Sobre Energia Solar : Energia solar versus energia hidrelétrica

A avaliação geral de uma fonte de energia não se baseia apenas em quão limpa ela é; também deve ser confiável, acessível e acessível.

Nem todos esses fatores podem ser categorizados nitidamente.

Por exemplo, o petróleo tende a ser relativamente acessível nos Estados Unidos, mas isso ocorre em parte porque o governo subsidia as indústrias de combustíveis fósseis.

Da mesma forma, embora a energia eólica, a solar e a hidrelétrica tendam a ser relativamente caras, seu custo vem diminuindo continuamente há anos à medida que seu uso aumenta.

A principal diferença entre a energia hidrelétrica e a energia solar é que a energia hidrelétrica é um tipo de energia que usa água para gerar energia, enquanto a energia solar usa a luz solar para gerar energia.

Essas duas energias também se diferenciam em sua geração e as utilizam para produzir eletricidade.

Vamos dar uma olhada entre os dois.

• Diferença de custo

• Produção

• Confiabilidade

• Impacto ambiental

• Uso em pequenos dispositivos portáteis

• Aptidão

• Vida útil

• Efeito do clima

• Poluição

Diferenças de custo entre energia solar e energia hidrelétrica

Em energia solar, o grande custo inicial é uma das maiores desvantagens dos sistemas de painel solar.

Em abril de 2021, o custo médio da energia solar nos Estados Unidos era de cerca de US $ 2,85 por watt.

Portanto, um sistema de painel solar de 6 kW custaria cerca de US $ 17.100, em média, antes que o crédito de imposto federal fosse aplicado.

O custo real de um sistema solar varia de acordo com o estado e com os incentivos para os quais você se qualifica.

Felizmente, existem opções de financiamento solar disponíveis.

Em muitos casos, você pode se qualificar para um empréstimo solar zero-down, o que permite ainda economizar dinheiro na conta de luz e colher os benefícios de possuir um sistema solar.

Em energia hidrelétrica, construir qualquer tipo de usina é caro - usinas hidrelétricas podem custar até US $ 580 por quilowatt a ser construído, e geralmente variam de 10 MW a 30 MW (onde um MW é igual a 1.000 quilowatts).

Isso significa que o custo inicial de construção de uma usina hidrelétrica pode chegar a milhões de dólares.

Em comparação com a queda dos preços das instalações solares, por exemplo, a energia hidrelétrica é um projeto renovável mais desafiador de financiar.

Em termos de custos de produção, a energia hidrelétrica possui uma grande vantagem sobre a energia solar.

O Departamento de Energia dos EUA considera a energia hidrelétrica a forma mais comum e menos cara de energia renovável nos Estados Unidos.

A hidroeletricidade representa 6 por cento de toda a produção de energia dos EUA e responde por 70 por cento de toda a energia renovável gerada nos Estados Unidos.

As instalações solares tendem a custar muito mais.

Por exemplo, 1 megawatt-hora de eletricidade custa $ 90,3 em dólares de 2011 para gerar usando energia hidrelétrica, ou $ 144,30 para gerar usando coletores solares, de acordo com a Administração de Informação de Energia dos EUA.

Produção

Durante a produção de energia hidrelétrica, são utilizadas turbinas que convertem a energia cinética da água em movimento em energia hidrelétrica.

Uma turbina hidráulica converte a energia da água corrente em energia mecânica.

Um gerador hidrelétrico converte essa energia mecânica em eletricidade.

O funcionamento de um gerador é baseado nos princípios descobertos por Faraday.

Ele descobriu que quando um ímã passa por um condutor, faz com que a eletricidade flua.

Em um grande gerador, os eletroímãs são feitos circulando corrente contínua através de laços de fio enrolados em pilhas de laminações de aço magnéticas.

Eles são chamados de pólos de campo e são montados no perímetro do rotor.

O rotor é conectado ao eixo da turbina e gira a uma velocidade fixa.

Quando o rotor gira, ele faz com que os pólos do campo (os eletroímãs) se movam além dos condutores montados no estator.

Isso, por sua vez, faz com que a eletricidade flua e uma tensão se desenvolva nos terminais de saída do gerador

A energia solar é obtida por meio de placas solares que captam a energia da luz solar e a convertem em energia solar.

A radiação solar pode ser convertida diretamente em eletricidade por células solares (células fotovoltaicas).

Nessas células, uma pequena voltagem elétrica é gerada quando a luz atinge a junção entre um metal e um semicondutor (como o silício) ou a junção entre dois semicondutores diferentes.

A energia gerada por uma única célula fotovoltaica é normalmente de apenas cerca de dois watts.

Ao conectar um grande número de células individuais, no entanto, como em arranjos de painéis solares, centenas ou mesmo milhares de quilowatts de energia elétrica podem ser gerados em uma usina de energia solar ou em um grande arranjo doméstico.

A eficiência energética da maioria das células fotovoltaicas atuais é de apenas cerca de 15 a 20 por cento e, como a intensidade da radiação solar é baixa, para começar, montagens grandes e caras de tais células são necessárias para produzir até mesmo quantidades moderadas de energia.

Confiabilidade

O mundo é dotado de abundante energia solar gratuita.

Usando os desertos e as terras agrícolas do país e aproveitando 300 a 330 dias de sol por ano, o mundo poderia facilmente gerar 50.000 trilhões de quilowatts-hora de energia solar.

A energia solar é uma das tecnologias de energia renovável de crescimento mais rápido e, em um período relativamente curto de cinco anos, vimos uma queda acentuada (mais de 60%) no custo de capital solar fotovoltaico e nas tarifas.

No contexto de custos crescentes de energia convencional, preocupações com a disponibilidade e confiabilidade da energia da rede e a viabilidade comercial de longo prazo da energia solar, os consumidores comerciais e industriais estão instalando tecnologia solar de telhado para atender às suas necessidades cativas.

Investir em energia solar também está ajudando as empresas a cumprir sua iniciativa de responsabilidade social corporativa, juntamente com ganhos comerciais de longo prazo.

O mundo está prestes a se tornar uma força global na indústria de energia solar, e os regimes regulatórios emergentes e os preços de pico elevados tornam esta oportunidade real e atraente.

A energia solar pode apresentar uma solução rapidamente escalável para aplicações na rede e fora da rede, algumas das vantagens da energia solar são a facilidade de acesso à energia, uma fonte de energia renovável, redução nas contas de eletricidade, etc.

A energia hidrelétrica é uma fonte de energia mais confiável do que a solar porque tem um fornecimento constante de energia, enquanto a energia solar é uma fonte de energia intermitente com períodos em que o fornecimento de energia é interrompido, como à noite e em dias nublados.

Para que um projeto de energia solar em grande escala funcione, é necessário um suprimento de energia suplementar para servir como uma fonte de backup e para ajudar quando a demanda é alta e a oferta baixa.

Impacto ambiental

O sol fornece um recurso tremendo para a geração de eletricidade limpa e sustentável, sem poluição tóxica ou emissões do aquecimento global.

Os impactos ambientais potenciais associados à energia solar - uso da terra e perda de habitat, uso de água e uso de materiais perigosos na fabricação - podem variar muito, dependendo da tecnologia, que inclui duas categorias amplas: células solares fotovoltaicas (PV) ou células solares de concentração usinas térmicas (CSP).

A escala do sistema - variando de pequenos arranjos fotovoltaicos distribuídos em telhados a projetos fotovoltaicos e CSP de grande porte - também desempenha um papel significativo no nível de impacto ambiental.

A energia hidrelétrica é a fonte de energia renovável mais barata do mundo, incluindo a energia solar.

A energia hidrelétrica cria impactos ambientais maiores do que a energia solar, no entanto.

Em particular, a energia hidrelétrica requer o represamento dos rios e córregos que servem como fontes de água, afetando os habitats de animais, peixes e plantas.

A energia solar, por outro lado, tem um impacto ambiental limitado; compreendendo em grande parte os custos de energia de fabricação dos sistemas de energia solar.

Use em pequenos dispositivos portáteis

A energia hidrelétrica não é uma fonte de energia viável para dispositivos pequenos e portáteis como a energia solar.

A energia solar pode servir como fonte de energia primária para um relógio, lanterna ou calculadora porque o sol é mais facilmente acessível para dispositivos móveis do que fontes de água; os painéis fotovoltaicos que conduzem a energia solar podem ser bem pequenos.

O uso de turbinas e uma fonte de água pela energia hidrelétrica torna-a uma combinação inadequada para pequenos dispositivos móveis que exigem flexibilidade.

Aptidão

Em energia solar, a arquitetura da sua casa pode ter um impacto significativo sobre como e onde os painéis solares são instalados.

Em primeiro lugar, seu telhado deve ser estruturalmente sólido e capaz de suportar o peso dos painéis, especialmente durante períodos de vento forte.

Os materiais de cobertura também devem estar em boas condições, uma vez que os painéis solares geralmente permanecem no local por muitos anos e devem ser removidos e substituídos quando uma nova cobertura for instalada.

Para cada 1 kW de capacidade, são necessários aproximadamente 100 pés quadrados de espaço de superfície.

Portanto, para uma instalação típica de 5 kW, aprox.

É necessário 500 pés quadrados de espaço.

No Reino Unido, os painéis solares geralmente são mais eficazes quando voltados para o sul, mas o leste e o oeste podem funcionar da mesma forma, dependendo da hora do dia em que sua família consome mais energia.

Como sempre, um integrador solar treinado pode ajudá-lo a examinar seus padrões de consumo de energia e determinar o melhor design para se adequar ao seu estilo de vida.

Quaisquer recursos que podem bloquear o caminho entre o sol e seus painéis solares (sombra), como árvores adjacentes ou estruturas como chaminés, também devem ser considerados.

A superfície do telhado deve ser adequada por muito tempo.

Embora os painéis solares possam ajudar a prolongar a vida útil da superfície do telhado, eles também podem impedir o reparo e a substituição.

Na Hidrelétrica, não está disponível para todas as áreas devido à indisponibilidade de recursos, por isso vai ser uma escolha difícil.

Vida útil

Em energia solar, os principais componentes suscetíveis a falhas são os painéis solares e o inversor.

No entanto, produtos de alta qualidade tendem a ter ciclos de vida longos, que se refletem nas longas garantias disponíveis, especialmente para painéis solares.

Um painel solar é um dispositivo relativamente simples, sem partes móveis.

Os painéis solares normalmente têm uma garantia de produção de 25 anos e, dependendo da qualidade do painel, pode-se esperar que dure mais.

Além disso, os painéis solares que são expostos ao vento, às variações de temperatura e ao clima se deterioram e a cada ano produz um pouco menos de eletricidade.

Painéis mais baratos, com menos UV, folhas de suporte estabilizadas, selantes e molduras mais baratos podem se deteriorar cada vez mais rapidamente.

As garantias do painel solar geralmente prevêem uma perda média de 0,6% de energia a cada ano após o primeiro ano e, portanto, ao final do período de garantia de produção de 25 anos, o painel solar pode ter perdido até 16,4% de sua classificação de energia inicial.

Isso significa que um painel solar de alta eficiência produziria 315 watts; o mesmo painel em 25 anos pode produzir apenas 261-269 Watts.

Na realidade, para painéis de qualidade menos produtivos, eles podem começar com 250-260 watts (saída do painel solar após 25 anos de operação) e degradar para 200 watts por painel após 25 anos.

Os inversores são dispositivos eletrônicos complexos, tendo que ajustar a potência de saída a cada segundo; os inversores são mais suscetíveis a falhas, embora as marcas de qualidade, que são projetadas com componentes da mais alta qualidade, possam exceder os períodos típicos de garantia de 5 anos.

Muitos fabricantes agora oferecem extensões de garantia de 10 anos ou mais.

Embora os cabos, dispositivos de segurança e sistemas de montagem sejam menos influentes, o uso de materiais de baixa qualidade pode levar a falhas prematuras do sistema.

Em casos de plugues e cabos sem marca, ocorreram falhas completas do sistema.

Portanto, pode-se argumentar que para obter uma década de eletricidade solar de baixa manutenção compra painéis solares de qualidade, inversores solares de qualidade.

Hydro Power tem uma vida operacional muito longa.

Os sistemas hidrelétricos em operação mais antigos têm mais de 100 anos, incluindo alguns sistemas em escala de serviço público.

As turbinas hidráulicas, por sua natureza, são peças de maquinário com tensão relativamente baixa e operam sob condições de carga muito estáveis, sem mudanças repentinas de carga.

Isso proporciona uma longa vida útil, desde que sejam mantidos regularmente (principalmente lubrificação dos rolamentos).

A infraestrutura de engenharia civil deve durar quase indefinidamente, desde que seja mantida.

Os sistemas de acionamento (caixas de engrenagens ou correias) exigirão trocas / substituições periódicas de óleo, juntamente com rolamentos em todas as máquinas rotativas.

A maioria dos fabricantes de hardware hidráulico estima uma vida útil de projeto de 25 anos, embora isso normalmente seja porque eles têm que definir um número e, em muitos casos, os mesmos fabricantes têm muitas turbinas no campo que têm mais de 50 anos e ainda operam de forma confiável e eficiente .

Efeitos da Mudança Climática

Na energia solar, os planos ambiciosos de mitigação das mudanças climáticas exigem um aumento significativo no uso de energias renováveis, o que poderia, no entanto, tornar o sistema de abastecimento mais vulnerável à variabilidade e mudanças climáticas.

Os resultados indicam que a alteração da oferta solar fotovoltaica até o final deste século em comparação com as estimativas feitas nas atuais condições climáticas deve estar na faixa (-14%; + 2%), com as maiores quedas nos países do Norte.

A estabilidade temporal da geração de energia também não parece tão afetada nos cenários climáticos futuros, mesmo apresentando uma tendência ligeiramente positiva nos países do sul.

Em energia hidrelétrica, as mudanças climáticas podem levar a uma diminuição na descarga e disponibilidade de água e, posteriormente, uma diminuição na geração de energia hidrelétrica sem novas construções considerando apenas as instalações atuais.

Poluição

Os sistemas de energia solar / usinas de energia não produzem poluição do ar ou gases de efeito estufa.

O uso da energia solar pode ter um efeito positivo indireto no meio ambiente quando a energia solar substitui ou reduz o uso de outras fontes de energia que têm efeitos maiores no meio ambiente.

No entanto, alguns materiais tóxicos e produtos químicos são usados para fazer células fotovoltaicas (PV) que convertem a luz solar em eletricidade.

Alguns sistemas solares térmicos usam fluidos potencialmente perigosos para transferir calor.

Vazamentos desses materiais podem ser prejudiciais ao meio ambiente.

As leis ambientais dos Estados Unidos regulamentam o uso e o descarte desses tipos de materiais.

Em energia hidrelétrica, poluição térmica é a mudança nas temperaturas da água de lagos, rios e oceanos causada por estruturas feitas pelo homem.

Essas mudanças de temperatura podem afetar adversamente os ecossistemas aquáticos, especialmente ao contribuir para o declínio das populações de animais selvagens e destruição do habitat.

Qualquer prática que afete o equilíbrio de um ambiente aquático pode alterar a temperatura desse ambiente e, subsequentemente, causar poluição térmica.

Pode haver alguns efeitos positivos, no entanto, para a poluição térmica, incluindo a extensão das temporadas de pesca e a recuperação de algumas populações de animais selvagens.

A poluição térmica pode vir na forma de água quente ou fria despejada em um lago, rio ou oceano.

O aumento do acúmulo de sedimentos em um corpo d'água afeta sua turbidez ou nebulosidade e pode diminuir sua profundidade, o que pode causar um aumento na temperatura da água.

O aumento da exposição ao sol também pode elevar a temperatura da água.

As barragens podem transformar um habitat de rio em um habitat de lago, criando um reservatório (lago artificial) atrás da barragem.

A temperatura da água do reservatório é frequentemente mais fria do que a do riacho ou rio original.

As fontes e causas da poluição térmica são variadas, o que torna difícil calcular a extensão do problema.

Como a poluição térmica causada por Usinas Hidrelétricas (UHE) pode não afetar diretamente a saúde humana, ela é negligenciada em geral.

Portanto, fontes e resultados de poluição térmica em UHEs são geralmente ignorados.

Conclusão da energia solar versus energia hidrelétrica

Tanto a energia hidrelétrica quanto a solar são fontes de energia que não consomem recursos limitados, mas aproveitam os renováveis - água para energia hidrelétrica e sol para energia solar - usando-os para gerar energia sem eliminá-los de outros usos.

Nem a energia hidrelétrica nem a energia solar geram poluição ou resíduos significativos, portanto, ambas são ótimas para o meio ambiente.