Pozytywne skutki energii słonecznej

Promieniowanie słoneczne ma fundamentalne znaczenie dla życia na Ziemi, zapewniając nieustanne dostawy energii, która zasila prawie każdy ekosystem na planecie. Energia słoneczna nie tylko umożliwia nasze istnienie, ale od dziesięcioleci przyciąga uwagę jako czysta, odnawialna alternatywa dla paliw kopalnych. Choć obecnie dostarcza tylko ułamek światowej energii, przemysł fotowoltaiczny jest szybko rozwijającym się składnikiem sektora energii odnawialnej. Chociaż z pewnością trwa debata na temat kosztów, praktyczności i wydajności instalacji słonecznych na skalę przemysłową, technologia ta oferuje wiele obiecujących możliwości jako zrównoważone źródło energii. .

Słońce wytwarza energię poprzez fuzję termojądrową w swoim jądrze; energia ta jest uwalniana z gwiazdy jako neutrina i promieniowanie elektromagnetyczne lub słoneczne. Po około 8-minutowej podróży przez 150 milionów kilometrów (93 000 000 mil) kosmosu około pół bilionowej promieniowania słonecznego generowanego przez Słońce dociera do Ziemi. Atmosfera odbija około 29 procent tej napływającej energii i pochłania około 23 procent. Około 48 procent dociera do powierzchni Ziemi. Organizmy fotosyntetyczne, takie jak rośliny zielone, wykorzystują tę energię do produkcji węglowodanów z węgla i wody. Proces ten przekształca promieniowanie słoneczne w formę, z której mogą korzystać inne żywe istoty.

Nowoczesna technologia słoneczna dzieli się na kategorie pasywne i aktywne. Pasywna energia słoneczna bezpośrednio wykorzystuje ciepło lub światło słoneczne, tak jak w budynku zaprojektowanym w celu zapewnienia naturalnego światła. Aktywna technologia słoneczna obejmuje systemy fotowoltaiczne i słoneczno-termiczne. Instalacja fotowoltaiczna wytwarza energię elektryczną ze światła słonecznego za pomocą półprzewodnika, materiału, który wytwarza ładunek elektryczny, gdy fotony słoneczne wzbudzają jego elektrony. Systemy energii słonecznej skupiają i kierują ciepło słoneczne, albo do celów grzewczych w domu, albo do zasilania generatorów elektrycznych zasilanych parą na skalę przemysłową. Na szerszym poziomie promieniowanie słoneczne jest również głównym motorem wielu innych źródeł energii. Na przykład szczątki organizmów zasilanych światłem słonecznym składają się z węgla i węglowodorów, a zróżnicowane ogrzewanie słoneczne planety pomaga pobudzić powietrze i prądy wodne wykorzystany przez energię wiatru i fal.

Spalanie paliw kopalnych wprowadza do atmosfery gazy cieplarniane, takie jak dwutlenek węgla i metan. Gazy te zostały tak nazwane, ponieważ pochłaniają wychodzące z planety promieniowanie o długich falach i uważa się, że podnoszą globalne temperatury – proces nieco podobny do funkcji szklarni. Korzystanie z energii słonecznej nie powoduje emisji gazów cieplarnianych, chociaż emisje mogą wynikać z produkcji i instalacji technologii słonecznej. Ocena z 2014 r. opublikowana przez Międzynarodową Agencję Energii sugeruje, że systemy fotowoltaiczne i energii cieplnej mogą potencjalnie stanowić największe źródło energii elektrycznej na świecie do 2050 r. Agencja oceniła, że ​​taki scenariusz może zapobiec ponad 6 miliardom ton rocznych emisji dwutlenku węgla do tego roku.

W porównaniu z rezerwami paliw kopalnych, które w skali ludzkiej są ograniczone, promieniowanie słoneczne jest odnawialnym zasobem o niezwykłej skali. Jak zauważa IEA w raporcie z 2011 roku: „Energia słoneczna jest największym źródłem energii na Ziemi – i jest niewyczerpalna”. Ilość energii słonecznej otrzymana przez Ziemię w ciągu roku przewyższa energię pozyskiwaną ze źródeł ropy naftowej, gazu ziemnego, węgla i atomu w historii ludzkość. Ilość otrzymywana przez planetę w ciągu godziny jest większa niż całkowite roczne zużycie energii na świecie. Ponieważ instalacje solarne mogą być tak szeroko rozłożone, a ponieważ składają się z wielu oddzielnych urządzeń, są lepiej chronione przed zakłóceniami wydarzenia takie jak burze, które mogą spowodować utratę energii w dużych populacjach, uszkadzając tylko jeden generator lub stację transformatorową w scentralizowanej sieci elektrycznej krata. A ponieważ wiele technologii słonecznych zużywa mniej wody niż elektrownie na paliwa kopalne lub elektrownie jądrowe, mogą być również bardziej odporne na suszę.

Energia słoneczna jest wysoce modułowa – składa się z wielu indywidualnych instalacji, które można ze sobą łączyć – i może być wdrażane w wielu skalach, od generacji rozproszonej, przez dachowe panele słoneczne, po elektrownię cieplną na skalę przemysłową. Od 2014 roku wielkoskalowa elektrownia cieplna w Kalifornii, Ivanpah Solar Electric Generating System, jest największą na świecie elektrownią skupiającą. Ma maksymalną moc - nie mylić z rzeczywistymi danymi o produkcji - 393 megawatów, czyli wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby obsłużyć 94 400 przeciętnych gospodarstw domowych w Stanach Zjednoczonych. Po zainstalowaniu technologia słoneczna jest również mało wymagająca w utrzymaniu. W międzyczasie wysoce zlokalizowane instalacje słoneczne mogą dobrze działać na obszarach wiejskich lub rozwijających się, gdzie energia z sieci jest niedostępna, zawodna lub bardzo droga.

Aktywna technologia słoneczna, taka jak generatory Ivanpah, zwykle wymaga znacznych inwestycji początkowych, ale koszty operacyjne są niskie, a paliwo – światło i ciepło słoneczne – jest bezpłatne. Dzięki ulepszeniom technologicznym, rozszerzającym się rynkom oraz dotacjom rządowym i zachętom, koszty technologii słonecznej spadły w ostatnich latach. W 2014 roku Departament Energii USA zauważył, że koszt paneli fotowoltaicznych spadł o 50 procent w ciągu ostatnich trzech lat. W porównaniu z niestabilnymi wahaniami cen typowymi dla paliw kopalnych – wynikającymi z napięć politycznych, sporów i innych czynniki regionalne – energia słoneczna oferuje potencjał dla bardziej stabilnych kosztów energii, co przynosi korzyści zarówno konsumentom, jak i przedsiębiorstwom użyteczności publicznej. Ponadto domy lub firmy w odległych lokalizacjach, które ponoszą wysokie koszty pozyskiwania energii z scentralizowana sieć może być w stanie zaoszczędzić pieniądze, wyłączając się z sieci słonecznej na małą skalę instalacje.

Ogólnie rzecz biorąc, energia odnawialna jest uważana za bardziej pracochłonną niż sektor paliw kopalnych, a tym samym może zapewnić więcej miejsc pracy na jednostkę wyprodukowanej energii. Według National Solar Jobs Census 2013 przeprowadzonego przez Solar Foundation, w amerykańskim przemyśle fotowoltaicznym pracowało w 2013 roku ponad 142 000 osób – wzrost o około 20 procent od 2011 roku. Analiza przeprowadzona przez Union of Concerned Scientists z 2009 roku sugerowała, że ​​gdyby Stany Zjednoczone wytwarzały co najmniej 25% energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych do 2025 r. wysiłek ten może skutkować ponad trzykrotnie większą liczbą nowych miejsc pracy, niż powstałaby dzięki samym paliwom kopalnym w celu uzyskania ekwiwalentu produkcja.

Poza emisją gazów cieplarnianych, spalanie paliw kopalnych może zanieczyszczać powietrze i wodę, niekorzystnie wpływając na zdrowie ludzkie w skali lokalnej i regionalnej. Union of Concerned Scientists ocenia gospodarcze konsekwencje takich problemów zdrowotnych w Stanach Zjednoczonych na od 361,7 do 886,5 miliardów dolarów. Natomiast energia słoneczna nie zanieczyszcza środowiska. Technologia może również zmniejszyć zanieczyszczenie hałasem związane z wytwarzaniem energii; fotowoltaiczne instalacje słoneczne są zasadniczo ciche. Są uważane za bezpieczne dla ludzi i mało prawdopodobne, aby wytwarzały niebezpieczne ilości promieniowania. Energia słoneczna może być również wykorzystywana do uzdatniania lub oczyszczania wody pitnej, co jest istotną korzyścią dla zdrowia publicznego w krajach rozwijających się.

W porównaniu z innymi potencjalnymi źródłami energii światło słoneczne jest powszechnie dostępnym zasobem, choć oczywiście jego ilość i intensywność różni się geograficznie i sezonowo. Wykorzystanie takich potencjalnie produktywnych krajowych dostaw energii może zmniejszyć zależność kraju od zagranicznych źródeł energii. Co więcej, tak jak rozproszony system energetyczny jest lepiej chroniony przed klęskami żywiołowymi, jest również mniej podatny na ataki terrorystyczne niż scentralizowana sieć energetyczna.