Pasauliui toliau kovojant su klimato kaitos ir iškastinio kuro išsekimo bei mažėjimo iššūkiais, alternatyvių energijos šaltinių poreikis tapo kaip niekad aktualus. Vienas iš perspektyvių sprendimų - saulės kolektoriai, kurie panaudoja saulės galią elektrai arba šilumai gaminti. Pastaraisiais metais patobulinus saulės kolektorių technologiją ir įdiegus naujovių, pastaraisiais metais šis atsinaujinantis energijos šaltinis tapo dar efektyvesnis, įperkamesnis ir prieinamesnis. Šiame straipsnyje e-aquajazz.lt ekspertai aptaria kai kuriuos iš šių laimėjimų ir jų reikšmę ateities energetikai.
Saulės kolektorių tipai
Prieš pradedant gilintis į saulės kolektorių technologijų pažangą, svarbu suprasti du pagrindinius saulės kolektorių tipus: fotovoltinius (PV) ir terminius kolektorius.
Fotovoltiniai kolektoriai saulės šviesą tiesiogiai paverčia elektros energija, naudodami puslaidininkines medžiagas, pavyzdžiui, silicį. Tai dažniausiai naudojami saulės kolektoriai, paprastai montuojami ant stogų arba saulės jėgainėse. Jie ypač efektyvūs tose vietovėse, kur gausu saulės šviesos, o jų efektyvumas pastaraisiais metais gerokai padidėjo - kai kurių komercinių PV modulių efektyvumas viršija 20 %.
Kita vertus, terminiai kolektoriai sugeria saulės šviesą ir kaitina skystį, kuris vėliau naudojamas karštam vandeniui arba garui gaminti, kad būtų galima šildyti patalpas, vėsinti arba gaminti elektros energiją. Yra dviejų tipų šiluminiai kolektoriai: plokšti ir koncentruojantys. Labiausiai paplitę plokšti kolektoriai, kuriuos sudaro tamsi absorberio plokštė, įdėta į izoliuotą dėžę su skaidriu dangčiu. Koncentruojamuosiuose kolektoriuose, kaip rodo pavadinimas, naudojami veidrodžiai arba lęšiai, kuriais saulės šviesa sutelkiama į mažesnį plotą, taip padidinant generuojamos šilumos intensyvumą.
Fotovoltinės technologijos pažanga
Nors fotovoltiniai kolektoriai naudojami jau kelis dešimtmečius, dėl naujausių pasiekimų jie tapo efektyvesni, patvaresni ir įperkamesni. Vienas iš pasiekimų - plonasluoksnių saulės elementų, kurie yra lengvesni ir lankstesni už tradicinius silicio elementus, naudojimas. Plonasluoksnius elementus galima atspausdinti ant įvairių paviršių, įskaitant audinius ir plastiką, todėl jie idealiai tinka nešiojamiems ar nešiojamiems prietaisams. Dar viena naujovė - perovskito, daug žadančios naujos medžiagos, kurią galima gaminti mažesnėmis sąnaudomis ir didesniu efektyvumu nei silicį, naudojimas. Nors perovskito elementai dar tik pradedami kurti, jų efektyvumas jau priartėjo prie silicio elementų efektyvumo lygio.
Šilumos technologijų pažanga
Pastaraisiais metais šiluminiai kolektoriai taip pat labai patobulėjo. Viena iš svarbių naujovių - hibridiniai saulės kolektoriai, kuriuose derinama fotovoltinė ir šiluminė technologija, kad būtų galima gaminti ir elektrą, ir šilumą. Šiuose kolektoriuose ant šiluminio absorberio naudojamas fotovoltinių elementų sluoksnis, todėl jie gali surinkti daugiau saulės energijos. Dar vienas proveržis - fazių kaitos medžiagų, kurios absorbuoja ir išskiria šiluminę energiją, kai keičiasi iš kietos medžiagos į skystą arba atvirkščiai, naudojimas. Šios medžiagos gali kaupti šilumą ilgesnį laiką, todėl idealiai tinka naudoti šiluminės energijos kaupimo sistemose.
Poveikis energetikos ateičiai
Saulės kolektorių technologijų pažanga turi didelę reikšmę ateities energetikai. Kadangi šios technologijos tampa vis efektyvesnės ir ekonomiškesnės, jos vis labiau konkuruos su iškastiniu kuru. Tarptautinės energetikos agentūros duomenimis, iki 2030 m. saulės energija taps pigiausiu elektros energijos šaltiniu didžiojoje pasaulio dalyje.
Be to, dėl savo lankstumo ir universalumo saulės kolektoriai idealiai tinka naudoti įvairiose srityse - nuo namų ir įmonių aprūpinimo energija iki energijos tiekimo atokiose ar nuo tinklo nepriklausančiose vietovėse. Juos taip pat galima naudoti kartu su kitais atsinaujinančiaisiais energijos šaltiniais, pavyzdžiui, vėjo ar vandens energija, siekiant sukurti hibridines energijos sistemas, kurios yra patikimesnės ir atsparesnės.
Apibendrinant galima teigti, kad saulės kolektorių technologijų pažanga ir inovacijos skatina perėjimą prie tvaresnės ir atsparesnės energetikos sistemos. Toliau plėtojant ir tobulinant šias technologijas, galime tikėtis, kad ateityje naudosime švarią atsinaujinančiąją energiją.
Tačiau vis dar yra iššūkių, kuriuos reikia išspręsti, kad saulės kolektoriai taptų pagrindiniu energijos šaltiniu visame pasaulyje. Vienas didžiausių iššūkių - energijos kaupimas, nes saulės energija yra nepastovi ir ją reikia kaupti baterijose ar kitose kaupimo sistemose, kad būtų galima naudoti, kai saulė nešviečia. Kad saulės kolektoriai būtų plačiai naudojami, labai svarbu sukurti ekonomiškas ir veiksmingas energijos kaupimo technologijas, pavyzdžiui, baterijas arba vandenilį.
Kitas iššūkis - saulės kolektorių technologijos pritaikomumas. Saulės kolektoriai idealiai tinka individualiems namų ūkiams ar mažoms įmonėms, tačiau didesnio masto taikymams, pavyzdžiui, komunalinėms elektrinėms, gali prireikti didelių investicijų į infrastruktūrą ir technologijas. Tačiau, kadangi vis daugiau vyriausybių ir privačių bendrovių investuoja į atsinaujinančiąją energiją, didės masto ekonomija, todėl saulės kolektorių technologija taps ekonomiškai efektyvesnė ir lengviau pritaikoma.
Siekiant pereiti prie atsinaujinančiosios energijos sistemos, be techninių iššūkių, reikia įveikti ir socialines bei politines kliūtis. Kai kurios bendruomenės gali priešintis saulės kolektorių įrengimui dėl estetinių priežasčių arba numanomo poveikio nekilnojamojo turto vertei. Vyriausybėms taip pat gali tekti numatyti paskatas ar taisykles, kurios skatintų naudoti atsinaujinančiąją energiją ir neskatintų naudoti iškastinį kurą.
Nepaisant šių iššūkių, saulės kolektorių technologijos ateitis yra šviesi. Jei ir toliau bus investuojama ir diegiamos naujovės, saulės kolektoriai gali tapti pagrindiniu energijos šaltiniu visame pasaulyje, sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą ir sušvelninti klimato kaitos poveikį. Saulės kolektorių technologijų pažanga yra aiškus ženklas, kad judame link tvaresnės ir atsparesnės energetikos sistemos ir kad perėjimas prie atsinaujinančiosios energijos yra ne tik būtinas, bet ir įmanomas.
23-14š
