energy Policy, 39 (3), 1154-1169.
7. MIT. Instituto de Tecnologia de Massachusetts, (2005) A Característica da Energia Solar, um Estudo Interdisciplinar. ISBN (978-0-928008-9-8). p. 356
8. Singh, G. K. (2013). Geração de energia solar por tecnologia PV (fotovoltaica): uma revisão. Energia, 53, 1-13.
9. Sioshansi, R., & Denholm, P. (2010). O valor da concentração de energia solar e armazenamento de energia térmica. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 1 (3), 173-183.
10. Turney, D., & Fthenakis, V. (2011). Ambiental a partir da instalação e operação de usinas de energia solar em larga escala. Revisões de Energia Renovável e Sustentável, 15 (6), 3261-3270.