Pahami apa itu energi matahari, ketahui perbedaan tiap jenis dan ketahui mana yang paling menguntungkan

Apa itu energi matahari?

Energi matahari adalah energi elektromagnetik yang sumbernya adalah matahari. Ini dapat diubah menjadi energi panas atau listrik dan diterapkan dalam berbagai kegunaan. Dua cara utama untuk memanfaatkan energi matahari adalah pembangkit listrik dan pemanas air tenaga surya.

Untuk produksi energi listrik, dua sistem digunakan: heliothermic, di mana iradiasi diubah terlebih dahulu menjadi energi panas dan kemudian menjadi energi listrik; dan fotovoltaik, di mana radiasi matahari secara langsung diubah menjadi energi listrik.

Energi heliotermik atau energi surya terkonsentrasi (CSP)

Menurut Kementerian Pertambangan dan Energi, Brasil memiliki sekitar 70% matriks kelistrikannya berdasarkan energi hidrolik, dan baru-baru ini sumber energi lain, seperti biomassa, angin, dan nuklir telah menerima insentif.

Apa itu tenaga air?

Mengingat kondisi hidrologi yang tidak menguntungkan, dengan periode kekeringan yang semakin lama, energi heliotermik muncul sebagai alternatif. Terlebih lagi jika kita mempertimbangkan bahwa periode kekeringan dikaitkan dengan peningkatan potensi matahari karena gangguan awan yang rendah dan radiasi matahari yang lebih intens.

Ada beberapa tipe kolektor dan pemilihan tipe yang sesuai tergantung pada aplikasinya. Yang paling banyak digunakan adalah: silinder parabola, menara pusat dan cakram parabola.

Bagaimana itu bekerja?

Kolektor energi surya heliotermik adalah perangkat yang menangkap radiasi matahari dan mengubahnya menjadi panas, mentransfer panas ini menjadi fluida (udara, air, atau minyak, secara umum). Kolektor memiliki permukaan reflektif, yang mengarahkan radiasi langsung ke fokus, tempat penerima berada. Setelah panas diserap, fluida mengalir melalui penerima.

Energi surya fotovoltaik

Energi surya fotovoltaik adalah energi di mana radiasi matahari langsung diubah menjadi energi listrik, tanpa melalui fase energi panas (seperti yang terjadi dalam sistem heliotermik).

Bagaimana itu bekerja?

Sel fotovoltaik (atau sel energi matahari) dibuat dari bahan semikonduktor (biasanya silikon). Ketika sel terkena cahaya, bagian dari elektron dalam bahan yang diterangi menyerap foton (partikel energi yang ada di bawah sinar matahari).

Elektron bebas diangkut oleh semikonduktor sampai ditarik oleh medan listrik. Medan listrik ini terbentuk di daerah tempat material bergabung, karena adanya perbedaan potensial listrik antar material semikonduktor tersebut. Elektron bebas dikeluarkan dari sel energi matahari dan tersedia untuk digunakan dalam bentuk energi listrik.

Berbeda dengan sistem heliotermik, sistem fotovoltaik tidak memerlukan radiasi matahari yang tinggi untuk berfungsi. Namun, jumlah energi yang dihasilkan bergantung pada kepadatan awan, sehingga jumlah awan yang sedikit dapat mengakibatkan produksi listrik yang lebih sedikit dibandingkan dengan hari yang benar-benar terbuka.

Efisiensi konversi diukur dengan proporsi radiasi matahari pada permukaan sel yang diubah menjadi energi listrik. Biasanya, sel yang paling efisien memberikan efisiensi 25%.

Menurut Kementerian Lingkungan Hidup, pemerintah mengembangkan proyek pembangkit energi surya fotovoltaik untuk memenuhi kebutuhan energi masyarakat pedesaan dan terpencil. Proyek-proyek ini berfokus pada beberapa bidang seperti: pemompaan air untuk pasokan rumah tangga, irigasi, dan budidaya ikan; Penerangan jalan; sistem penggunaan kolektif (elektrifikasi sekolah, pusat kesehatan dan pusat komunitas); perawatan rumah.

Eksploitasi termal

Cara lain untuk menggunakan radiasi matahari adalah pemanasan termal. Pemanasan panas dari energi matahari dapat dilakukan melalui proses penyerapan sinar matahari oleh kolektor yang biasanya dipasang di atap gedung dan rumah (dikenal dengan panel surya).

Karena insiden radiasi matahari di permukaan bumi rendah, maka perlu dipasang pengumpul beberapa meter persegi.

Menurut Badan Tenaga Listrik Nasional (Aneel), untuk menyuplai pasokan air panas di kediaman tiga sampai empat penduduk, dibutuhkan pengumpul seluas 4 m². Meskipun permintaan akan teknologi ini didominasi oleh perumahan, ada juga minat dari sektor lain, seperti bangunan umum, rumah sakit, restoran, dan hotel.

Jika Anda tertarik untuk memasang sistem pemanas surya di rumah Anda, lihat Panduan untuk memasang energi matahari di rumah.

Keuntungan dan kerugian energi matahari?

Energi matahari dianggap sebagai sumber energi yang dapat diperbarui dan tidak pernah habis. Tidak seperti bahan bakar fosil, proses menghasilkan listrik dari energi matahari tidak mengeluarkan sulfur dioksida (SO2), nitrogen oksida (NOx), dan karbon dioksida (CO2) - semua gas pencemar dengan efek berbahaya bagi kesehatan manusia. dan itu berkontribusi pada pemanasan global.

Energi matahari juga terbukti menguntungkan dibandingkan dengan sumber terbarukan lainnya, seperti hidraulik, karena memerlukan area yang tidak seluas pembangkit listrik tenaga air.

Insentif untuk energi matahari di Brasil dibenarkan oleh potensi negara tersebut, yang memiliki wilayah luas dengan insiden radiasi matahari dan dekat dengan Khatulistiwa.

Daerah semi-kering di timur laut Brasil ideal untuk pembangkit energi heliotermik, karena memenuhi kondisi radiasi matahari yang tinggi dan curah hujan yang rendah.

Namun, kekurangan dari energi heliothermic adalah meskipun tidak membutuhkan area seluas bendungan hidroelektrik, namun tetap membutuhkan ruang yang luas. Oleh karena itu, sangat penting untuk menganalisis lokasi yang paling tepat untuk implantasi, karena akan ada penindasan terhadap vegetasi. Selain itu, sebagaimana telah disebutkan, sistem heliotermik tidak cocok untuk semua wilayah, karena dianggap intermiten.

Ketidak-bergantungan pada iradiasi tinggi merupakan keuntungan besar dari sistem fotovoltaik, yang berkontribusi menjadikannya sebagai alternatif.

Dalam kasus energi fotovoltaik, kerugian yang paling sering disebutkan adalah biaya implementasi yang tinggi dan efisiensi proses yang rendah, yang bervariasi dari 15% hingga 25%.

Namun, hal lain yang sangat penting untuk dipertimbangkan dalam rantai produksi sistem fotovoltaik adalah dampak lingkungan sosial yang disebabkan oleh bahan baku yang paling umum digunakan untuk menyusun sel fotovoltaik, silikon.

Penambangan silikon, seperti aktivitas penambangan lainnya, berdampak pada tanah dan air tanah di area ekstraksi. Selain itu, penting bagi para pekerja untuk diberikan kondisi kerja yang baik untuk menghindari kecelakaan di tempat kerja dan perkembangan penyakit akibat kerja. Badan Internasional untuk Penelitian Kanker (Iarc) menunjukkan, dalam sebuah laporan, silika kristal bersifat kanker dan dapat menyebabkan kanker paru-paru jika dihirup secara kronis.

Laporan Kementerian Sains dan Teknologi menunjukkan dua poin penting lainnya yang terkait dengan sistem fotovoltaik: pembuangan panel harus dibuang dengan benar, karena berpotensi menimbulkan keracunan; dan daur ulang panel fotovoltaik juga belum mencapai tingkat yang memuaskan sejauh ini.

Poin penting lainnya adalah, meskipun Brasil adalah produsen silikon logam terbesar kedua di dunia, kedua setelah China, teknologi pemurnian silikon di tingkat matahari masih dalam tahap pengembangan. Masalah yang baru-baru ini teridentifikasi, terutama pada tumbuhan heliotermik, adalah pembakaran burung yang tidak disengaja yang melewati wilayah tersebut.

Oleh karena itu, meskipun terbarukan dan tidak mengeluarkan gas, energi matahari masih menghadapi kendala teknologi dan ekonomi. Meskipun menjanjikan, energi matahari akan menjadi layak secara ekonomi hanya melalui kerjasama antara sektor publik dan swasta, dan dengan investasi dalam penelitian untuk meningkatkan teknologi yang mencakup proses produksi, dari pemurnian silikon hingga pembuangan sel fotovoltaik.