Tại Sao Hệ Thống Điện Mặt Trời Là Công Nghệ Tốt Nhất Của Năng Lượng Mặt Trời?

Bài viết này giải thích lý do tại sao Quang điện là công nghệ tốt nhất của năng lượng mặt trời với sự hỗ trợ so sánh kỹ thuật của các công nghệ năng lượng mặt trời chính (Quang điện, nhiệt mặt trời và năng lượng mặt trời tập trung)

Solar Energy là gì?

Năng lượng mặt trời là năng lượng đến từ ánh sáng mặt trời. Có ba cách chính để khai thác năng lượng ánh sáng mặt trời này, Công nghệ quang điện, Công nghệ nhiệt mặt trời và công nghệ điện mặt trời tập trung (CSP).

Ba hệ thống năng lượng mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời để sản xuất điện hoặc nhiệt.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ so sánh giữa ba công nghệ và sau đó xác định công nghệ nào là tốt nhất.

Từ điện mặt trời thành điện năng:

Có hai quá trình để tạo ra điện từ ánh sáng mặt trời, trực tiếp bằng hệ thống điện mặt trời hoặc gián tiếp sử dụng hệ thống điện mặt trời tập trung.

Quang điện hoạt động như thế nào?

Bằng cách sử dụng một hiện tượng gọi là hiệu ứng quang điện, pin mặt trời chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành dòng điện một chiều.

Các pin năng lượng mặt trời riêng lẻ được tập hợp lại với nhau và được kết nối với một thiết bị gọi là Inverter năng lượng mặt trời, chuyển đổi dòng điện này thành dòng điện xoay chiều (AC) tiêu chuẩn.

Hệ thống điện mặt trời tập trung hoạt động như thế nào?

Chúng ta sẽ nói ở đây về hệ thống CSP phổ biến và phát triển nhất được gọi là nhà máy điện máng parabol, các gương parabol thu thập và tập trung ánh sáng mặt trời vào một đường ống hấp thụ trung tâm.

Môi trường truyền nhiệt, chảy qua đường ống này, truyền nhiệt của nó vào nước. Hơi nước được tạo ra sẽ dẫn động một tuabin tạo ra điện.

Công nghệ tốt nhất để sản xuất điện, CSP hay Quang điện?

Bảng sau đây tóm tắt những điểm khác biệt quan trọng nhất giữa hai hệ thống:

Hệ thống PV năng lượng mặt trờiHệ thống điện mặt trời tập trung
Quang điện rẻ hơn nhiều so với CSP.Chi phí sản xuất điện bằng CSP cao hơn Quang điện.
Quang điện cung cấp nhiều khả năng sử dụng hơn (các nhà máy PV công suất lớn, hệ thống trên mái nhà, các thiết bị nhỏ)Chỉ có các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn.
Các tấm pin có thể sử dụng ánh sáng mặt trời trực tiếp cũng như gián tiếp để tạo ra điện.Hệ thống CSP chỉ có thể sử dụng ánh sáng mặt trời trực tiếp.
Hệ thống PV chuyển đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng.Nhà máy CSP sử dụng ánh sáng mặt trời để đốt nóng hơi nước nhằm tạo ra điện.
Chi phí bảo trì thấp.Chi phí bảo trì cao
Hệ thống không cần làm mát bổ sung.Cần một lượng nước lớn để làm mát chu trình tuabin và làm sạch gương. Tuy nhiên, nước ở các vùng sa mạc là cần thiết cho sự tồn tại của người dân.
Cây PV cũng thích hợp về mặt kinh tế cho những vùng ít nắng.Hệ thống CSP chỉ có thể áp dụng kinh tế ở những vùng nhiều nắng.
Hệ thống PV có thể được xây dựng dễ dàng hơn và trong thời gian ngắn hơn nhiều.Hệ thống CSP đòi hỏi nhiều không gian và thời gian hơn để xây dựng.

Phần kết luận

Ưu điểm chính của hệ thống điện mặt trời tập trung là khả năng cung cấp năng lượng sử dụng tích trữ nhiệt mặt trời vào ban đêm và khi thời tiết xấu.

Mặt khác, hệ thống năng lượng mặt trời rẻ hơn nhiều, có thể được xây dựng theo bất kỳ kích thước nào được yêu cầu và cũng có thể hoạt động ở những vùng không có nhiều ánh nắng mặt trời .

Bên cạnh đó, quang điện cung cấp nhiều khả năng sử dụng hơn và có nhu cầu bảo trì ít nghiêm ngặt hơn .

Mặc dù công nghệ CSP không phải là tốt nhất để thu thập năng lượng mặt trời, nhưng nó có thể bổ sung điện năng được tạo ra từ các nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là ở những vùng nhiều nắng.

Nhiệt từ năng lượng mặt trời

Năng lượng nhiệt mặt trời là gì?

Nhiệt, sinh ra từ việc chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời bằng cách sử dụng các bộ thu nhiệt mặt trời.

Năng lượng được tạo ra có thể được sử dụng để làm nóng nước để tắm, sưởi ấm không gian, cho các quy trình công nghiệp hoặc thậm chí để làm mát.

Hệ thống nhiệt mặt trời hoạt động như thế nào?

Các tấm thu nhiệt mặt trời có màu đen, do đó có thể hấp thụ bức xạ mặt trời tốt hơn và chuyển nó thành nhiệt; được chuyển đến môi trường truyền nhiệt gọi là chất lỏng mặt trời (thường là hỗn hợp bao gồm nước và chất chống đông).

Chất lỏng được làm nóng được vận chuyển bằng một máy bơm tuần hoàn đến bể chứa năng lượng mặt trời. Tại đó, chất lỏng mang truyền nhiệt của nó vào nước trong bể thông qua bộ trao đổi nhiệt năng lượng mặt trời.

Chất lỏng năng lượng mặt trời được làm mát chảy trở lại bộ thu nhiệt để được làm ấm trở lại.

Hệ thống quang điện hay hệ thống nhiệt mặt trời tốt hơn?

Công nghệ quang điện và công nghệ nhiệt mặt trời là quy trình kỹ thuật để thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời.

Năng lượng này có thể tạo ra nhiệt cũng như điện. Hệ thống nhiệt mặt trời phục vụ chủ yếu để cung cấp nước nóng, nhưng nó cũng có thể được sử dụng để hỗ trợ hệ thống sưởi ấm.

Hệ thống quang điện tạo ra điện, hữu ích hơn chỉ là nhiệt, chẳng hạn như vận hành thiết bị điện, chiếu sáng gia đình, nấu ăn và các mục đích sử dụng khác.

Nó thậm chí có thể đảm nhận các nhiệm vụ (với sự hỗ trợ của chuyển đổi Điện thành Nhiệt) như nước và sưởi ấm không gian.

Quang điện là công nghệ năng lượng mặt trời tốt hơn hay có nhiều năng lượng nhiệt mặt trời hơn để cung cấp? Bảng sau đây tóm tắt những khác biệt đáng kể nhất giữa hai hệ thống:

Hệ thống quang điHệ thống nhiệt mặt trời
Điện có thể được lưu trữ tương đối ít tốn kém hơn.Nhiệt chỉ được lưu trữ trong thời gian ngắn mà không cần lưu trữ nhiệt theo mùa đắt tiền.
Điện mặt trời có thể được sản xuất quanh năm.Vào mùa đông, ánh sáng mặt trời thường không đủ để tạo ra đủ năng lượng làm nóng nước.
Điện được sử dụng nhiều hơn, chẳng hạn như vận hành các thiết bị điện, chiếu sáng gia đình, nấu ăn, chuyển đổi điện thành nhiệtNhiệt chỉ có thể được sử dụng để sưởi ấm nước và không gian.
Điện dư có thể được sử dụng để sưởi ấm hoặc có thể được tích trữ trong pin năng lượng mặt trời.Nhiệt lượng dư thừa bị mất đi, đặc biệt là vào mùa hè.
Không có chi phí bổ sung.Chi phí bổ sung cho các máy bơm điện và chi phí bảo trì, có thể làm cho hệ thống đắt hơn.

Phần kết luận

Chắc chắn, Công nghệ nhiệt mặt trời thân thiện với môi trường và tiết kiệm một phần chi phí sưởi ấm, nhưng yêu cầu sưởi ấm không thể đáp ứng được, đặc biệt là vào mùa đông. Do đó chúng ta cần bổ sung nó bằng các bộ tạo nhiệt khác, thường hoạt động bằng gas hoặc dầu sưởi.

Bên cạnh đó, so với Quang điện, hệ thống nhiệt mặt trời cung cấp ít công dụng thay thế. Bạn chỉ có thể sử dụng năng lượng để làm nóng nước và các phòng nhỏ, và lượng nhiệt dư thừa chỉ được lưu trữ trong thời gian ngắn.

Thay vào đó, quang điện đáp ứng một phần nhu cầu điện của chúng ta, lượng điện dư thừa có thể được đưa vào lưới điện, được lưu trữ trong hệ thống pin để sử dụng sau này hoặc để sưởi ấm (máy nước nóng, hệ thống sưởi điện).

Hơn nữa, có những hệ thống đặc biệt cũng đảm nhận nhiệm vụ sưởi ấm, chẳng hạn như Hệ thống sưởi ấm quang điện, bao gồm các bộ phận nhiệt (bể chứa năng lượng mặt trời và bộ sưởi thanh điện) để làm nóng cả nước và phòng (vào mùa đông và thời tiết xấu, cần phải có lò hơi thông thường ).

Sự kết hợp của một hệ thống PV năng lượng mặt trời với một máy bơm nhiệt điện cũng có thể đảm nhận nhiệm vụ sưởi ấm. Điện được sản xuất với giá rẻ từ các hệ thống quang điện làm cho các giải pháp này trở nên thực tế.