Положителни ефекти на слънчевата енергия

Слънчевата радиация е от основно значение за живота на Земята, осигурявайки непрекъснато снабдяване с енергия, която подхранва почти всяка екосистема на планетата. Освен че прави възможно самото ни съществуване, слънчевата енергия от десетилетия привлича вниманието като чиста, възобновяема алтернатива на изкопаемите горива. Въпреки че в момента тя доставя само част от глобалната енергия, слънчевата индустрия е бързо разрастващ се компонент на сектора на възобновяемите енергийни източници. Въпреки че дебатът със сигурност продължава за разходите, практичността и производителността на индустриалните мащаби на слънчеви инсталации, технологията предлага много обещания като устойчив източник на енергия.

Слънцето произвежда енергия чрез термоядрен синтез в сърцевината си; тази енергия се освобождава от звездата като неутрино и електромагнитна или слънчева радиация. След приблизително 8-минутно пътуване през 150 милиона километра (93 000 000 мили) космос, около половин трилионна от слънчевата радиация, генерирана от слънцето, достига Земята. Атмосферата отразява около 29 процента от тази входяща енергия и поглъща приблизително 23 процента. Около 48 процента достига земната повърхност. Фотосинтетичните организми, като зелените растения, използват тази енергия за производството на въглехидрати от въглерод и вода. Този процес превръща слънчевата радиация във форма, използваема от други живи същества.

Съвременните слънчеви технологии са разделени на пасивни и активни категории. Пасивната слънчева енергия експлоатира топлината или светлината на слънцето директно, както в сграда, проектирана да осигурява естествена светлина. Активната слънчева технология включва фотоволтаични и слънчево-топлинни системи. Фотоволтаичната инсталация генерира електричество от слънчева светлина с помощта на полупроводник, материал, който произвежда електрически заряд, когато слънчевите фотони възбуждат своите електрони. Слънчевите топлинни енергийни системи концентрират и насочват слънчевата топлина или за отопление в дома, или за захранване на индустриални мащабни електрически генератори. В по-широк план лъчението от слънцето също е основният двигател на много други енергийни източници. Останките от организми, задвижвани от слънчева светлина, съставят например въглища и въглеводороди, а диференциалното слънчево отопление на планетата помага да се стимулира въздухът и водни течения подслушвани чрез вятърна и вълнова енергия.

Изгарянето на изкопаеми горива вкарва в атмосферата парникови газове като въглероден диоксид и метан. Тези газове са така наречени, защото поглъщат изходящата радиация с дълги вълни от планетата и се смята, че повишават глобалните температури - процес донякъде подобен на функцията на оранжерията. Използването на слънчева енергия не отделя парникови газове, въпреки че емисиите могат да бъдат резултат от производството и инсталирането на слънчева технология. Оценката от 2014 г., публикувана от Международната енергийна агенция, предполага, че фотоволтаичните и топлинните енергийни системи могат потенциално да представляват най-големия източник на глобално електричество до 2050 г. Агенцията смята, че този сценарий може да предотврати над 6 милиарда тона годишни емисии на въглероден диоксид до тази година.

В сравнение с запасите от изкопаеми горива, които са ограничени в човешкия мащаб, слънчевата радиация е възобновяем ресурс с изключителен мащаб. Както IEA отбелязва в доклад от 2011 г., „Слънчевата енергия е най-големият енергиен ресурс на Земята - и е неизчерпаема.“ Количеството слънчева енергия получена от Земята за една година надвишава енергията, която е била събрана от нефт, природен газ, въглища и ядрени източници в историята на човечеството. Количеството, получено от планетата за един час, е по-голямо от цялото годишно потребление на енергия на земното кълбо. Тъй като слънчевите съоръжения могат да бъдат толкова широко разпръснати и тъй като са съставени от много отделни устройства, те са по-добре защитени срещу разрушителни събития като бури, които могат да прекъснат захранването на голямо население, като повредят само един генератор или трансформаторна станция в централизирано електричество мрежа. И тъй като много слънчеви технологии използват по-малко вода от изкопаемите горива или атомните електроцентрали, те могат да бъдат и по-устойчиви на сушата.

Слънчевата енергия е силно модулна - съставена от много отделни инсталации, които могат да бъдат свързани помежду си - и могат да бъдат внедрен в много мащаби, от разпределено производство през слънчеви панели на покрива до топлофикационна централа с голям мащаб. Към 2014 г. мащабната централа за производство на топлинни генератори в Калифорния, слънчевата електрическа генерираща система Ivanpah, е най-голямата концентрираща електроцентрала в света. Той има максимален капацитет - да не се бърка с действителните данни за производството - от 393 мегавата или достатъчно електричество, за да обслужва 94 400 средностатистически домакинства в САЩ. Веднъж инсталирана, слънчевата технология има тенденция да се нуждае от ниска поддръжка. Междувременно силно локализираните слънчеви уреди могат да работят добре в селски или развиващи се райони, където енергийната мрежа е недостъпна, ненадеждна или скъпа.

Активната слънчева технология, като генераторите Ivanpah, обикновено изисква значителни първоначални инвестиции, но оперативните разходи са ниски и горивото - светлината и топлината от слънцето - е безплатно. Чрез технологични подобрения, разширяване на пазарите и държавни субсидии и стимули, разходите за слънчева технология са намалели през последните години. През 2014 г. Министерството на енергетиката на САЩ отбеляза, че цената на фотоволтаичните панели е поевтиняла с 50% през предходните три години. В сравнение с нестабилните колебания на цените, типични за изкопаемите горива - произтичащи от политическо напрежение, раздори и други регионални фактори - слънчевата енергия предлага потенциал за по-стабилни енергийни разходи, което е от полза както за потребителите, така и за комуналните услуги. Освен това домове или фирми в отдалечени места, които са изправени пред големи разходи за получаване на енергия от централизираната мрежа може да бъде в състояние да спести пари, като излезе от мрежата с малка слънчева енергия инсталации.

Възобновяемата енергия като цяло се счита за по-трудоемка от сектора на изкопаемите горива и по този начин може да поддържа повече работни места на единица произведена енергия. Според Националното преброяване на работните места на Соларната фондация за 2013 г. над 142 000 души са работили в слънчевата индустрия на САЩ през 2013 г. - ръст от около 20 процента спрямо 2011 г. Анализ на Съюза на загрижените учени от 2009 г. предполага, че Съединените щати трябва да генерират поне 25 процента от електричеството си от възобновяеми източници до 2025 г. усилията могат да доведат до повече от три пъти броя на новите работни места, които биха били създадени, като се разчита само на изкопаеми горива за еквивалента производство.

Освен изпускането на парникови газове, изгарянето на изкопаеми горива може да замърси въздуха и водата, като неблагоприятно се отрази на човешкото здраве на местно и регионално ниво. Съюзът на загрижените учени оценява икономическите последици от подобни здравословни проблеми в САЩ между 361,7 и 886,5 млрд. Долара. Слънчевата енергия, напротив, не замърсява. Технологията може също така да намали шумовото замърсяване, свързано с производството на енергия; фотоволтаичните слънчеви инсталации по същество са безшумни. Те се считат за безопасни за хората и не е вероятно да произвеждат опасни количества радиация. Слънчевата енергия може да се използва и за пречистване или пречистване на питейна вода, което е значителна полза за общественото здраве в развиващия се свят.

В сравнение с други потенциални източници на енергия, слънчевата светлина е универсално достъпен ресурс, въпреки че, разбира се, тя варира в географски и сезонен план по количество и интензивност. Капитализирането на такова потенциално продуктивно вътрешно енергийно снабдяване може да намали зависимостта на страната от чужди енергийни източници. Освен това, както разпределената енергийна система е по-добре защитена от природни бедствия, тя също е по-малко уязвима от централизираната електрическа мрежа за терористични атаки.