ผลบวกของพลังงานแสงอาทิตย์

การแผ่รังสีสุริยะเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลก โดยให้พลังงานอย่างไม่หยุดยั้งที่เชื้อเพลิงเกือบทุกระบบนิเวศบนโลกใบนี้ นอกเหนือจากการทำให้การดำรงอยู่ของเราเป็นไปได้แล้ว พลังงานจากดวงอาทิตย์ยังดึงดูดความสนใจมาเป็นเวลาหลายทศวรรษว่าเป็นทางเลือกที่สะอาดและหมุนเวียนได้แทนเชื้อเพลิงฟอสซิล แม้ว่าในปัจจุบันจะจ่ายพลังงานเพียงเศษเสี้ยวของพลังงานทั่วโลก แต่อุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์เป็นส่วนประกอบที่ขยายตัวอย่างรวดเร็วของภาคพลังงานหมุนเวียน ในขณะที่การถกเถียงยังคงดำเนินต่อไปอย่างแน่นอนเกี่ยวกับต้นทุน การใช้งานจริง และประสิทธิภาพของการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ในระดับอุตสาหกรรม เทคโนโลยีนี้ให้คำมั่นสัญญามากมายในฐานะแหล่งพลังงานที่ยั่งยืน

ดวงอาทิตย์ผลิตพลังงานผ่านความร้อนนิวเคลียร์ฟิวชันในแกนกลางของมัน พลังงานนี้ถูกปลดปล่อยออกจากดาวฤกษ์ในรูปของนิวตริโนและแม่เหล็กไฟฟ้า หรือรังสีสุริยะ หลังจากการเดินทาง 8 นาทีในอวกาศ 150 ล้านกิโลเมตร (93,000,000 ไมล์) ประมาณครึ่งล้านล้านของรังสีดวงอาทิตย์ที่เกิดจากดวงอาทิตย์ถึงโลก บรรยากาศสะท้อนถึง 29 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานที่เข้ามานี้และดูดซับประมาณ 23 เปอร์เซ็นต์ ประมาณร้อยละ 48 ถึงพื้นผิวโลก สิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์แสง เช่น พืชสีเขียว ใช้พลังงานนี้เพื่อผลิตคาร์โบไฮเดรตจากคาร์บอนและน้ำ กระบวนการนี้แปลรังสีดวงอาทิตย์ให้อยู่ในรูปแบบที่สิ่งมีชีวิตอื่นๆ นำไปใช้ได้

เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์สมัยใหม่แบ่งออกเป็นหมวดหมู่แบบพาสซีฟและแบบแอคทีฟ พลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟใช้ประโยชน์จากความร้อนหรือแสงจากดวงอาทิตย์โดยตรง เช่นเดียวกับในอาคารที่ออกแบบมาเพื่อให้แสงธรรมชาติ เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์แบบแอคทีฟรวมถึงระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์และโซลาร์เทอร์มอล การติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะสร้างกระแสไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์โดยใช้สารกึ่งตัวนำ ซึ่งเป็นวัสดุที่สร้างประจุไฟฟ้าเมื่อโฟตอนแสงอาทิตย์กระตุ้นอิเล็กตรอน ระบบพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์เข้มข้นและกระจายความร้อนจากแสงอาทิตย์ ทั้งเพื่อการทำความร้อนในบ้านหรือเพื่อเป็นเชื้อเพลิงให้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้ไอน้ำในระดับอุตสาหกรรม ในระดับที่กว้างขึ้น การแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์ยังเป็นตัวขับเคลื่อนขั้นสูงสุดของแหล่งพลังงานอื่นๆ อีกมากมาย ซากของสิ่งมีชีวิตที่ขับเคลื่อนโดยแสงแดดประกอบด้วยถ่านหินและไฮโดรคาร์บอน ตัวอย่างเช่น ความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่แตกต่างกันของดาวเคราะห์ช่วยกระตุ้นอากาศและ กระแสน้ำ กระทบกับพลังงานลมและคลื่น

การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลทำให้เกิดก๊าซเรือนกระจก เช่น คาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนสู่ชั้นบรรยากาศ ก๊าซเหล่านี้มีชื่อเรียกเช่นนั้นเนื่องจากดูดซับรังสีคลื่นยาวที่ปล่อยออกมาจากดาวเคราะห์ และคิดว่าจะช่วยเพิ่มอุณหภูมิโลก ซึ่งเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างคล้ายกับการทำงานของเรือนกระจก การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจก แม้ว่าการปล่อยก๊าซจะเป็นผลมาจากการผลิตและการติดตั้งเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ การประเมินปี 2014 ที่เผยแพร่โดยสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศชี้ว่าระบบพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานความร้อนอาจเป็นแหล่งไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดของโลกภายในปี 2050 สถานการณ์นี้ หน่วยงานคาดการณ์ สามารถป้องกันการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากกว่า 6 พันล้านตันต่อปีภายในปีนั้น

เมื่อเทียบกับปริมาณสำรองของเชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งมีอยู่อย่างจำกัดในช่วงเวลาของมนุษย์ การแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์เป็นทรัพยากรหมุนเวียนในระดับที่ไม่ธรรมดา ตามที่ IEA ระบุไว้ในรายงานปี 2011 "พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่ใหญ่ที่สุดในโลก - และไม่สิ้นสุด" ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ ที่โลกได้รับในหนึ่งปีเกินกว่าพลังงานที่รวบรวมจากน้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน และแหล่งนิวเคลียร์ในประวัติศาสตร์ของ มนุษยชาติ ปริมาณที่โลกได้รับในหนึ่งชั่วโมงนั้นมากกว่าการใช้พลังงานทั้งปีของโลก เนื่องจากแหล่งผลิตพลังงานแสงอาทิตย์สามารถแพร่กระจายได้อย่างกว้างขวาง และเนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้ประกอบด้วยอุปกรณ์ที่แยกจากกันจำนวนมาก จึงได้รับการปกป้องจากสิ่งรบกวนได้ดีกว่า เหตุการณ์ต่างๆ เช่น พายุ ซึ่งสามารถทำลายพลังงานให้กับประชากรจำนวนมากโดยสร้างความเสียหายให้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือสถานีหม้อแปลงเพียงเครื่องเดียวในไฟฟ้าจากส่วนกลาง ตาราง และเนื่องจากเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์จำนวนมากใช้น้ำน้อยกว่าโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิลหรือนิวเคลียร์ จึงอาจมีความยืดหยุ่นมากกว่าเมื่อเผชิญกับภัยแล้ง

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแบบแยกส่วนได้มาก ซึ่งประกอบด้วยการติดตั้งหลายส่วนที่สามารถเชื่อมโยงเข้าด้วยกันได้ และสามารถ ดำเนินการในหลายระดับ ตั้งแต่การผลิตแบบกระจายผ่านแผงโซลาร์รูฟท็อปไปจนถึงโรงงานระบายความร้อนขนาดยูทิลิตี้ ในปี 2014 โรงงานกำเนิดความร้อนขนาดใหญ่ในแคลิฟอร์เนีย Ivanpah Solar Electric Generating System เป็นโรงไฟฟ้าที่มีความเข้มข้นสูงที่สุดในโลก มีกำลังการผลิตสูงสุด เพื่อไม่ให้สับสนกับตัวเลขรุ่นจริงที่ 393 เมกะวัตต์ หรือไฟฟ้าเพียงพอที่จะให้บริการ 94,400 ครัวเรือนโดยเฉลี่ยในสหรัฐอเมริกา เมื่อติดตั้งแล้ว เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ก็มีแนวโน้มที่จะบำรุงรักษาต่ำเช่นกัน ในขณะเดียวกัน การตั้งค่าพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นสูงนั้นสามารถทำงานได้ดีในพื้นที่ชนบทหรือพื้นที่ที่กำลังพัฒนาซึ่งไม่มีพลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้า ไม่น่าเชื่อถือหรือมีราคาแพงมาก

เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์แบบแอคทีฟ เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้า Ivanpah มักต้องมีการลงทุนเริ่มแรกที่สำคัญ แต่ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ และเชื้อเพลิง - แสงและความร้อนจากดวงอาทิตย์ - ฟรี ผ่านการปรับปรุงเทคโนโลยี การขยายตลาด และเงินอุดหนุนและแรงจูงใจจากรัฐบาล ต้นทุนเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ได้ลดลงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในปี 2014 กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ตั้งข้อสังเกตว่าต้นทุนแผงเซลล์แสงอาทิตย์มีราคาลดลง 50% ในช่วงสามปีที่ผ่านมา เมื่อเทียบกับความผันผวนของราคาเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ผันผวนตามแบบฉบับ อันเนื่องมาจากความตึงเครียดทางการเมือง ความขัดแย้ง และอื่นๆ ปัจจัยในระดับภูมิภาค -- พลังงานแสงอาทิตย์ทำให้ต้นทุนพลังงานมีเสถียรภาพมากขึ้น ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อผู้บริโภคและสาธารณูปโภค นอกจากนี้ บ้านหรือธุรกิจในพื้นที่ห่างไกลที่ต้องเผชิญกับค่าใช้จ่ายที่สูงลิ่วในการรับพลังงานจาก เครือข่ายแบบรวมศูนย์อาจสามารถประหยัดเงินได้โดยการใช้โซลาร์เซลล์ขนาดเล็ก การติดตั้ง

พลังงานหมุนเวียนโดยทั่วไปถือว่าใช้แรงงานมากกว่าภาคส่วนเชื้อเพลิงฟอสซิล ดังนั้นจึงสามารถรองรับงานต่อหน่วยของพลังงานที่ผลิตได้มากขึ้น จากการสำรวจสำมะโนงานพลังงานแสงอาทิตย์แห่งชาติประจำปี 2556 ของมูลนิธิโซลาร์ พบว่า มีพนักงานมากกว่า 142,000 คนทำงานในอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ของสหรัฐอเมริกาในปี 2556 เพิ่มขึ้นประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์จากปี 2554 การวิเคราะห์ของ Union of Concerned Scientists ในปี 2552 ชี้ว่า หากสหรัฐฯ ผลิตไฟฟ้าอย่างน้อย 25 เปอร์เซ็นต์จากแหล่งพลังงานหมุนเวียน ภายในปี พ.ศ. 2568 ความพยายามดังกล่าวอาจส่งผลให้มีงานใหม่เพิ่มขึ้นมากกว่าสามเท่า ซึ่งจะเกิดขึ้นจากการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลเพียงอย่างเดียวเพื่อให้เทียบเท่ากัน การผลิต

นอกเหนือจากการปล่อยก๊าซเรือนกระจกแล้ว การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลยังสามารถก่อให้เกิดมลพิษในอากาศและน้ำ ซึ่งส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์ในระดับท้องถิ่นและระดับภูมิภาค สหภาพนักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องประเมินผลกระทบทางเศรษฐกิจของปัญหาสุขภาพดังกล่าวในสหรัฐอเมริกาที่ระหว่าง 361.7 ถึง 886.5 พันล้านดอลลาร์ ในทางตรงกันข้าม พลังงานแสงอาทิตย์ไม่มีมลพิษ เทคโนโลยีนี้ยังสามารถลดมลพิษทางเสียงที่เกี่ยวข้องกับการผลิตพลังงาน การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์แบบโซลาร์เซลล์นั้นเงียบโดยพื้นฐาน พวกมันถือว่าปลอดภัยสำหรับมนุษย์ในการทำงานและไม่น่าจะผลิตรังสีในปริมาณที่เป็นอันตราย พลังงานแสงอาทิตย์ยังสามารถนำไปใช้ในการบำบัดหรือทำให้น้ำดื่มบริสุทธิ์ ซึ่งเป็นประโยชน์ด้านสาธารณสุขที่สำคัญในประเทศกำลังพัฒนา

เมื่อเทียบกับแหล่งพลังงานที่มีศักยภาพอื่น ๆ แสงแดดเป็นทรัพยากรที่มีอยู่ทั่วไป แม้ว่าปริมาณและความเข้มจะแตกต่างกันไปตามภูมิศาสตร์และตามฤดูกาล การใช้ประโยชน์จากแหล่งพลังงานในประเทศที่มีศักยภาพดังกล่าวสามารถลดการพึ่งพาแหล่งพลังงานจากต่างประเทศของประเทศได้ นอกจากนี้ เช่นเดียวกับที่ระบบพลังงานแบบกระจายได้รับการปกป้องจากภัยธรรมชาติได้ดีกว่า ระบบดังกล่าวก็มีความเสี่ยงน้อยกว่าระบบกริดพลังงานแบบรวมศูนย์สำหรับการโจมตีของผู้ก่อการร้าย