Informazioni sull'energia solare : Energia solare contro energia idroelettrica

La valutazione complessiva di una fonte di energia si basa non solo su quanto sia pulita; deve anche essere affidabile, accessibile e conveniente.

Non tutti questi fattori possono essere classificati in modo ordinato.

Ad esempio, il petrolio tende ad essere relativamente abbordabile negli Stati Uniti, ma ciò è in parte dovuto al fatto che il governo sovvenziona le industrie dei combustibili fossili.

Allo stesso modo, mentre l'energia eolica, l'energia solare e l'energia idroelettrica tendono ad essere relativamente costose, il loro costo è in costante diminuzione da anni con l'aumento del loro utilizzo.

La principale differenza tra l'energia idroelettrica e l'energia solare è quella L'energia idroelettrica è un tipo di energia che utilizza l'acqua per generare energia, mentre l'energia solare utilizza la luce solare per generare energia.

Queste due Energie sono anche diverse nella loro generazione e le utilizzano per produrre Energia Elettrica.

Diamo un'occhiata tra i due.

• Differenza di costo

• Produzione

• Affidabilità

• Impatto ambientale

• Utilizzo in piccoli dispositivi portatili

• Adeguatezza

• Durata

• Effetto del clima

• Inquinamento

Differenze di costo dell'energia solare e dell'energia idroelettrica

In Solar Power, il grande costo iniziale è uno dei maggiori inconvenienti dei sistemi di pannelli solari.

Ad aprile 2021, il costo medio del solare negli Stati Uniti è di circa $ 2,85 per watt.

Quindi, un sistema di pannelli solari da 6 kW ti costerebbe circa $ 17.100, in media, prima che venga applicato il credito d'imposta federale.

Il costo effettivo di un sistema solare varierà in base allo stato e agli incentivi per i quali si ha diritto.

Fortunatamente, sono disponibili opzioni di finanziamento solare.

In molti casi, puoi qualificarti per un prestito solare zero-down, che ti consente di risparmiare ancora sulla bolletta elettrica e raccogliere i vantaggi di possedere un sistema solare.

In Hydro Power, costruire qualsiasi tipo di centrale elettrica è costoso: le centrali idroelettriche possono costare fino a $ 580 per kilowatt da costruire e di solito vanno da 10 MW a 30 MW (dove un MW è uguale a 1.000 kilowatt).

Ciò significa che il costo iniziale per la costruzione di una centrale idroelettrica può essere di milioni di dollari.

Rispetto al calo dei prezzi degli impianti solari, ad esempio, l'energia idroelettrica è un progetto rinnovabile più impegnativo da finanziare.

In termini di costi di produzione, l'energia idroelettrica ha un forte vantaggio rispetto all'energia solare.

Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti definisce l'energia idroelettrica la forma più comune e meno costosa di energia rinnovabile negli Stati Uniti.

L'energia idroelettrica rappresenta il 6% di tutta la produzione di energia degli Stati Uniti e rappresenta il 70% di tutta l'energia rinnovabile generata negli Stati Uniti.

Gli impianti solari tendono a costare molto di più.

Ad esempio, 1 megawattora di elettricità costa $ 90,3 nel 2011 dollari per generare utilizzando energia idroelettrica o $ 144,30 per generare utilizzando collettori solari, secondo la US Energy Information Administration.

Produzione

Durante la produzione di energia idroelettrica, vengono utilizzate turbine che convertono l'energia cinetica dell'acqua in movimento in energia idroelettrica.

Una turbina idraulica converte l'energia dell'acqua che scorre in energia meccanica.

Un generatore idroelettrico converte questa energia meccanica in elettricità.

Il funzionamento di un generatore si basa sui principi scoperti da Faraday.

Ha scoperto che quando un magnete viene spostato oltre un conduttore, fa fluire l'elettricità.

In un grande generatore, gli elettromagneti sono realizzati facendo circolare corrente continua attraverso anelli di filo avvolto attorno a pile di lamierini magnetici di acciaio.

Questi sono chiamati poli di campo e sono montati sul perimetro del rotore.

Il rotore è fissato all'albero della turbina e ruota a velocità fissa.

Quando il rotore gira, fa sì che i poli di campo (gli elettromagneti) si muovano oltre i conduttori montati nello statore.

Ciò, a sua volta, fa sì che l'elettricità fluisca e si sviluppi una tensione ai terminali di uscita del generatore

L'energia solare si ottiene utilizzando piastre solari che catturano l'energia dalla luce solare e la convertono in energia solare.

La radiazione solare può essere convertita direttamente in elettricità dalle celle solari (celle fotovoltaiche).

In tali celle, viene generata una piccola tensione elettrica quando la luce colpisce la giunzione tra un metallo e un semiconduttore (come il silicio) o la giunzione tra due diversi semiconduttori.

La potenza generata da una singola cella fotovoltaica è in genere solo di circa due watt.

Collegando un gran numero di singole celle, tuttavia, come negli array di pannelli solari, è possibile generare centinaia o addirittura migliaia di kilowatt di energia elettrica in un impianto elettrico solare o in un grande array domestico.

L'efficienza energetica della maggior parte delle attuali celle fotovoltaiche è solo del 15-20% circa e, poiché l'intensità della radiazione solare è bassa, per cominciare, sono necessari grandi e costosi assemblaggi di tali celle per produrre quantità anche moderate di energia.

Affidabilità

Il mondo è dotato di abbondante energia solare gratuita.

Utilizzando i deserti e i terreni agricoli del paese e sfruttando da 300 a 330 giorni di sole all'anno, il mondo potrebbe facilmente generare 50.000 trilioni di kilowattora di energia solare.

L'energia solare è una delle tecnologie di energia rinnovabile in più rapida crescita e in un periodo relativamente breve di cinque anni, abbiamo assistito a un forte calo (oltre il 60%) del costo del capitale e delle tariffe del solare fotovoltaico.

Sullo sfondo dell'aumento dei costi dell'energia convenzionale, delle preoccupazioni relative alla disponibilità e all'affidabilità dell'energia dalla rete e della fattibilità commerciale a lungo termine dell'energia solare, i consumatori commerciali e industriali stanno installando la tecnologia solare sui tetti per soddisfare le loro esigenze vincolate.

Investire nell'energia solare sta anche aiutando le aziende a soddisfare la loro iniziativa di responsabilità sociale d'impresa insieme a guadagni commerciali a lungo termine.

Il mondo è pronto a diventare una forza globale nel settore dell'energia solare e i regimi normativi emergenti e gli alti prezzi di punta rendono questa opportunità reale e attraente.

L'energia solare potrebbe presentare una soluzione rapidamente scalabile per applicazioni sia on-grid che off-grid, alcuni dei Vantaggi dell'energia solare sono la facilità di accesso all'energia, una fonte di energia rinnovabile, la riduzione delle bollette elettriche, ecc.

L'energia idroelettrica è una fonte di energia più affidabile rispetto all'energia solare perché ha una fornitura di energia costante, mentre l'energia solare è una fonte di energia intermittente con periodi in cui l'approvvigionamento energetico viene interrotto, come di notte e nei giorni nuvolosi.

Perché un progetto di energia solare su larga scala funzioni, ha bisogno di una fornitura di energia supplementare che funga da fonte di backup e aiuti quando la domanda è alta e l'offerta bassa.

Impatto ambientale

Il sole fornisce un'enorme risorsa per generare elettricità pulita e sostenibile senza inquinamento tossico o emissioni di riscaldamento globale.

I potenziali impatti ambientali associati all'uso del suolo dell'energia solare e alla perdita di habitat, all'uso dell'acqua e all'uso di materiali pericolosi nella produzione possono variare notevolmente a seconda della tecnologia, che comprende due grandi categorie: celle solari fotovoltaiche (PV) o solare a concentrazione centrali termiche (CSP).

Anche la scala del sistema, che va da piccoli array fotovoltaici distribuiti su tetto a grandi progetti FV e CSP su larga scala, gioca un ruolo significativo nel livello di impatto ambientale.

L'energia idroelettrica è la fonte di energia rinnovabile meno costosa al mondo, inclusa l'energia solare.

Tuttavia, l'energia idroelettrica crea maggiori impatti ambientali rispetto all'energia solare.

In particolare, l'energia idroelettrica richiede lo sbarramento dei fiumi e dei torrenti che fungono da fonti d'acqua, colpendo gli habitat di animali, pesci e piante.

L'energia solare, invece, ha un impatto ambientale limitato; comprendente in gran parte i costi energetici di produzione dei sistemi di energia solare.

Utilizzo in piccoli dispositivi portatili

L'energia idroelettrica non è una fonte di energia praticabile per piccoli dispositivi portatili come lo è l'energia solare.

L'energia solare può fungere da fonte di energia primaria per un orologio, una torcia elettrica o una calcolatrice perché il sole è più facilmente accessibile per i dispositivi mobili rispetto alle fonti d'acqua; i pannelli fotovoltaici che conducono l'energia solare possono essere piuttosto piccoli.

L'uso di turbine e una fonte d'acqua da parte dell'energia idroelettrica lo rende un pessimo abbinamento per piccoli dispositivi mobili che richiedono flessibilità.

adeguatezza

Nell'energia solare, l'architettura della tua casa può avere un impatto significativo su come e dove vengono installati i pannelli solari.

Innanzitutto, il tuo tetto deve essere strutturalmente solido e in grado di sostenere il peso dei pannelli, soprattutto durante i periodi di forte vento.

Anche i materiali di copertura dovrebbero essere in buone condizioni poiché i pannelli solari sono generalmente in funzione da molti anni e devono essere rimossi e sostituiti quando viene installata una nuova copertura.

Per ogni kW di capacità, sono necessari circa 100 piedi quadrati di superficie.

Quindi per un'installazione tipica da 5 kW, ca.

Sono necessari 500 piedi quadrati di spazio.

Nel Regno Unito, i pannelli solari sono generalmente più efficaci quando sono esposti a sud, ma est e ovest possono funzionare altrettanto bene a seconda dell'ora del giorno in cui la tua famiglia assorbe più energia.

Come sempre, un integratore solare qualificato può aiutarti a esaminare i tuoi modelli di consumo energetico e determinare il miglior design per adattarsi al tuo stile di vita.

Devono essere prese in considerazione anche tutte le caratteristiche che possono bloccare il percorso tra il sole e i tuoi pannelli solari (ombra), come alberi adiacenti o strutture come camini.

La superficie del tetto dovrebbe essere adatta per lungo tempo.

Mentre i tuoi pannelli solari possono aiutare a prolungare la vita della superficie del tuo tetto, possono anche impedire la riparazione e la sostituzione.

In Hydro Power, non è disponibile per tutte le aree a causa dell'indisponibilità di risorse, motivo per cui sarà una scelta difficile.

Durata

In Solar Power, i componenti chiave suscettibili di guasto sono i pannelli solari e inverter.

Tuttavia, i prodotti di alta qualità tendono ad avere lunghi cicli di vita che si riflettono nelle lunghe garanzie disponibili, in particolare per i pannelli solari.

Un pannello solare è un dispositivo relativamente semplice senza parti mobili.

I pannelli solari in genere hanno una garanzia di produzione di 25 anni e, a seconda della qualità del pannello, ci si può aspettare che durino oltre.

Inoltre, i pannelli solari esposti al vento, alle fluttuazioni delle temperature e alle condizioni atmosferiche si deteriorano e ogni anno producono un po' meno elettricità.

Pannelli più economici, con meno raggi UV, fogli di supporto stabilizzati, sigillanti e cornici più economici possono deteriorarsi più velocemente e più rapidamente.

Le garanzie dei pannelli solari generalmente prevedono una perdita media dello 0,6% di potenza ogni anno dopo il primo anno e quindi, alla fine del periodo di garanzia di 25 anni, il pannello solare potrebbe aver perso fino al 16,4% della sua potenza nominale iniziale.

Questo significa che è dove un pannello solare ad alta efficienza produrrebbe 315 watt; lo stesso pannello in 25 anni potrebbe produrre solo 261-269 Watt.

In realtà, per pannelli di qualità meno produttivi, possono iniziare a 250-260 watt (uscita del pannello solare dopo 25 anni di funzionamento) e poi degradare a 200 watt per pannello dopo 25 anni.

Gli inverter sono dispositivi elettronici complessi, che devono regolare la potenza di uscita ogni secondo; gli inverter sono più soggetti a guasti, sebbene i marchi di qualità, progettati utilizzando componenti di altissima qualità, superino i periodi di garanzia tipici di 5 anni.

Molti produttori ora offrono estensioni di garanzia di 10 anni o più.

Sebbene i cavi, i dispositivi di sicurezza e i sistemi di montaggio siano meno influenti, l'uso di materiali di scarsa qualità può portare a guasti prematuri del sistema.

In caso di spine e cavi non di marca, si sono verificati errori di sistema completi.

Pertanto, si potrebbe sostenere che per ottenere un decennio di elettricità solare a bassa manutenzione si acquistano pannelli solari di qualità, inverter solari di qualità.

Hydro Power ha una vita operativa molto lunga.

I più vecchi sistemi idroelettrici in funzione hanno più di 100 anni, compresi alcuni sistemi su larga scala.

Le turbine idrauliche per loro natura sono macchine relativamente poco sollecitate e operano in condizioni di carico molto stabili senza improvvise variazioni di carico.

Ciò si presta a una lunga durata a condizione che vengano regolarmente manutenuti (lubrificando principalmente i cuscinetti).

L'infrastruttura di ingegneria civile dovrebbe durare quasi indefinitamente a condizione che venga mantenuta.

I sistemi di trasmissione (riduttori o cinghie) richiederanno cambi/sostituzioni periodici dell'olio insieme ai cuscinetti in tutte le macchine rotanti.

La maggior parte dei produttori di hardware idroelettrico stima una vita di progettazione di 25 anni, anche se normalmente questo è dovuto al fatto che devono stabilire una cifra e, in molti casi, gli stessi produttori hanno molte turbine sul campo che hanno più di 50 anni e funzionano ancora in modo affidabile ed efficiente .

Effetti del cambiamento climatico

In Solar Power Ambiziosi piani di mitigazione del cambiamento climatico richiedono un aumento significativo dell'uso delle rinnovabili, che potrebbe, tuttavia, rendere il sistema di approvvigionamento più vulnerabile alla variabilità e ai cambiamenti climatici.

I risultati indicano che l'alterazione della fornitura di energia solare fotovoltaica entro la fine di questo secolo rispetto alle stime effettuate nelle condizioni climatiche attuali dovrebbe essere nell'intervallo (-14%; +2%), con le maggiori diminuzioni nei paesi del Nord.

Anche la stabilità temporale della produzione di energia non appare così fortemente condizionata negli scenari climatici futuri, pur mostrando un trend leggermente positivo nei paesi del Sud.

In Hydro Power, il cambiamento climatico può portare a una diminuzione degli scarichi e della disponibilità di acqua e, successivamente, a una diminuzione della produzione di energia idroelettrica senza ulteriori costruzioni considerando solo gli impianti attuali.

Inquinamento

I sistemi di energia solare/centrali elettriche non producono inquinamento atmosferico o gas serra.

L'utilizzo dell'energia solare può avere un effetto positivo e indiretto sull'ambiente quando l'energia solare sostituisce o riduce l'uso di altre fonti energetiche che hanno effetti maggiori sull'ambiente.

Tuttavia, alcuni materiali tossici e sostanze chimiche vengono utilizzati per realizzare celle fotovoltaiche (PV) che convertono la luce solare in elettricità.

Alcuni sistemi solari termici utilizzano fluidi potenzialmente pericolosi per trasferire calore.

Le perdite di questi materiali potrebbero essere dannose per l'ambiente.

Le leggi ambientali statunitensi regolano l'uso e lo smaltimento di questi tipi di materiali.

In Hydro Power, l'inquinamento termico è il cambiamento della temperatura dell'acqua di laghi, fiumi e oceani causato da strutture artificiali.

Questi cambiamenti di temperatura possono influenzare negativamente gli ecosistemi acquatici, in particolare contribuendo al declino delle popolazioni della fauna selvatica e alla distruzione dell'habitat.

Qualsiasi pratica che influisca sull'equilibrio di un ambiente acquatico può alterare la temperatura di quell'ambiente e quindi causare inquinamento termico.

Potrebbero esserci alcuni effetti positivi, tuttavia, per l'inquinamento termico, tra cui l'estensione delle stagioni di pesca e il rimbalzo di alcune popolazioni di fauna selvatica.

L'inquinamento termico può presentarsi sotto forma di acqua calda o fredda scaricata in un lago, fiume o oceano.

L'aumento dell'accumulo di sedimenti in un corpo idrico influisce sulla sua torbidità o torbidità e può ridurne la profondità, entrambi i quali possono causare un aumento della temperatura dell'acqua.

L'aumento dell'esposizione al sole può anche aumentare la temperatura dell'acqua.

Le dighe possono trasformare un habitat fluviale in un habitat lacustre creando un bacino artificiale (lago artificiale) dietro la diga.

La temperatura dell'acqua del serbatoio è spesso più fredda del ruscello o del fiume originale.

Le fonti e le cause dell'inquinamento termico sono molteplici, il che rende difficile calcolare l'entità del problema.

Poiché l'inquinamento termico causato dalle centrali idroelettriche (HPP) potrebbe non avere effetti diretti sulla salute umana, viene generalmente trascurato.

Pertanto, le fonti ei risultati dell'inquinamento termico negli HPP sono generalmente ignorati.

Conclusione sull'energia solare e sull'energia idroelettrica

Sia l'energia idroelettrica che quella solare sono fonti energetiche che non consumano risorse limitate ma sfruttano invece quelle rinnovabili - l'acqua per l'energia idroelettrica e il sole per l'energia solare - utilizzandole per generare energia senza eliminarle da altri usi.

Né l'energia idroelettrica né quella solare creano inquinamento o rifiuti significativi, quindi entrambi sono ottimi per l'ambiente.