Будущее солнечной энергетики: препятствия и проблемы

Солнечная энергия - одна из самых многообещающих технологий возобновляемой энергии, позволяющая производить электричество из бесплатного неисчерпаемого солнечного света. Многие домовладельцы уже начали переходить на солнечную электроэнергию, а крупные электростанции на Юго-Западе предлагают преимущества солнечной энергии тысячам потребителей. Но солнечная энергия все еще сталкивается с рядом препятствий, прежде чем она сможет по-настоящему заменить ископаемое топливо для выработки электроэнергии для большинства американцев.

Одно из самых больших препятствий на пути широкого распространения солнечной энергии - это разница в интенсивности солнечного излучения. По данным Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, солнце обеспечивает пустыню Мохаве почти в два раза больше энергии, чем северо-запад Тихого океана. Поскольку мощность панели зависит от количества получаемой солнечной энергии, это означает, что солнечная энергия является гораздо лучшим источником энергии в юго-западных пустынях, чем в других частях страны. Хотя солнечная панель может обеспечить хоть какое-то бесплатное электричество в любой точке страны, вложения окупятся гораздо дольше в регионах, где отсутствует интенсивное солнечное покрытие.

Еще одно препятствие для использования солнечной энергии - это фотоэлектрическая эффективность. Если вы живете в пустыне, один квадратный метр солнечной панели может получить эквивалент более 6 киловатт-часов энергии в течение одного дня. Но солнечная панель не может преобразовать все это количество энергии в электричество. Эффективность солнечной панели определяет, сколько из этой энергии можно использовать, и большинство коммерческих солнечных панелей, представленных на рынке в 2013 году, имеют рейтинг эффективности менее 25 процентов. Чем эффективнее панель, тем дороже ее производство. Если не говорить о каких-либо существенных технологических скачках, в ближайшем будущем маловероятно, чтобы рейтинг эффективности превышал 33%.

Одна из основных проблем солнечной энергии - надежность. В лучшем случае солнечная панель может производить электроэнергию в течение 12 часов в день, а панель будет достигать максимальной мощности только в течение короткого периода около полудня. Слежение за панелями, которые следуют за солнцем, может несколько продлить этот период основного поколения, но это по-прежнему означает, что панели тратят очень мало времени на работу с максимальной производительностью. Аккумуляторные батареи могут заряжаться во время пиковой генерации и обеспечивать небольшую зарядку ночью, но они может быть дорогим, содержать токсичные материалы и быстро изнашиваться из-за многократной зарядки и разрядки циклы.

В то время как производство солнечной энергии не связано с выбросами, при производстве солнечных панелей и связанных с ними технологий могут использоваться некоторые экологически вредные вещества. Трифторид азота является обычным побочным продуктом производства электроники, в том числе тех, которые используются в солнечных элементах, и является парниковым газом, который в 17000 раз сильнее углекислого газа. Кроме того, многие солнечные элементы содержат небольшое количество токсичного металлического кадмия, а батареи необходим для хранения произведенной электроэнергии, может содержать множество других тяжелых металлов и опасных вещества. По мере совершенствования солнечных технологий производители могут отказаться от этих потенциально опасных веществ, но пока они ставят под сомнение впечатляющие в остальном экологические преимущества, которые предлагает солнечная энергия.