Über Solarenergie : Solarenergie vs. Wasserkraft
Wer umweltfreundlich sein will, sollte ein Elektroauto fahren.
So einfach ist es leider nicht. Elektroautos verschmutzen zwar nicht die Luft um sie herum wie ein Verbrennungsmotor, aber sie müssen aufgeladen werden, was zu Fragen wie der Energiequelle führt, aus der der Strom stammt und ob diese Energiequelle sauber ist.
Die Gesamtbewertung eines Energieträgers basiert nicht nur darauf, wie sauber er ist; es muss auch zuverlässig, zugänglich und erschwinglich sein.
Nicht alle diese Faktoren lassen sich sauber kategorisieren.
Erdöl ist zum Beispiel in den Vereinigten Staaten relativ erschwinglich, aber das liegt zum Teil daran, dass die Regierung die Industrie für fossile Brennstoffe subventioniert.
Auch wenn Windenergie, Solarenergie und Wasserkraft relativ teuer sind, sinken ihre Kosten mit zunehmender Nutzung seit Jahren stetig.
Der Hauptunterschied zwischen Wasserkraft und Solarenergie besteht darin, dass Wasserkraft eine Art von Energie ist, die Wasser zur Energieerzeugung verwendet, während Solarenergie Sonnenlicht zur Energieerzeugung verwendet.
Diese beiden Energien unterscheiden sich auch in ihrer Erzeugung und nutzen sie zur Stromerzeugung.
Werfen wir einen Blick zwischen den beiden.
• Kostenunterschied
• Produktion
• Verlässlichkeit
• Umweltbelastung
• Verwendung in kleinen tragbaren Geräten
• Eignung
• Lebensdauer
• Einfluss des Klimas
• Verschmutzung
Kostenunterschiede zwischen Solarenergie und Wasserkraft
Bei der Solarenergie sind die hohen Vorlaufkosten einer der größten Nachteile von Solarmodulsystemen.
Ab April 2021 betragen die durchschnittlichen Kosten für Solarenergie in den USA etwa 2,85 US-Dollar pro Watt.
Ein 6-kW-Solarpanel-System würde Sie also im Durchschnitt mit rund 17.100 US-Dollar betreiben, bevor die Bundessteuergutschrift angewendet wird.
Die tatsächlichen Kosten einer Solaranlage variieren je nach Bundesland und nach den Anreizen, für die Sie sich qualifizieren.
Zum Glück gibt es Solarfinanzierungsmöglichkeiten.
In vielen Fällen können Sie sich für einen Null-Down-Solarkredit qualifizieren, der es Ihnen ermöglicht, immer noch Geld bei Ihrer Stromrechnung zu sparen und die Vorteile einer Solaranlage zu nutzen.
In der Wasserkraft ist der Bau jeder Art von Kraftwerk teuer – Wasserkraftwerke können bis zu 580 US-Dollar pro zu bauendem Kilowatt kosten, und sie reichen normalerweise von 10 MW bis 30 MW (wobei ein MW 1.000 Kilowatt entspricht).
Dies bedeutet, dass die Vorlaufkosten für den Bau eines Wasserkraftwerks Millionen von Dollar betragen können.
Im Vergleich zu den fallenden Preisen von Solaranlagen beispielsweise ist Wasserkraft ein schwieriger zu finanzierendes erneuerbares Projekt.
Bei den Produktionskosten hat Wasserkraft einen starken Vorteil gegenüber Solarenergie.
Das US-Energieministerium bezeichnet die Wasserkraft als die am weitesten verbreitete und kostengünstigste Form erneuerbarer Energie in den Vereinigten Staaten.
Wasserkraft macht 6 Prozent der gesamten US-Energieproduktion aus und macht 70 Prozent aller in den Vereinigten Staaten erzeugten erneuerbaren Energien aus.
Solaranlagen kosten in der Regel viel mehr.
Nach Angaben der US Energy Information Administration kostet beispielsweise 1 Megawattstunde Strom 90,3 US-Dollar im Jahr 2011, um sie mit Wasserkraft zu erzeugen, oder 144,30 US-Dollar, um sie mit Sonnenkollektoren zu erzeugen.
Produktion
Bei der Erzeugung von Wasserkraft werden Turbinen eingesetzt, die die kinetische Energie des bewegten Wassers in Wasserkraft umwandeln.
Eine hydraulische Turbine wandelt die Energie des fließenden Wassers in mechanische Energie um.
Ein hydroelektrischer Generator wandelt diese mechanische Energie in Strom um.
Die Funktionsweise eines Generators basiert auf den von Faraday entdeckten Prinzipien.
Er fand heraus, dass, wenn ein Magnet an einem Leiter vorbeigeführt wird, Strom fließt.
In einem großen Generator werden Elektromagnete hergestellt, indem Gleichstrom durch Drahtschleifen zirkuliert wird, die um Stapel magnetischer Stahlbleche gewickelt sind.
Diese werden Feldpole genannt und sind am Umfang des Rotors angebracht.
Der Rotor ist an der Turbinenwelle befestigt und dreht sich mit einer festen Geschwindigkeit.
Wenn sich der Rotor dreht, bewegen sich die Feldpole (die Elektromagnete) an den im Stator montierten Leitern vorbei.
Dadurch fließt Strom und an den Ausgangsklemmen des Generators entsteht eine Spannung
Solarstrom wird durch Solarplatten gewonnen, die die Energie des Sonnenlichts einfangen und in Sonnenenergie umwandeln.
Sonnenstrahlung kann durch Solarzellen (Photovoltaikzellen) direkt in Strom umgewandelt werden.
In solchen Zellen wird eine kleine elektrische Spannung erzeugt, wenn Licht auf den Übergang zwischen einem Metall und einem Halbleiter (wie Silizium) oder auf den Übergang zwischen zwei verschiedenen Halbleitern trifft.
Die von einer einzelnen Photovoltaikzelle erzeugte Leistung beträgt typischerweise nur etwa zwei Watt.
Durch die Verbindung einer großen Anzahl einzelner Zellen, wie in Solarpanel-Arrays, können jedoch Hunderte oder sogar Tausende von Kilowatt elektrischer Leistung in einem Solarkraftwerk oder einer großen Haushaltsanlage erzeugt werden.
Die Energieeffizienz der meisten heutigen Photovoltaikzellen beträgt nur etwa 15 bis 20 Prozent, und da die Intensität der Sonneneinstrahlung zunächst gering ist, sind große und kostspielige Baugruppen solcher Zellen erforderlich, um auch nur bescheidene Strommengen zu erzeugen.
Verlässlichkeit
Die Welt ist mit reichlich kostenloser Sonnenenergie ausgestattet.
Durch die Nutzung der Wüsten und des Ackerlandes des Landes und der Nutzung von 300 bis 330 Sonnentagen im Jahr könnte die Welt leicht 50.000 Billionen Kilowattstunden Sonnenenergie erzeugen.
Solarenergie ist eine der am schnellsten wachsenden erneuerbaren Energietechnologien und innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums von fünf Jahren haben wir einen steilen Rückgang (mehr als 60 %) der Investitionskosten und Tarife für Photovoltaik-Anlagen erlebt.
Vor dem Hintergrund steigender konventioneller Stromkosten, Bedenken hinsichtlich der Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Strom aus dem Netz sowie der langfristigen kommerziellen Machbarkeit von Solarstrom installieren gewerbliche und industrielle Verbraucher Solartechnologie auf dem Dach, um ihren Eigenbedarf zu decken.
Investitionen in Solarenergie helfen Unternehmen auch, ihre Initiative zur sozialen Verantwortung von Unternehmen zu erfüllen und langfristige wirtschaftliche Gewinne zu erzielen.
Die Welt ist bereit, eine globale Kraft in der Solarenergiebranche zu werden, und neue Regulierungssysteme und hohe Spitzenpreise machen diese Gelegenheit real und attraktiv.
Solarenergie könnte eine schnell skalierbare Lösung sowohl für netzgebundene als auch für netzferne Anwendungen darstellen.
Einige der Vorteile von Solarenergie sind der einfache Zugang zu Strom, einer erneuerbaren Energiequelle, die Senkung der Stromrechnungen usw.
Wasserkraft ist eine zuverlässigere Energiequelle als Solarenergie, da sie konstant mit Strom versorgt wird, während Solarenergie eine intermittierende Energiequelle mit Perioden ist, in denen die Energieversorgung unterbrochen wird, beispielsweise nachts und an bewölkten Tagen.
Damit ein groß angelegtes Solarstromprojekt funktioniert, braucht es eine zusätzliche Energieversorgung, die als Backup-Quelle dient und bei hoher Nachfrage und geringem Angebot hilft.
Umweltbelastung
Die Sonne bietet eine enorme Ressource für die Erzeugung sauberer und nachhaltiger Elektrizität ohne giftige Umweltverschmutzung oder Emissionen der globalen Erwärmung.
Die potenziellen Umweltauswirkungen im Zusammenhang mit Solarenergie – Landnutzung und Verlust von Lebensräumen, Wasserverbrauch und die Verwendung gefährlicher Materialien bei der Herstellung – können je nach Technologie stark variieren, die zwei große Kategorien umfasst: Photovoltaik (PV) Solarzellen oder konzentrierende Solarzellen thermische Anlagen (CSP).
Der Umfang des Systems – von kleinen, verteilten PV-Aufdachanlagen bis hin zu großen PV- und CSP-Projekten im Versorgungsbereich – spielt ebenfalls eine bedeutende Rolle bei der Höhe der Umweltauswirkungen.
Wasserkraft ist die kostengünstigste erneuerbare Energiequelle der Welt, einschließlich Solarenergie.
Wasserkraft verursacht jedoch größere Umweltauswirkungen als Sonnenenergie.
Insbesondere die Wasserkraft erfordert das Aufstauen von Flüssen und Bächen, die als Wasserquellen dienen und die Lebensräume von Tieren, Fischen und Pflanzen beeinträchtigen.
Solarenergie hingegen hat nur begrenzte Auswirkungen auf die Umwelt; Die Energiekosten für die Herstellung der Solarstromanlagen sind größtenteils ausschlaggebend.
Verwendung in kleinen tragbaren Geräten
Wasserkraft ist keine praktikable Energiequelle für kleine, tragbare Geräte wie Solarenergie.
Solarenergie kann als primäre Energiequelle für eine Uhr, Taschenlampe oder einen Taschenrechner dienen, da die Sonne für mobile Geräte leichter zugänglich ist als Wasserquellen.
Photovoltaikmodule, die die Sonnenenergie leiten, können recht klein sein.
Die Nutzung von Turbinen und einer Wasserquelle macht die Wasserkraft für kleine, mobile Geräte, die Flexibilität erfordern, ungeeignet.
Eignung
Bei der Solarenergie kann die Architektur Ihres Hauses einen erheblichen Einfluss darauf haben, wie und wo Sonnenkollektoren installiert werden.
In erster Linie muss Ihr Dach tragfähig sein und das Gewicht der Paneele tragen können, insbesondere bei starkem Wind.
Auch Ihre Dachmaterialien sollten in gutem Zustand sein, da Sonnenkollektoren in der Regel viele Jahre im Einsatz sind und bei der Installation einer neuen Dacheindeckung entfernt und ersetzt werden müssen.
Für je 1 kW Leistung werden ca.
100 sq.
ft.
Fläche benötigt.
Für eine typische 5-kW-Installation sind also ca.
500 m² Platz werden benötigt.
Im Vereinigten Königreich sind Sonnenkollektoren im Allgemeinen am effektivsten, wenn sie nach Süden ausgerichtet sind, aber Ost und West können genauso gut funktionieren, je nachdem, zu welcher Tageszeit Ihre Familie am meisten Strom bezieht.
Wie immer kann Ihnen ein ausgebildeter Solarintegrator helfen, Ihre Energieverbrauchsmuster zu untersuchen und das beste Design für Ihren Lebensstil zu bestimmen.
Alle Merkmale, die den Weg zwischen der Sonne und Ihren Sonnenkollektoren (Schatten) blockieren können, wie benachbarte Bäume oder Strukturen wie Schornsteine, müssen ebenfalls berücksichtigt werden.
Die Dachfläche sollte für eine lange Zeit geeignet sein.
Ihre Sonnenkollektoren können zwar dazu beitragen, die Lebensdauer Ihrer Dachfläche zu verlängern, sie können jedoch auch Reparatur und Austausch behindern.
In der Wasserkraft ist es aufgrund der Nichtverfügbarkeit von Ressourcen nicht für alle Bereiche verfügbar, weshalb es eine schwierige Wahl sein wird.
Lebensdauer
Bei der Solarenergie sind die störanfälligen Schlüsselkomponenten die Solarmodule und der Wechselrichter.
Qualitativ hochwertige Produkte haben jedoch in der Regel lange Lebenszyklen, was sich in den langen Garantien, insbesondere bei Solarmodulen, widerspiegelt.
Ein Solarpanel ist ein relativ einfaches Gerät ohne bewegliche Teile.
Solarmodule haben in der Regel eine 25-jährige Leistungsgarantie und können je nach Qualität des Moduls auch darüber hinaus erwartet werden.
Auch Sonnenkollektoren, die Wind, Temperaturschwankungen und Wetter ausgesetzt sind, verschlechtern sich und produzieren jedes Jahr etwas weniger Strom.
Billigere Platten mit weniger UV-Strahlung, stabilisierten Trägerfolien, billigeren Dichtstoffen und Rahmen können sich schneller und schneller verschlechtern.
Die Garantien für Solarmodule prognostizieren im Allgemeinen einen durchschnittlichen Leistungsverlust von 0,6% pro Jahr nach dem 1.
Dies bedeutet, dass ein hocheffizientes Solarpanel 315 Watt produzieren würde; das gleiche Panel könnte in 25 Jahren nur 261-269 Watt produzieren.
In Wirklichkeit können Panels mit weniger produktiver Qualität bei 250-260 Watt beginnen (Solarpanel-Leistung nach 25 Jahren Betrieb) und dann nach 25 Jahren auf 200 Watt pro Panel sinken.
Wechselrichter sind komplexe elektronische Geräte, die die Ausgangsleistung jede Sekunde anpassen müssen; Wechselrichter sind anfälliger für Fehler, obwohl Qualitätsmarken, die unter Verwendung der hochwertigsten Komponenten entwickelt wurden, wahrscheinlich die typischen 5-Jahres-Garantiefristen überschreiten.
Viele Hersteller bieten mittlerweile Garantieverlängerungen von 10 Jahren oder mehr an.
Obwohl Kabel, Sicherheitsvorrichtungen und Befestigungssysteme weniger Einfluss haben, kann die Verwendung von minderwertigen Materialien zu vorzeitigen Systemausfällen führen.
Bei markenfremden Steckern und Kabeln sind komplette Systemausfälle aufgetreten.
Daher könnte man argumentieren, dass man für ein Jahrzehnt wartungsarmen Solarstroms hochwertige Sonnenkollektoren und hochwertige Solarwechselrichter kauft.
Hydro Power hat eine sehr lange Lebensdauer.
Die ältesten in Betrieb befindlichen Wasserkraftanlagen sind über 100 Jahre alt, darunter auch einige Anlagen im Versorgungsmaßstab.
Wasserturbinen sind von Natur aus relativ wenig belastete Maschinenteile und arbeiten unter sehr konstanten Lastbedingungen ohne plötzliche Laständerungen.
Dies ist bei regelmäßiger Wartung (hauptsächlich Lagerschmieren) eine lange Lebensdauer.
Die Tiefbauinfrastruktur soll nahezu unbegrenzt Bestand haben, sofern sie instand gehalten wird.
Die Antriebssysteme (Getriebe oder Riemen) erfordern regelmäßige Ölwechsel/Austausch zusammen mit Lagern in allen rotierenden Maschinen.
Die meisten Hersteller von Hydro-Hardware geben eine Lebensdauer von 25 Jahren an, obwohl dies normalerweise der Fall ist, weil sie eine Zahl festlegen müssen, und in vielen Fällen haben dieselben Hersteller viele Turbinen im Einsatz, die über 50 Jahre alt sind und immer noch zuverlässig und effizient arbeiten .
Auswirkungen des Klimawandels
In Solar Power Ambitionierte Klimaschutzpläne fordern eine deutliche Steigerung der Nutzung erneuerbarer Energien, was jedoch das Versorgungssystem anfälliger für Klimaschwankungen und -änderungen machen könnte.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Veränderung der Photovoltaik-Versorgung bis zum Ende dieses Jahrhunderts im Vergleich zu den Schätzungen unter den aktuellen klimatischen Bedingungen im Bereich (-14%; +2%) liegen sollte, mit den größten Rückgängen in den nördlichen Ländern.
Auch in künftigen Klimaszenarien scheint die zeitliche Stabilität der Stromerzeugung nicht so stark betroffen zu sein, in südlichen Ländern sogar leicht positiv.
In der Wasserkraft kann der Klimawandel zu einer Verringerung der Abfluss- und Wasserverfügbarkeit und danach zu einer Verringerung der Stromerzeugung aus Wasserkraft führen, ohne dass weitere Baumaßnahmen nur unter Berücksichtigung der derzeitigen Anlagen durchgeführt werden.
Verschmutzung
Solaranlagen/Kraftwerke erzeugen keine Luftverschmutzung oder Treibhausgase.
Die Nutzung von Solarenergie kann sich indirekt positiv auf die Umwelt auswirken, wenn Solarenergie andere Energiequellen mit größeren Auswirkungen auf die Umwelt ersetzt oder deren Nutzung reduziert.
Einige giftige Materialien und Chemikalien werden jedoch verwendet, um Photovoltaik (PV)-Zellen herzustellen, die Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln.
Einige solarthermische Systeme verwenden potenziell gefährliche Flüssigkeiten, um Wärme zu übertragen.
Undichtigkeiten dieser Materialien können umweltschädlich sein.
Die US-Umweltgesetze regeln die Verwendung und Entsorgung dieser Art von Materialien.
In der Wasserkraft ist thermische Verschmutzung die Änderung der Wassertemperaturen von Seen, Flüssen und Ozeanen, die durch vom Menschen geschaffene Strukturen verursacht werden.
Diese Temperaturänderungen können sich nachteilig auf aquatische Ökosysteme auswirken, insbesondere indem sie zum Rückgang der Wildtierpopulationen und zur Zerstörung von Lebensräumen beitragen.
Jede Praxis, die das Gleichgewicht einer aquatischen Umgebung beeinflusst, kann die Temperatur dieser Umgebung verändern und anschließend zu einer thermischen Verschmutzung führen.
Die thermische Verschmutzung kann jedoch einige positive Auswirkungen haben, einschließlich der Verlängerung der Fangsaison und der Erholung einiger Wildtierpopulationen.
Thermische Verschmutzung kann in Form von warmem oder kaltem Wasser auftreten, das in einen See, Fluss oder Ozean geschüttet wird.
Eine erhöhte Sedimentbildung in einem Gewässer beeinflusst seine Trübung oder Trübung und kann seine Tiefe verringern, was beides zu einem Anstieg der Wassertemperatur führen kann.
Erhöhte Sonneneinstrahlung kann auch die Wassertemperatur erhöhen.
Staudämme können einen Flusslebensraum in einen Seelebensraum verwandeln, indem hinter dem Damm ein Stausee (künstlicher See) geschaffen wird.
Die Wassertemperatur des Reservoirs ist oft kälter als die des ursprünglichen Baches oder Flusses.
Die Quellen und Ursachen der thermischen Belastung sind vielfältig, was eine Berechnung des Ausmaßes des Problems erschwert.
Da die thermische Belastung durch Wasserkraftwerke (WKW) keine direkten Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit hat, wird sie im Allgemeinen vernachlässigt.
Daher werden Quellen und Folgen der thermischen Belastung in WKW im Allgemeinen ignoriert.
Fazit: Solarenergie vs. Wasserkraft
Sowohl Wasserkraft als auch Solarenergie sind Energiequellen, die keine begrenzten Ressourcen verbrauchen, sondern die erneuerbaren Energien – Wasser für Wasserkraft und Sonne für Solarenergie – nutzen, um Energie zu erzeugen, ohne sie anderen Verwendungen zu entziehen.
Weder Wasserkraft noch Solarenergie verursachen erhebliche Umweltverschmutzung oder Abfall, sodass beide gut für die Umwelt sind.