Soarele este furnizorul final de energie. Dezvoltarea energiei regenerabile pe piață se bazează, în mare parte, pe acest fapt. Majoritatea tehnologiilor verzi care operează în prezent, direct sau indirect, recoltează energie solară. Dintre sursele de energie solară indirectă, vântul, geotermia de joasă calitate, mareele și valurile sunt fie utilizate în mare măsură, fie bine dezvoltate sau în curs de dezvoltare.

Sursa directă de energie solară constă în razele solare care ajung în atmosferă. Acestea pot fi colectate de două tehnologii diferite: fotovoltaice solare (cunoscute și ca PV solară) și sisteme termice solare.

Tehnologia

Diferența de bază între fotovoltaicele solare și energia termică solară se regăsește în principiile lor de lucru. Solar PV se bazează pe efectul fotovoltaic, prin care un foton (unitatea de bază a luminii) care influențează o suprafață realizată dintr-un material special, generează eliberarea unui electron. Cele termice, pe de altă parte, folosesc lumina soarelui pentru a încălzi un lichid (în funcție de aplicație, poate fi apă sau alt lichid).

Efectul fotovoltaic are loc doar într-un număr redus de materiale, numite semiconductori care, după anumite proceduri chimice specifice, permit producerea unui curent electric, în momentul în care este expus la lumină. Acești semiconductori sunt formați în straturi subțiri care corespund elementului de bază al celulelor solare, elementul de bază al unui sistem solar fotovoltaic, care produce un curent direct.

Celulele solare sunt integrate în structuri mai mari, cunoscute sub numele de panouri solare, unde se pot atinge valorile dorite ale curentului și tensiunii. Pentru sistemele conectate la rețea, este necesară utilizarea unui invertor.

Principiul de funcționare al sistemelor solare termice este mult mai puțin sofisticat, dar util pentru generarea de energie consumabilă ca efect fotovoltaic. Se compune din încălzirea directă a apei de lumina soarelui. Conversia de energie este produsă în funcție de intervalul de temperaturi la care este încălzit lichidul de lucru.

Utilizarea

În ceea ce privește utilizarea acestor tehnologii, primul pas este de a separa sistemele solare mici de uz casnic, de centralele electrice, atât PV, cât și termice.

Centralele electrice, sistemele fotovoltaice și termice împărtășesc producția de energie electrică ca obiectiv. În timp ce sistemele fotovoltaice generează electricitate direct din energia solară, sistemele termice încălzesc un fluid care va funcționa cu un motor cu aburi, cu turbină, cu gaz sau cu altele similare.

În cazul centralelor fotovoltaice, capacitatea celor mai mari este de peste 500 MW, iar cele mai mari centrale termice sunt mai mici, de 400 MW. Ambele tipuri se confruntă cu o creștere rapidă în multe părți ale lumii, multe dintre ele fiind în curs de construcție.

Instalațiile PV produc curent electric direct de la energia solară. Există două tipuri de sisteme fotovoltaice rezidențiale: conectate la rețea și „grilă off” sau „stand-alone”. Primele oferă posibilitatea alimentării rețelei printr-un invertor. Acestea din urmă sunt dedicate în totalitate consumului propriu (iluminare, încălzire, încălzirea apei etc.).

Sistemele solare de locuințe sunt pentru încălzirea cu apă. Acestea funcționează de obicei combinate cu sisteme de încălzire tip centrală (gaz sau combustibil), care încep să funcționeze atunci când temperatura în rezervorul de apă scade sub o anumită valoare. Astfel, aceste sisteme pot asigura apă caldă pe tot parcursul anului, chiar și în zonele cu o climă rece. Sistemele termice solare pot fi de asemenea utilizate pentru încălzirea spațiului.

Avantaje și Dezavantaje

Unele dintre cele mai importante avantaje a energiei fotovoltaice:

• La centralele electrice, designul PV este mult mai simplu decât cel termic. O centrală fotovoltaică este formată din mai multe panouri solare conectate în paralel și în serie. Pe de altă parte, generarea de energie electrică prin utilizarea tehnologiei termice solare, implică transmiterea energiei dintr-un fluid fierbinte către un generator.
• La o scară mai mică, sistemele fotovoltaice de uz casnic, sunt mult mai versatile decât sistemele termice. Acestea pot activa multe aparate și au o durată mai mare de viață.

Cele mai importante avantaje ale energiei termice solare:

• Centralele termice nu convertesc direct energia solară în energie electrică, iar sistemele termice interne includ întotdeauna un rezervor de apă unde poate fi stocată căldura. Sistemele fotovoltaice, dimpotrivă, suferă de o intermitență care provine din modelele solare. În mod normal, stocarea energiei electrice nu este considerată o opțiune, datorită pierderilor de energie care o fac foarte ineficientă.
• Tehnologia solară termică pentru uz casnic, este mult mai puțin complicată decât PV solare. Este important să subliniem faptul că generarea de energie pentru uz rezidențial variază de la sisteme termice la sisteme fotovoltaice. Panourile termice sunt, de asemenea, mai eficiente în spațiu.