Позитивні ефекти сонячної енергії

Сонячне випромінювання має основне значення для життя на Землі, забезпечуючи безперервне постачання енергією, яка підживлює майже кожну екосистему на планеті. Крім уможливлення самого нашого існування, енергія сонця протягом десятиліть привертала увагу як чиста, відновлювана альтернатива викопному паливі. Хоча в даний час вона постачає лише частку світової енергії, сонячна промисловість є швидкозростаючою складовою сектору відновлюваної енергетики. Хоча суперечки, безумовно, тривають щодо вартості, практичності та продуктивності сонячних установок промислового масштабу, технологія пропонує багато перспектив як стійке джерело енергії.

Сонце виробляє енергію за допомогою термоядерного синтезу в його ядрі; ця енергія виділяється із зірки як нейтрино та електромагнітне, або сонячне випромінювання. Після приблизно 8-хвилинного подорожі через 150 мільйонів кілометрів космосу близько пів трильйонної сонячної радіації, що генерується сонцем, досягає Землі. Атмосфера відображає близько 29 відсотків цієї надходить енергії і поглинає приблизно 23 відсотки. Близько 48 відсотків досягає поверхні Землі. Фотосинтетичні організми, такі як зелені рослини, використовують цю енергію для виробництва вуглеводів з вуглецю та води. Цей процес переводить сонячне випромінювання у форму, яка може бути використана іншими живими істотами.

Сучасні сонячні технології поділяються на пасивні та активні категорії. Пасивна сонячна енергія безпосередньо використовує тепло або світло сонця, як у будівлі, призначеній для забезпечення природного світла. Активна сонячна технологія включає фотоелектричні та сонячно-теплові системи. Фотоелектрична установка виробляє електрику із сонячного світла за допомогою напівпровідника, матеріалу, який виробляє електричний заряд, коли сонячні фотони збуджують свої електрони. Сонячні теплові енергетичні системи концентрують і направляють сонячне тепло або для опалення будинку, або для підживлення парогенераторів промислового масштабу. На більш широкому рівні випромінювання від сонця також є головним рушієм багатьох інших джерел енергії. Залишки організмів, що живляться сонячним світлом, складають, наприклад, вугілля та вуглеводні, а диференціальне сонячне нагрівання планети допомагає стимулювати повітря і водні течії за допомогою енергії вітру та хвиль.

Спалювання викопного палива вводить в атмосферу парникові гази, такі як вуглекислий газ та метан. Ці гази названі так, оскільки вони поглинають вихідне довгохвильове випромінювання з планети і, як вважають, підвищують глобальні температури - процес, дещо схожий на функцію теплиці. Використання сонячної енергії не виділяє парникових газів, хоча викиди можуть бути результатом виробництва та встановлення сонячної технології. Оцінка 2014 року, опублікована Міжнародним енергетичним агентством, припускає, що фотоелектричні та теплові енергетичні системи можуть потенційно становити найбільше джерело глобальної електроенергії до 2050 року. За оцінками агентства, цей сценарій може запобігти щорічному викиду вуглекислого газу понад 6 мільярдів тонн.

Порівняно із запасами викопного палива, які є обмеженими за часом, сонячна радіація є відновлюваним ресурсом надзвичайного масштабу. Як зазначає МЕА у звіті за 2011 рік, "сонячна енергія є найбільшим енергетичним ресурсом на Землі - і невичерпна". Кількість сонячної енергії отриманий Землею за рік перевищує енергію, отриману від нафти, природного газу, вугілля та ядерних джерел за всю історію людство. Сума, яку отримує планета за годину, перевищує ціле річне споживання енергії земною кулею. Оскільки сонячні споруди можуть бути настільки широко розподілені, і оскільки вони складаються з багатьох окремих пристроїв, вони краще захищені від руйнівних події, такі як шторми, які можуть вимкнути електроенергію для великих груп населення, пошкодивши лише один генератор або трансформаторну станцію в централізованій електроенергії сітка. І оскільки багато сонячних технологій використовують менше води, ніж викопне паливо або атомні електростанції, вони також можуть бути більш стійкими до посухи.

Сонячна енергія є високомодульною - складається з багатьох окремих установок, які можуть бути пов’язані між собою - і можуть бути впроваджується у багатьох масштабах, від розподіленого виробництва через сонячні батареї на даху до теплової електростанції загального користування. Станом на 2014 рік, крупномасштабна теплогенераторна установка в Каліфорнії, сонячна електрогенераційна система Ivanpah, є найбільшою в світі концентраційною електростанцією. Він має максимальну потужність - не плутати з фактичними показниками виробництва - 393 мегават, або достатньо електроенергії для обслуговування 94 400 середніх домогосподарств у Сполучених Штатах. Після встановлення сонячна техніка також, як правило, не потребує технічного обслуговування. Тим часом високо локалізовані сонячні установки можуть добре працювати в сільських районах або районах, що розвиваються, де енергосистема недоступна, ненадійна або дорога.

Активні сонячні технології, такі як генератори Ivanpah, зазвичай вимагають значних початкових вкладень, але експлуатаційні витрати низькі, а паливо - світло та тепло від сонця - безкоштовне. Завдяки технологічним вдосконаленням, розширенню ринків збуту та державним субсидіям та стимулам витрати на сонячні технології зменшились за останні роки. У 2014 році Міністерство енергетики США зазначило, що вартість фотоелектричних панелей за попередні три роки подешевшала на 50 відсотків. Порівняно з нестабільними коливаннями цін, типовими для викопного палива - що виникають внаслідок політичної напруженості, сварок та інших регіональні фактори - сонячна енергія пропонує потенціал для більш стабільних енергетичних витрат, що приносить користь як споживачам, так і комунальним послугам. Більше того, будинки або підприємства у віддалених місцях, які стикаються з великими витратами на отримання енергії централізована мережа, можливо, зможе заощадити гроші, відключившись від електромережі за допомогою дрібних сонячних батарей установки.

Відновлювана енергія в цілому вважається більш трудомісткою, ніж сектор викопного палива, і, отже, здатна забезпечити більшу кількість робочих місць на одиницю виробленої енергії. Згідно з Національною переписом робочих місць Сонячного фонду 2013 року, у 2013 році у сонячній промисловості США працювало понад 142 000 людей - збільшення приблизно на 20 відсотків порівняно з 2011 роком. Аналіз 2009 року, проведений Союзом зацікавлених вчених, припускає, що якщо США вироблятимуть щонайменше 25 відсотків електроенергії з відновлюваних джерел до 2025 р. зусилля можуть призвести до більш ніж втричі кількості нових робочих місць, що було б створено, покладаючись лише на викопне паливо на еквівалент виробництво.

Крім викидів парникових газів, згоряння викопного палива може забруднювати повітря та воду, негативно впливаючи на здоров’я людей у ​​місцевому та регіональному масштабах. Спілка зацікавлених вчених оцінює економічні наслідки таких проблем зі здоров'ям у Сполучених Штатах між 361,7 і 886,5 млрд. Доларів. Навпаки, сонячна енергія не забруднює навколишнє середовище. Технологія також може зменшити шумове забруднення, пов'язане з виробництвом енергії; фотоелектричні сонячні установки по суті безшумні. Вони вважаються безпечними для роботи людей і навряд чи вироблятимуть небезпечну кількість радіації. Сонячну енергію можна також використовувати для очищення або очищення питної води, що є значною користю для громадського здоров'я в країнах, що розвиваються.

Порівняно з іншими потенційними джерелами енергії, сонячне світло є загальнодоступним ресурсом, хоча, звичайно, воно змінюється географічно та сезонно за кількістю та інтенсивністю. Капіталізація такого потенційно продуктивного внутрішнього енергопостачання може зменшити залежність країни від іноземних джерел енергії. Крім того, подібно до того, як розподілену енергетичну систему краще захистити від стихійних лих, вона також менш вразлива, ніж централізована енергосистема, до терористичних атак.