Phân phối hoặc tập trung năng lượng mặt trời: Chi phí và lợi ích

By Jeremy Gernand 08 tháng tư năm 2008 đổi mới Jeremy Gernand

Xin lỗi, bạn sẽ sử dụng tất cả những gì Sun ở một nơi?

Với ngày nay lo ngại về sự độc lập về năng lượng, hệ thống kiểm soát ô nhiễm, và ổn định giá cả năng lượng, năng lượng mặt trời thường được ca ngợi là một trong những giải pháp (ít nhất là một phần) cho vấn đề đó. Năng lượng mặt trời liên quan đến việc làm điện hay năng lượng sử dụng được ánh sáng từ mặt trời. Và trong khi con người đã được sử dụng năng lượng mặt trời trên một số mức độ trước khi lịch sử, hầu hết các ứng dụng bao gồm các tế bào năng lượng mặt trời ( quang điện ) và các hệ thống chuyển đổi hiệu quả chỉ có được sử dụng kể từ cuối những năm 1940. Vào năm 2005, tổng thị phần của điện sản xuất trong nước từ năng lượng mặt trời là rất nhỏ ở 0,065%, tổng cộng khoảng 19 tỷ kilowatt-giờ , nhưng phát triển nhanh chóng.

Năng lượng mặt trời là một công nghệ quyến rũ. Tất cả các tùy chọn khác chúng tôi đã cho khai thác năng lượng liên quan đến một tài nguyên tiêu thụ một ngày nào đó sẽ được đi, hoặc có thể là nếu không được quản lý một cách đúng đắn. Năng lượng mặt trời được phổ biến ngay lập tức ảnh hưởng đến cuộc sống của tất cả mọi người, hay không, chúng ta sử dụng nó để sản xuất điện. Tất cả mọi người trên khắp thế giới là làm quen với ánh sáng mặt trời như một nguồn năng lượng như chúng tôi đang có gỗ cháy.

Tôi tin rằng nó rất có giá trị ở đây để nhắc lại năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào đối với quan điểm của phân tích này. Năng lượng mặt trời có thể được nói chung được chia thành hai nhóm: nhiệt và quang điện. Năng lượng nhiệt mặt trời ở quy mô nhỏ bao gồm những thứ như máy nước nóng năng lượng mặt trời dân cư hoặc hiệu ứng nhà kính helpfully ấm lên ô tô của bạn trong mùa đông. Những điều này làm việc bởi vì bức xạ từ mặt trời dưới dạng ánh sáng (tia cực tím, có thể nhìn thấy và hồng ngoại) được hấp thụ bởi các vật liệu khác nhau gây ra chúng để tăng nhiệt độ. Các ví dụ được sử dụng đốt nóng hiệu quả là mục tiêu cuối cùng của họ, nhưng các hệ thống khác bao gồm cả các nhà máy điện năng lượng mặt trời tập trung sử dụng sưởi ấm hiệu quả để lái xe các tua-bin và tạo ra điện.
Nhà máy điện năng lượng mặt trời Collector Parabolic
Quang điện hoạt động theo nguyên tắc khác. Các photon ánh sáng từ trời các nguyên tử cá nhân kích thích trong một chất bán dẫn trong dòng chảy của các điện tử do đó các thế hệ của điện. Tùy thuộc vào cơ sở vật liệu và sử dụng doping, các tế bào năng lượng mặt trời được điều chỉnh với các bước sóng đặc biệt của ánh sáng. Nghiên cứu đang tiếp tục mở rộng quang phổ của ánh sáng sẽ kích hoạt các tế bào năng lượng mặt trời và do đó tăng hiệu quả của họ.
Mảng của các tế bào quang điện Monocrystaline
Những nhược điểm chung để thu năng lượng mặt trời được chủ yếu liên quan đến chi phí. Các vật liệu được sử dụng để xây dựng các thiết bị năng lượng mặt trời là tốn kém. Một số nhận xét về hiệu quả tương đối thấp của năng lượng mặt trời là quang điện thương mại là chỉ có khoảng 9% đến 14% hiệu quả. Nhiệt năng lượng mặt trời có thể được một chút hiệu quả hơn, khoảng 20%. Đó thường so với một tua-bin khí chu trình kết hợp tự nhiên, sẽ có một hiệu quả lên đến 60%. Hiệu suất nhiệt động lực học của một động cơ đốt trong xe ô tô sẽ là khoảng 26%. Các giá trị giữa các nhiên liệu năng lượng mặt trời và các hóa thạch không thể so sánh, tuy nhiên. Lý do không đi xuống ô nhiễm, mặc dù đó là một yếu tố rất quan trọng được thảo luận sau. Lý do đi xuống đến bản chất của năng lượng đầu vào. Ánh sáng mặt trời là miễn phí cho tất cả mọi người là một phần của môi trường mà sẽ có mặt cho dù chúng tôi sử dụng điện hay không. Nhiên liệu hóa thạch, mặt khác là những nguồn lực tiêu hao có chi phí sản xuất cũng như chi phí một thị trường, và cuối cùng sẽ được loại bỏ, đó là một yếu tố khác

Năng lượng mặt trời phân phối bao gồm các thiết bị được cài đặt trên nhà cửa và các tòa nhà thương mại nhỏ hơn. Thông thường đây là tất cả các thiết bị quang điện được đặt trên mái nhà hoặc cấu trúc phẳng khác. Chúng tôi cũng có thể bao gồm các máy nước nóng năng lượng mặt trời trong thể loại này. Nhà cửa và các tòa nhà sử dụng các nguồn năng lượng mặt trời vẫn cần nguồn năng lượng khác và do đó lưới điện tổng thể và hệ thống điện từ năng lượng mặt trời không phải là 100% có sẵn. Vì vậy, chúng tôi không tiết kiệm được nhiều chi phí cơ sở hạ tầng tổng thể, bằng cách đi đến phương pháp này, mặc dù tổng thể ít hơn các nhà máy điện tập trung sẽ phải được xây dựng trong thời gian dài. Hệ thống điện phân phối cũng thường phải đối mặt với áp lực giá nghiêm trọng hơn về chi phí ban đầu so với chi phí vòng đời: chủ nhà trung bình thường sẽ giải quyết cho công suất ít hơn hoặc kém hiệu quả khi xây dựng một nhà so với các hệ thống được sử dụng bởi một hoạt động thương mại một cách tiếp cận tập trung. Ngoài ra, duy trì về lâu dài, mà sẽ giúp duy trì một mức độ hiệu quả từ một hệ thống, không sẽ rất tập trung tổng thể với toàn bộ dân số của các nhà sản xuất điện nhỏ bao gồm cả chủ nhà và quản lý văn phòng như nó sẽ là với một hệ thống tập trung.

Tập trung năng lượng mặt trời (các nhà máy quy mô lớn năng lượng mặt trời) dường như làm một phổ biến trở lại . Loại của hệ thống thế hệ này được quản lý bởi các công ty tiện ích công cộng hay tư nhân xây dựng nhà máy điện lớn của pin quang điện hoặc tản nhiệt tập trung năng lượng mặt trời trong nắng nơi khô ráo, như Arizona và sa mạc California. Khi các tập đoàn lớn, các doanh nghiệp có thể đầu tư vào công nghệ tốt nhất và thực hiện nó trên một quy mô lớn và tiếp tục bảo trì cần thiết để đạt được hiệu quả tối đa từ đầu tư của họ. Tập trung năng lượng mặt trời do đó, hiệu quả hơn cho mỗi đô la đầu tư hơn so với năng lượng mặt trời phân phối. Đó là mức độ hiệu quả đòi hỏi phải có đầu tư lớn vào đất đai và chi phí xây dựng, và hiệu quả có thể bị ảnh hưởng bởi khoảng cách của các nhà máy điện từ khu vực dân cư mà nó phục vụ. Ngoài ra, năng lượng mặt trời tập trung đòi hỏi một lượng lớn đất đai, nhiều hơn so với các nguồn năng lượng khác, kể từ khi ánh sáng mặt trời không phải là rất tập trung trong các lĩnh vực cá nhân như than. Các bạn thêm đất có, quyền lực hơn bạn có thể tạo ra.

Vì vậy, làm thế nào để chúng tôi quyết định giữa năng lượng mặt trời tập trung và phân phối? Làm thế nào để chúng tôi quyết định giữa các hình thức năng lượng mặt trời và năng lượng khác? Đối với một, chúng ta cần phải phù hợp giá (chuyển đổi một số con số đô la có ý nghĩa dựa trên nhu cầu của chúng tôi cho những thứ khác) mong muốn của chúng tôi để duy trì mở, không gian phát triển trong khu vực giàu có nhất trong ánh sáng mặt trời. Là giá trị chúng ta đặt trên những tăng không gian, hiệu quả các nhà máy điện năng lượng mặt trời tập trung giảm. Thứ hai, chúng ta cần phải phù hợp giá ô nhiễm từ sản xuất, lắp đặt, vận hành, và ngừng hoạt động vào dự toán chi phí của tất cả các dạng năng lượng. Ô nhiễm ảnh hưởng đến sức khỏe của con người và các hệ sinh thái và phát sinh từ sản xuất các tế bào năng lượng mặt trời, phát triển năng lượng sinh khối, đốt than, và tháo dỡ nhà máy điện hạt nhân. Cuối cùng, chúng ta nên xem xét lại cách chúng tôi đặt một giá trị vào các nguồn lực tiêu hao vượt quá nguồn cung cấp và nhu cầu ngắn hạn. Dầu khí có thể là khả thi như một nguồn năng lượng chung trong 40 năm tới, nhưng sau đó những gì sẽ được làm mà không có nó? Nhựa, vật liệu xây dựng, chất bôi trơn, và những thứ hữu ích khác có thể được làm từ dầu mỏ. Khi có nhiều nguồn năng lượng thay thế, là nó khôn ngoan để tiêu thụ một chất sử dụng nhiều mà chủ yếu cho mục tiêu duy nhất? Lợi ích lâu dài cho xã hội nên được đưa vào tài khoản khi phân tích những lợi ích tương đối của các nguồn năng lượng mặt trời và năng lượng khác.

Bài viết liên quan:

Suy nghĩ của địa phương. Hành động toàn cầu. Tìm hiểu thêm về Peace Corps