Fizyka > Gimnazjum wartość: 20 pkt +10 za najlepszą odpowiedź 30.10.2009, 16:20

◀ Poprzednie

Następne ▶

Napisz zalety elektrowni słonecznej i wady elektrowni słonecznej

Paula14lat

Napisz zalety elektrowni słonecznej i wady elektrowni słonecznej

Głodny? Poznaj nowy sposób zamawiania pizzy! Kliknij tutaj.

Odpowiedzi i wyjaśnienia

PAWCIOMEN

Dziękuję (0)

Zalety szczegółowe:
- ogniwa słoneczne nie wymagają szczególnej konserwacji poza czyszczeniem
- ogniwa słoneczne są niezawodne
Wady:
- brak pobierania energii w nocy
- wysokie koszty magazynowania energii
- stosunkowo wysoka cena ogniw słonecznych
- zmienność dobowa i sezonowa promieniowania słonecznego
- lokalne zmiany klimatyczne niesprzyjające wykorzystywania energii
- trudności w magazynowaniu energii i jej koncentracji
- mała gęstość dobowa strumienia energii promieniowania słonecznego
- instalacja ogniw zajmuje duże obszary
- duże koszty produkcji i budowy
- duży nakład finansowy
- niezbyt duża moc

Głodny? Nowy sposób zamawiania pizzy! Kliknij tutaj.

Ocena: 5 Głosów: 4 30.10.2009, 16:22

BarthezzLodz Ambitny

Dziękuję (6)

Zalety:
Słońce jest odnawialnym źródłem energii
elektrownie słoneczne produkują "czystą" energię (nie wytwarzają zanieczyszczeń)

Wady:
wytwarzanie energii zależy od pogody
wysoka cena produkcji ogniw
duży koszt energii

Odnawialne źródła energii wady i zalety.

Autor: cichy_spokojny

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Energia odnawialna
To energia uzyskiwana z innych źródeł niż nieodnawialne zasoby ziemi: gaz, węgiel czy ropa. Ten typ energii Jest całkowicie ekologiczny i wykorzystuje naturalne warunki atmosferyczne lub geologiczne Ziemi. Powstaje dzięki zjawiskom naturalnym, takim jak wiatr, słońce, fale morskie czy ciepło ziemi. W niedługim Czasie, kiedy zabraknie surowców nieodnawialnych, będzie to jedyne źródło energii na Ziemi.


=>Energetyka Jądrowa<= zajmuje się pozyskiwaniem
I przetwarzaniem energii jądr. Zawartej w pierwiastkach rozszczepialnych energia jest wyzwalana w reaktorze atomowym gł. W postaci
Ciepła (ok.95%) i wykorzystywana bezpośrednio do ogrzewania, albo przetwarzana na energię mech. lub elektr. O rozwoju e. at. Zadecydowały
Względy ochrony środowiska oraz wyczerpanie zasobów tradycyjnych paliw. Źródło Gazeta Wyborcza

=>Energetyka geotermiczna<= zajmuje się pozyskiwaniem
i przetwarzaniem ciepła wnętrza Ziemi, którego źródłem są przemiany promieniotwórcze, reakcje chem. Oraz inne procesy zachodzące w skorupie ziemskiej. Źródło Gazeta Wyborcza

=>Energetyka wodna<= zajmuje się pozyskiwaniem energii wód i jej przetwarzaniem na energię mech. i elektr. Przy użyciu silników wodnych i hydrogeneratorów siłowniach wodnych (np. młynek) oraz elektrowniach wodnych, a także innych urządzeń. Źródło Gazeta Wyborcza

=>Energetyka wiatrowa<= zajmuje się przetwarzaniem energii wiatru (za pomocą silników wiatrowych) w elektrowniach i siłowniach wiatrowych. Moc elektrowni wiatrowych jest zależna od prędkości wiatru, w wielu regionach warunki klimatyczne nie sprzyjają wykorzystywaniu energii wiatru.


=>Energetyka słoneczna<= zajmuje się pozyskiwaniem, przetwarzaniem i wykorzystywaniem energii promieniowania
Słońca. Niemal cała energia tego promieniowania jest skoncentrowana w promieniowaniu widzialnym i podczerwonym promieniowanie słoneczne też jest przyczyną wielu zjawisk występującym na Ziemi i w energii
(wiatrów, fal i prądów mor., powstawania opadów atmosferycznych zasilających rzeki. Źródło Gazeta Wyborcza



Elektrownie atomowe
-ZALETY

Otrzymuje się dużą ilość energii z małej ilości paliwa- 1 kg uranu równoważy 3000 ton węgla.
Podczas normalnej eksploatacji są prawie zupełnie
nieszkodliwe.
Niskie koszty eksploatacji po uruchomieniu.

-WADY
Jeśli elektrownia nie ma właściwych układów bezpieczeństwa, istnieje groźba skażeń w razie awarii.
Problemy ze składowaniem wypalonego paliwa.
Wysokie koszty budowy i rozbiórki elektrowni gdy zakończy już swoją działalność.

Elektrownie geotermiczne
-ZALETY
Wśród głównych zalet energii geotermicznej wyróżniamy dużą zdolność generowania energii przy zachowaniu znikomego wpływu na środowisko naturalne. Dysponując technologiami pozwalającymi na perforację 10km w głąb Ziemi, mogłoby to być źródło energii dostępne w prawie każdym miejscu planety.

-WADY
Drogie instalacje.
Problemy techniczne przy utrzymaniu urządzeń.
Odpowiednie skały występują w niewielu
miejscach na świecie.
Uwalnia się radon i siarkowodór.

Elektrownie wodne
-ZALETY
Czyste odnawialne źródło energii.
Możliwość szybkiego zatrzymywania i uruchamiania elektrowni.
Małe problemy przy utrzymywaniu i eksploatacji elektrowni.
Sztuczne zbiorniki wodne gromadzą wodę, zmniejszając ryzyko powodzi.

-WADY
Zależność od opadów deszczu.
Konieczność zalania dużych obszarów i przesiedlenia ludzi,
co niszczy naturalne siedliska lądowych dla roślin i zwierząt.
Lokalne zmiany klimatyczne.

Energia wiatru
-ZALETY
Czyste źródło odnawialnej energii.
brak zanieczyszczeń środowiska energia wiatru jest darmowa możliwość lokalizacji na nieużytkach i terenach zanieczyszczonych zmniejszenie bezrobocia (stałe zatrudnienie dla ok. 5000 osób)

-WADY
Wysokie koszty budowy i utrzymania.
Ingerencja w krajobraz, instalacja wiatraków zajmuje rozległe obszary stracone dla rolnictwa..
Hałas turbin.
Zależność od wiatru.
Zakłócają odbiór fal radiowych i telewizyjnych.

Energia słoneczna
-ZALETY
nieograniczone zasoby energii, wszechobecność jej dostępu, najmniejszy ujemny wpływ na
środowisko i brak emisji szkodliwych substancji, możliwość bezpośredniej konwersji
na inne formy energii, łatwy montaż kolektorów
.
-WADY
Do budowy ogniw fotowoltaicznych używa się pierwiastków toksycznych (kadm, arsen, selen, tellur).
Instalacja ogniw zajmuje rozległe obszary.
Trudność korzystania z tego źródła energii wynika m. in. ze zmienności dobowej i sezonowej promieniowania słonecznego. Do wad należy również mała gęstość dobowa strumienia energii promieniowania słonecznego, która nawet w rejonach równikowych wynosi zaledwie 300 W/m2,

by Hubert J

Energetyka słoneczna

Docierająca do Ziemi moc promieniowania słonecznego to 170 000 000 GW. Gdyby tak choć częściowo ją wykorzystać... Rzeczywiście, istnieje relatywnie prosta możliwość wykorzystania nawet 600 000 GW. To znacznie więcej, niż potrzeba.

"Stawiam swoje pieniądze na energię słoneczną. Mam nadzieję, że nie będziemy z tym".

T.A. Edison, 1931

Energia słoneczna ma szereg zalet:

• powszechna dostępność;

• brak negatywnych konsekwencji dla środowiska podczas eksploatacji;

• instalacje PV nie starzeją się, po 20 latach pracy praktycznie nie obserwuje się spadku mocy;

• minimalny koszt eksploatacji;

• w instalacjach przydomowych oznacza ona zmniejszone uzależnienie od dostawców energii.

Energię słoneczną możemy wykorzystywać na mnóstwo sposobów, zarówno do ogrzewania, jak i do produkcji prądu:

• Pasywna konwersja fototermiczna. Energię słoneczną można wykorzystać do zwykłego ogrzania wody przepływającej przez specjalny system rur. Ten sposób wykorzystywania energii nie nadaje się do instalacji masowych, ale jest używany w gospodarstwach do ogrzewanie budynków, dostarczania ciepłej wody czy napędu pomp.

• Konwersja fotowoltaiczna. Technologia ogniw słonecznych pozwala na przetwarzanie promieniowania słonecznego bezpośrednio na energię elektryczną. Obecnie ogniwa fotowoltaiczne wykonuje się głównie z półprzewodników na bazie krzemu. Charakteryzują się one długą żywotnością oraz niezawodnością. Nawet ogniwa zainstalowane 20 lat temu nie wykazują zwykle znaczącego spadku mocy, produkując ponad 90% pierwotnie wytwarzanej energii. Ogniwa słoneczne najlepiej sprawdzają się w warunkach dużego nasłonecznienia, na przykład na pustyniach, gdzie teren i tak jest niewykorzystywany. Aby wyprodukować energię dla całego świata, wystarczyłoby zająć teren oznaczony na mapie czarnymi kropkami.

  

Rys. Mapa pokazuje, ile watów energii dociera średnio na 1m². Gdyby na obszarach zaznaczonych czarnymi kropkami zbudować elektrownie oparte na dostępnych ogniwach, pozwoliłoby to w pełni zaspokoić potrzeby energetyczne świata.

Jak na razie energia słoneczna jest marginalnym źródłem energii, ale odnotowuje się bardzo szybki przyrost mocy produkowanych ogniw słonecznych. Do roku 2006 było to 30% rocznie, w 2007 roku, na fali wzrastających cen paliw kopalnych, moc zainstalowanych paneli słonecznych skoczyła nawet o 60%.

 

Największą moc elektrowni słonecznych na świecie mają Niemcy, których warunki pogodowe są porównywalne z polskimi. Sprzyja temu polityka podatkowa, szczególnie wysokie gwarantowane ceny zakupu energii produkowanej ze źródeł odnawialnych. Moc zainstalowanych w Niemczech elektrowni fotowoltaicznych wzrosła ze 100 MW w roku 2000 do 4150 MW w roku 2007 (porównywalne z mocą największej polskiej elektrowni w Bełchatowie). W 2007 roku w Niemczech ogniwa fotowoltaiczne wyprodukowały 3.5 TWh prądu (czyli 0,6% z całkowitych 636 TWh). Polska produkuje 159 TWh prądu rocznie, czyli niemieckie ogniwa dałyby nam 2,2% całkowitej produkcji energii elektrycznej).

Wraz z postępem technologii i wzrostem wolumenu produkcji spadają ceny ogniw. W roku 1970 cena 1 kWh energii z paneli słonecznych wynosiła 8 dolarów, w roku 2001 było to już 40 centów, a w 2007 cena spadła do poziomu 20-25 centów.

 

Obecnie jest to źródło energii 2-3 krotnie droższe od paliw kopalnych, jednak szacuje się, że ogniwa słoneczne staną się ekonomicznie konkurencyjne w energetyce po 2020 roku i od tego czasu zacznie się ich intensywny wzrost jako źródła energii na skalę przemysłową.
Może się okazać, że postęp będzie tu szybszy. Najprostszym rozwiązaniem są efektywniejsze sposoby użycia materiałów fotowoltaicznych, np. zainstalowanie systemu zwierciadeł obrotowych, które nastawiają się automatycznie, tak aby skupić światło na małych panelach słonecznych i w ten sposób wykorzystać jak najwięcej energii słonecznej przy niskim koszcie samych paneli. Duże nadzieje wiąże się też z ogniwami polimerowymi, które w przyszłości mają być dużo tańsze od ogniw krzemowych, a ich produkcja ma być mniej skomplikowana.

• Aktywna konwersja fototermiczna. Lustra skupiają energię słoneczną podgrzewając specjalne roztwory (sód, lit, azotan potasu). Te z kolei parują i wprawiają w ruch turbinę, która wytwarza energię elektryczną. Oprócz produkcji prądu możliwa jest kogeneracja, czyli wykorzystanie powstającego ciepła, np. do ogrzewania mieszkań. Konstrukcja takich elektrowni jest prosta, czysta i bezpieczna w użytkowaniu, i nie wymaga zaawansowanych technologii. Elementy do takiej elektrowni mogą być produkowane masowo, umożliwiając szybkie zwiększanie zainstalowanej mocy. Sporą zaletą tego typu elektrowni jest możliwość pracy nawet bez światła - ciepło może być gromadzone, a następnie wykorzystywane do produkcji prądu przez kilka godzin.

 

Rys. Elektrownia słoneczna. Źródło: National Renewable Energy Laboratory .

Elektrownie słoneczne najlepiej sprawdzają się w warunkach dużego nasłonecznienia, na przykład na pustyniach, gdzie teren i tak jest niewykorzystywany. Aby wyprodukować energię dla całego świata, wystarczyłoby zająć na Saharze teren o rozmiarze 250 x 250 kilometrów.

 

Rys. Obszar zajmowany przez elektrownie fototermiczne, zaspokajające potrzeby świata i UE.

Koszt kilowatogodziny prądu z takich elektrowni wynosi dziś 13-17 centów (czyli jest 30-70% wyższy, niż dla elektrowni węglowych), jednak szybko maleje - przewiduje się, że do 2015 roku może spaść do 10 centów - poziomu energii z paliw kopalnych, a do 2020, w przypadku dobrze zlokalizowanych elektrowni, nawet do 5 centów (połowy ceny energii z węgla). US Department of Energy szacuje, że do 2030 w USA zainstalowana moc wzrośnie do 35 GW (10% aktualnej mocy pracujących w USA elektrowni węglowych).

Główną wadą energii słonecznej jest jej sezonowość. W nocy produkcja energii ustaje, nawet na pustyni może się zdarzyć pochmurny dzień lub trwająca kilka dni burza piaskowa, podczas której praca elektrowni w ogóle byłaby wstrzymana. Rozwiązaniem może być gromadzenie energii, np. w akumulatorach, elektrowniach szczytowo - pompowych, w formie ciepła lub produkowanego w procesie elektrolizy wodoru. Wszystkie te metody mają jednak swoje słabości i problem gromadzenia energii z elektrowni słonecznych wciąż nie doczekał się powszechnego, efektywnego i taniego rozwiązania.

Dobrym rozwiązaniem jest budowanie elektrowni słonecznych rozrzuconych po całym kontynencie, czy to Europie i Afryce Północnej, czy Ameryce, i sprzężenie ich w jeden system, także z innymi źródłami odnawialnymi. Nigdy nie dzieje się tak, że nie ma słońca na całym kontynencie. Kiedy w Hiszpanii są chmury, jest słonecznie w Turcji, na Sycylii lub w Tunezji - dzięki temu zawsze część elektrowni dostarcza energii. Do rozwiązania pozostaje oczywiście kwestia połączenia systemów energetycznych pomiędzy krajami.

   

Rys. Schemat zapewnienia Europie zdywersyfikowanych dostaw energii z różnych źródeł.

Jeszcze innym sposobem wykorzystania energii słonecznej jest pozyskanie wodoru w fotokatalitycznym rozkładzie wody, czyli tzw. konwersja fotochemiczna. Pod wpływem energii słonecznej woda rozkłada się na tlen i wodór, który z kolei jest gromadzony, a następnie wykorzystywany jako paliwo. Wodór spalając się z tlenem zamienia się w parę wodną, która jako produkt spalania gwarantuje ekologiczną czystość procesu.

Nic dziwnego, że Komisja Europejska określiła energię słoneczną jako strategiczne źródło zaopatrzenia EU w energię w przyszłości. Przewiduje się, że do połowy wieku energetyka słoneczna będzie dawać więcej energii niż węgiel, czy ropa.

Wbrew pozorom warunki polskie (1600h nasłonecznienia wciągu roku) nie przeszkadzają wcale w efektywnym wykorzystaniu promieniowania słonecznego. Fotoogniwa mogą bowiem absorbować także światło rozproszone występujące przy zachmurzonym niebie. Liderem w rozwoju energetyki słonecznej są Niemcy leżące w tym samym klimacie co Polska i promujące rozwój energii słonecznej.

Wykorzystanie energii słonecznej

Najbardziej popularnym sposobem wykorzystania energii słonecznej to produkcja ciepła w kolektorach słonecznych i produkcji prądu elektrycznego za pomocą ogniw fotowoltaicznych. Trzecia, mniej popularna, możliwość to produkcja energii elektrycznej ze zgromadzonej energii cieplnej. Do produkcji energii elektrycznej służą panele fotowoltaiczne zwane bateriami słonecznymi. Każdy panel składa się z wielu ogniw. Panel fotowoltaiczny produkujący prąd. Rodzaje ogniw fotowoltaicznych, z których składa się panel. Panele fotowoltaiczne łączy się ze sobą w większe instalacje, w zależności od tego ile prądu potrzeba wyprodukować.   Kolektor słoneczny to urządzenie służące do produkcji ciepła. Energia cieplna służy najczęściej ogrzaniu wody użytkowej. Zalety i wady korzystania z energii słonecznej Energia słońca jest niewyczerpalna, nigdy się nie skończy Słońce świeci za darmo Z energii słońca można wyprodukować ciepło lub prąd Kolektory słoneczne nie są drogie. Łatwo je zamontować Jest to czysta energia. Korzystanie z energii słońca nie produkuje żadnych zanieczyszczeń Wady −Wadą korzystania z energii słońca, jest to że zależy od pory roku. W zimie słońca jest za mało, aby ogrzać duże zbiorniki wody −Ilość ciepłej wody, jakie da nam kolektor zależy od pogody.  Jeśli słońca jest za mało woda w zbiorniku będzie zimna.
ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII :: Energia słoneczna
Energia słoneczna Energia słoneczna jest specyficzną formą energii odnawialnej występującej na Ziemi. Podstawową jej zaletą jest łatwa dostępność, efektywność i że jest bezpłatna. Z racji małej gęstości strumienia, silnie zależy od miejsca na Ziemi, w tym szerokości geograficznej, grubości warstwy atmosfery i strefowych warunków klimatycznych, co wiąże się z czasem trwania ekspozycji słonecznej. Istotny wpływ ma także lokalny stan zanieczyszczenia środowiska oraz zmieniające się w sposób ciągły pory dnia i roku. Energia promieniowania słonecznego była zawsze wykorzystywana przez ludzi, zarówno w sposób przypadkowy, jak i zaplanowany. Rozwój współczesnych nowych technologii dopasowanych do warunków klimatycznych i typu obciążeń energetycznych umożliwił efektywniejsze pozyskiwanie tej energii do celów użytkowych. Jak twierdzi zajmująca się tym zagadnieniem dr inż. Dorota A. Chwieduk z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN, „rozwiązania, które do niedawna wydawały się niemożliwe do zastosowania w pewnych warunkach dostarczania i odbioru energii, uległy znaczącej modernizacji i stają się coraz bardziej powszechne i uzasadnione energetycznie i ekonomicznie. Energetyka słoneczna to obecnie zarówno rozwiązania instalacyjne, jak również estetyczna koncepcja architektoniczna budynku z jego otoczeniem”. Energia promieniowania słonecznego daje początek powstawaniu innych energii odnawialnych i jest przyczyną wszystkich zachodzących zmian w przyrodzie. Bierze udział w obiegu wody (parowanie, opady), powstawaniu ruchów termicznych (wiatry, fale, prądy morskie) oraz jest czynnikiem rozwoju dla występowania różnych przejawów życia (biomasa, organizmy żywe takie jak: plankton, ryby, zwierzęta). Możliwości wykorzystania energii promieniowania słonecznego w Polsce są bardzo zróżnicowane i uwarunkowane regionalnie, decydując się na inwestycje w instalacje solarną lub fotowoltaiczną musimy brać ten fakt pod uwagę. Roczna suma usłonecznienia dla obszaru Polski stanowi 14-22% sumy wszystkich godzin w roku, średnia wartość wynosi ok. 1600 godzin. Natomiast suma rocznego napromieniowania całkowitego sięga 900-1200 kWh/m2, z kolei wartości bezpośredniego promieniowania słonecznego znajdują się w granicach 600-800 W/m2. Energia słoneczna na Podkarpaciu W regionie obserwowany jest rokrocznie przyrost liczby dachów z zamontowanymi panelami kolektorów, są to głównie systemy odbierające ciepło, powszechne stają się ponadto wolnostojące układy fotowoltaiczne zasilające znaki drogowe. Na Podkarpaciu średnie nasłonecznienie miesięczne wg danych 10 letnich, wynosi odpowiednio od 0,8 kWh/m2/dzień w grudniu do 5,04 kWh/m2/dzień w lipcu. Warunki te stwarzają doskonałą możliwość do wykorzystania energii słonecznej na cele użytkowe. Ocieplający się klimat dodatkowo potęguje rozwój inwestycji solarnych, które znacznie szybciej się amortyzują. Odpowiednio dobrany i właściwie skonfigurowany całościowo system solarny z wysoko sprawnymi kolektorami, pozwala pokryć od 55-65% rocznego zapotrzebowania na ciepłą wodę w budynku jodno lub wielorodzinnym. Z wieloletnich doświadczeń użytkowników solarów jednoznacznie wynika, iż w miesiącach późnowiosennych i letnich (maj - wrzesień) energia słoneczna wystarcza na prawie całkowite pokrycie potrzeb przygotowania ciepłej wody. W pozostałym okresie służyć może do wstępnego podgrzewania ciepłej wody, dzięki temu możliwe jest zmniejszenie zużycia energii elektrycznej czy konwencjonalnych paliw tj. gaz, węgiel czy olej opałowy. Wydawać by się mogło, że zagadnienia związane z energetyką słoneczną, a uściślając, z promieniowaniem słonecznym, posiadają wyłącznie same zalety w stosunku do źródeł konwencjonalnych. Okazuje się jednak, że przy całej zaawansowanej innowacyjności, energetyka solarna nie pozbawiona jest również i wad. Decydując się na zastosowanie proekologicznej technologii, musimy iść na kompromis w obszarach, w których obecne systemy i urządzenia nie pozwalają na tak efektywne rozwiązania, jakich byśmy oczekiwali. Jak podaje W. M. Lewandowski w książce Proekologiczne źródła energii odnawialnej do najważniejszych wad i zalet energii słonecznej względem nośników konwencjonalnych można zaliczyć: Wady: cykliczność dzienna, roczna i stochastyczna (konieczność magazynowania, przetwarzania na inne, łatwiej magazynujące się formy energii); zmienna koncentracja i niskie natężenie wymagające wspomagania innymi źródłami energii; duże rozproszenie; znaczne koszty związane z budowaniem urządzeń wspomagających. Zalety: darmowa energia po zwróceniu się kosztów budowy instalacji; wszechobecność eliminująca problem przesyłu; brak wpływu na bilans energetyczny Ziemi, w przeciwieństwie do ropy, węgla i gazu nie ulega wyczerpaniu; proekologiczność. Pomimo występowania również pejoratywnych zagadnień wśród urządzeń wykorzystujących energię promieniowania słonecznego tj. kolektory słoneczne czy ogniwa fotowoltaiczne zastosowanie ich jest bezwątpienia ekonomicznie i ekologicznie uzasadnione, gdyż takie rozwiązania dają darmową i czystą energię. W opracowaniu wykorzystano: 1. D. A. Chwieduk: Możliwości wykorzystania energii promieniowania słonecznego w budownictwie w Polsce – Pierwsza Międzynarodowa Konferencja Energii Słonecznej i Budownictwa Ekologicznego ENERGIA ODNAWIALNA Innowacyjne idee i technologie dla budownictwa, Solina 2006; 2. W. M. Lewandowski: Proekologiczne źródła energii odnawialnej. WNT, Warszawa 2001; 3. Wytyczne projektowe i materiały szkoleniowe firmy Hewalex; 4. Podkarpacka Agencja Energetyczna Sp. z o.o.: Publikacja: Energia Słoneczna.