แผงโซลาร์เซลล์เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมหรือไม่? แผงโซลาร์เซลล์และประสิทธิภาพการใช้งาน ข้อดีของการใช้แผงโซลาร์เซลล์ได้แก่
เช่นเดียวกับแหล่งพลังงานอื่นๆ แผงโซลาร์เซลล์มีทั้งข้อดีและข้อเสีย สิ่งเหล่านี้ควรได้รับการประเมินอย่างรอบคอบก่อนที่คุณจะเริ่มเลือกส่วนประกอบสำหรับระบบทำความร้อนและพลังงานในบ้านของคุณ แล้วข้อดีและข้อเสียของแหล่งพลังงานนี้คืออะไร?
ข้อดีของการใช้แผงโซลาร์เซลล์
หากเราเปรียบเทียบกับแหล่งพลังงานอื่นที่เป็นอิสระและเป็นทางเลือก แผงโซลาร์เซลล์ก็ถือว่ามีประสิทธิภาพมากที่สุดในบรรดาแหล่งเหล่านั้น เพื่อให้ได้พลังงานเพียงพอ คุณจะต้องรวมแผงเหล่านี้หลายแผงเข้าด้วยกัน จากพื้นที่สิบตารางเมตรคุณสามารถใช้ไฟฟ้าได้ถึง 1 กิโลวัตต์ และสำหรับบ้านที่มีคนอาศัยอยู่สามหรือสี่คนแผงแบตเตอรี่รวมที่มีพื้นที่ยี่สิบตารางเมตรก็ค่อนข้างเหมาะสม ในระหว่างวันในฤดูร้อน แหล่งพลังงานนี้สามารถจ่ายไฟให้กับบ้านทั้งหลังได้ค่อนข้างมาก แผงมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าทำให้สามารถผลิตไฟฟ้าได้เกือบ 500 กิโลวัตต์ต่อเดือนจากพลังงานแสงอาทิตย์ ก็เพียงพอแล้วสำหรับระบบทำความร้อน
ข้อดีอื่น ๆ ของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์คืออายุการใช้งานที่ยาวนาน นอกจากนี้คุณจะไม่ต้องพึ่งพาปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับบริษัทที่จำหน่ายไฟฟ้าแต่อย่างใด โปรดจำไว้ว่าคุณอาจต้องนั่งโดยไม่มีแสงสว่างเพียงเพราะสายไฟขาดหรือด้วยเหตุผลอื่น สิ่งนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นได้กับแผงโซลาร์เซลล์ พวกเขาไม่ต้องการการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่องและโอกาสที่จะพังก็ต่ำมาก หลังจากติดตั้งระบบแล้ว คุณจะไม่ต้องจ่ายค่าไฟฟ้าอีกต่อไป (และในบางกรณีก็จ่ายค่าทำความร้อนด้วย)
ข้อเสียของการใช้แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์
จำนวนข้อบกพร่องของแบตเตอรี่เหล่านี้มีไม่มากนัก อย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้ค่อนข้างจริงจังและอาจบังคับให้บุคคลปฏิเสธที่จะซื้อแหล่งพลังงานนี้ ประการแรกรวมถึงราคาที่สูงของแบตเตอรี่เหล่านี้ด้วย ซึ่งหมายความว่าพวกเขาจะชำระหนี้เป็นเวลานานมาก ดังที่คุณทราบ ผู้คนมักไม่ค่อยเต็มใจที่จะรอ และต้องการได้รับประโยชน์จากการซื้อโดยเร็วที่สุด
เมื่อเทียบกับแหล่งพลังงานแบบดั้งเดิม ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ค่อนข้างต่ำ พลังของพวกมันยังเป็นที่ต้องการอยู่มากดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที่ทรงพลังมากจากพวกมัน
ปัญหาของราคาแบตเตอรี่เหล่านี้ไม่ได้สูงมากนักแต่ต้องจ่ายเงินจำนวนนี้ทั้งหมดในคราวเดียวแทนที่จะค่อยๆ ดังนั้นเฉพาะผู้ที่มีเงินทุนฟรีจำนวนมากและสามารถใช้จ่ายได้โดยไม่ต้องประนีประนอมกับงบประมาณปัจจุบันเท่านั้นที่จะสามารถซื้อแหล่งพลังงานทางเลือกดังกล่าวได้
เจ้าของแบตเตอรี่ยังจะต้องถามคำถามอื่นด้วย เช่น “จะซิงโครไนซ์แรงดันไฟฟ้าจากแบตเตอรี่กับแรงดันไฟฟ้าที่มาจากสถานีย่อยในพื้นที่ได้อย่างไร” ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องซื้ออุปกรณ์พิเศษซึ่งจะส่งผลให้มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมด้วย
โดยทั่วไป เมื่อสรุปทั้งหมดข้างต้น เราสามารถพูดได้ว่าในปัจจุบัน มีเพียงเจ้าของบ้านที่ร่ำรวยพอสมควรเท่านั้นที่จะได้รับประโยชน์จากแหล่งพลังงานนี้ พวกเขาสามารถรออย่างใจเย็นจนกว่าแบตเตอรี่จะจ่ายเอง
พลังงานรังสีหลายพันล้านกิโลวัตต์ถูกส่งไปยังโลกโดยดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของชีวิตบนโลกของเรา การใช้พลังงานนี้และแปลงเป็นไฟฟ้าที่จำเป็นมากทำได้โดยใช้แผงโซลาร์เซลล์เป็นตัวแปลง แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับทั้งองค์กรอุตสาหกรรมและของใช้ในครัวเรือน
แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ (โมดูล แผง) เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไฟฟ้าโซลาร์เซลล์กระแสตรง หลักการทำงานซึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพของเซมิคอนดักเตอร์: โฟตอนของอิเล็กตรอนแบบกระแทกแสงออกจากวงโคจรด้านนอกของอะตอมของเซมิคอนดักเตอร์ ทำให้เกิดอิเล็กตรอนอิสระในจำนวนที่เพียงพอ เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า เมื่อปิดวงจรจะเกิดกระแสไฟฟ้า เพื่อให้ได้พลังงานตามจำนวนที่ต้องการ โดยปกติแล้วองค์ประกอบหนึ่งหรือสององค์ประกอบจะไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงรวมกันเป็นแผงโดยเชื่อมต่อแบบขนานหรือแบบอนุกรมเพื่อให้ได้พารามิเตอร์กระแสและแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ พื้นที่ของแผงดังกล่าวแตกต่างกันไปตั้งแต่ไม่กี่ตารางเซนติเมตรไปจนถึงหลายตารางเมตร เมื่อจำนวนแผงเพิ่มขึ้น พลังงานที่ผลิตก็เพิ่มขึ้นด้วย ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ ในด้านไฟฟ้านั้นไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับพื้นที่ของแบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงแดดและมุมตกกระทบของรังสีด้วย ซึ่งหมายความว่าประสิทธิภาพของแบตเตอรี่จะถูกกำหนดโดยตำแหน่งของแบตเตอรี่ (ละติจูดทางภูมิศาสตร์) สภาพอากาศ เวลา ของปีและวัน
ข้อได้เปรียบหลักของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ เช่นเดียวกับพลังงานแสงอาทิตย์โดยทั่วไป ก็คือแหล่งพลังงาน (ดวงอาทิตย์) มีอยู่ทั่วไปและไม่มีวันหมด
ความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมที่ได้รับการยอมรับในทางทฤษฎีของแผงโซลาร์เซลล์ช่วยเพิ่มจำนวนผู้ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่มีศักยภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในหมู่ผู้ชื่นชอบเทคโนโลยี "สีเขียว" ควรสังเกตว่าสารพิษมักใช้ในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์และในวัสดุที่ใช้ในการผลิตตลอดจนในอุปกรณ์เพิ่มเติมสำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ (แบตเตอรี่)
แผงโซลาร์เซลล์แทบไม่มีการสึกหรอเนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและแทบไม่เคยชำรุด
อายุการใช้งานยาวนานโดยไม่ทำให้ลักษณะการทำงานลดลง - 25 ปีขึ้นไปซึ่งได้รับการยืนยันจากการปฏิบัติมานานหลายปี
การทำงานของแผงโซลาร์เซลล์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับปัญหาทางเทคนิคของผู้จัดหาพลังงาน
แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ไม่จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิง ซึ่งทำให้ไม่ต้องขึ้นอยู่กับราคาน้ำมันหรือปัญหาการขนส่ง
นอกจากนี้แผงโซลาร์เซลล์ยังเงียบซึ่งเปรียบเทียบได้ดีกับระบบลม
พลังงานที่สร้างจากแผงโซลาร์เซลล์นั้นฟรีจริง ๆ (หนึ่ง "แต่" - ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นหลังจากที่ลงทุนทุนเริ่มแรกในระบบพลังงานแสงอาทิตย์แล้วและได้รับผลตอบแทนแล้ว)
ข้อดีอย่างหนึ่งของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์คือความเป็นโมดูล เมื่อการใช้พลังงานและ/หรือการเงินเพิ่มขึ้น เจ้าของบ้านที่ใช้แผงโซลาร์เซลล์เป็นแหล่งไฟฟ้าจะสามารถเพิ่มเอาต์พุตของระบบได้โดยการเพิ่มโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มเติม
อย่างไรก็ตาม แม้จะมีข้อดีหลายประการ แต่แผงโซลาร์เซลล์มักถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานเสริมมากกว่า
มีสาเหตุหลายประการและสาเหตุที่สำคัญที่สุดคือแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์มีราคาสูงและประสิทธิภาพไม่เพียงพอ โดยเฉลี่ย 1 ตร.ว. พื้นที่แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์หนึ่งเมตรผลิตพลังงานที่มีประโยชน์ไม่เกิน 120 วัตต์ พลังงานนี้ไม่เพียงพอแม้แต่กับการใช้งานคอมพิวเตอร์ โดยเฉลี่ยแล้ว ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้ในการจ่ายไฟให้กับอาคารอยู่ที่ 14% ซึ่งน้อยกว่าประสิทธิภาพของแหล่งพลังงานแบบเดิม
แบตเตอรี่ที่มีราคาสูงยังกำหนดระยะเวลาคืนทุนที่ยาวนาน ส่งผลให้ราคาพลังงานที่ผลิตได้สูงในช่วงเวลานี้ด้วย ด้วยการปรับปรุงเทคโนโลยีที่มีอยู่และการเกิดขึ้นของการพัฒนาใหม่ ๆ ข้อเสียนี้จะค่อยๆถูกเอาชนะ โดยทั่วไปแผงโซลาร์เซลล์ในสภาพรัสเซียสมัยใหม่ยังคงเป็นความสุขที่มีราคาแพง สถานการณ์ดีขึ้นในโลกตะวันตก ต้องขอบคุณโครงการของรัฐบาลที่สนับสนุนเทคโนโลยีสีเขียวและการลงทุนขนาดใหญ่ในการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์
แผงโซลาร์เซลล์จะไม่มีประสิทธิภาพในฤดูหนาว รวมถึงในสภาพอากาศที่มีเมฆมากและมีหมอกหนา การพึ่งพาสภาพอากาศทำให้ต้องใช้แผงโซลาร์เซลล์ร่วมกับแหล่งพลังงานทดแทนอื่นๆ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบไฮบริด รวมถึงการใช้ระบบกักเก็บเพื่อกักเก็บพลังงานในกรณีที่สภาพอากาศเลวร้าย
การไหลของพลังงานแสงอาทิตย์สู่พื้นผิวโลกขึ้นอยู่กับละติจูดและสภาพอากาศในพื้นที่ ในสถานที่ต่างๆ ทั่วโลก ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกลงบนโลกอาจแตกต่างกันอย่างมาก
สำหรับอุปกรณ์ที่กินไฟสูง แผงโซลาร์เซลล์ไม่เหมาะ
การใช้ระบบไฟฟ้าที่ใช้แผงโซลาร์เซลล์จำเป็นต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มเติม (แบตเตอรี่ อินเวอร์เตอร์ ฯลฯ) และความพร้อมของสถานที่เสริมเพื่อรองรับ
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ผลิตไฟฟ้าในเวลากลางคืนและทำงานไม่มีประสิทธิภาพในการกระจายรังสีดวงอาทิตย์ในช่วงเช้าและเย็น การวางแนวของแผงโซลาร์เซลล์ที่สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ช่วยให้แผงโซลาร์เซลล์เพิ่มกระแสที่สร้างขึ้นได้ แต่การวางแนวของแบตเตอรี่ในแต่ละวันนั้นค่อนข้างยาก ระบบติดตามแสงอาทิตย์ (ตัวติดตาม) ที่มีอยู่สามารถช่วยสถานการณ์และเพิ่มประสิทธิภาพของระบบได้ในระดับหนึ่ง แต่มีราคาแพงและต้องมีการบำรุงรักษา ดังนั้นการใช้งานจึงมักจำกัดอยู่เฉพาะระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่เท่านั้น เมื่อพิจารณาว่าปริมาณการใช้ไฟฟ้าสูงสุดเกิดขึ้นในช่วงเย็นและความผันผวนของพลังงานอาจเกิดขึ้นได้เมื่อสภาพอากาศเปลี่ยนแปลง จึงจำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ (และนี่ก็เป็นปัญหาในขณะนี้) หรือสร้างสถานีกักเก็บแบบสูบที่ทรงพลัง ซึ่งครอบครองพื้นที่จำนวนมากหรือใช้แนวคิดเรื่องพลังงานไฮโดรเจนซึ่งขณะนี้ยังห่างไกลจากความสมบูรณ์แบบเช่นกัน ควรสังเกตว่าแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมทำงานได้ไม่ดีที่อุณหภูมิสูงและต่ำ การลดอุณหภูมิแบตเตอรี่ให้ต่ำกว่า 0° C จะทำให้พลังงานลดลงอย่างมาก
เพื่อรองรับโรงไฟฟ้าที่ทรงพลังเพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรม จำเป็นต้องมีพื้นที่อิสระอันกว้างใหญ่ ตัวอย่างเช่น โรงไฟฟ้าขนาด 1 GW ต้องใช้พื้นที่หลายสิบตารางกิโลเมตร ขณะนี้ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขเรียบร้อยแล้วโดยการวางแผงโซลาร์เซลล์บนโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ที่ความสูง 1.8 - 2.5 เมตร ทำให้สามารถใช้ที่ดินใต้โรงไฟฟ้าเพื่อความต้องการทางการเกษตรต่างๆ เช่น การเลี้ยงสัตว์ เป็นต้น นอกจากนี้ ยังมีพื้นที่ค่อนข้างใหญ่ในโลกที่มนุษย์ยังไม่ได้รับการพัฒนา (เช่น ทะเลทราย) การใช้โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบบอลลูนยังสามารถแก้ปัญหาการหาพื้นที่ขนาดใหญ่สำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ได้
พื้นผิวแผงโซลาร์เซลล์จะต้องทำความสะอาดฝุ่นและสิ่งปนเปื้อนอื่น ๆ เป็นระยะ ซึ่งทำให้เกิดปัญหาบางประการในกรณีโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ครอบคลุมพื้นที่หลายตารางกิโลเมตร
ประสิทธิภาพของโฟโตเซลล์จะลดลงเมื่อถูกให้ความร้อน และเนื่องจากโฟโตเซลล์ทำงานภายใต้รังสีแสงอาทิตย์ที่ให้ความร้อน จึงมีความจำเป็นเร่งด่วนในการติดตั้งระบบทำความเย็น ซึ่งมักจะเป็นน้ำ
หลังจากใช้งานมา 30 ปี ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ก็เริ่มลดลง
ข้อเสียที่สำคัญของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์คือการมีสารพิษในองค์ประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์ (ตะกั่ว, แคดเมียม, แกลเลียม, สารหนู ฯลฯ ) และการใช้สารพิษในการผลิตแม้จะเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของการผลิตไฟฟ้า . หลังจากใช้แบตเตอรี่มา 30-50 ปี ปัญหาในการกำจัดก็เกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ซึ่งยังไม่ได้รับการแก้ไขจากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อม
ประเภทของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ซิลิคอน
แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ซิลิคอนมีหลายประเภท ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต แผงโซลาร์เซลล์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดทำจากซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ นอกเหนือจากการทำให้โพลีเมอร์เทคโนโลยีมืดลงเล็กน้อยซึ่งเป็นสารเคลือบหลุมร่องฟันสำหรับเพลตแล้ว เซลล์แสงอาทิตย์แทบจะไม่เปลี่ยนพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยีตลอดอายุการใช้งานที่ยาวนาน
แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์มีประสิทธิภาพสูงสุดถึง 15% และมีอายุการใช้งานใกล้เคียงกับอายุการใช้งานของซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ ค่าใช้จ่ายของซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ต่ำกว่าซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์เล็กน้อย
ด้วยจำนวนเซลล์แสงอาทิตย์ที่เพียงพอ จึงสามารถสร้างแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่มีแรงดันและกระแสได้เกือบทุกชนิด และสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้ทุกประเภท มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับต้นทุนของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ แน่นอนว่าเราไม่ควรลืมว่าแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ทรงพลังจะใช้พื้นที่ขนาดใหญ่ในการติดตั้ง ควรสังเกตว่าหากการส่องสว่างจากแบตเตอรี่เต็มแสงอาทิตย์เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ จำกัด ของวัน ขอแนะนำให้ใช้แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ให้กระแสการชาร์จแบบเร่งซึ่งค่าจะอยู่ภายใน 0.15-0.3 ของความจุของแบตเตอรี่ .
1) ข้อได้เปรียบหลักของแผงโซลาร์เซลล์คือความเรียบง่ายในการออกแบบที่ยอดเยี่ยมและไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้อย่างสมบูรณ์
2) แผงโซลาร์เซลล์ไม่จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงใดๆ และสามารถทำงานโดยใช้ทรัพยากรภายในได้ เจ้าของไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับความปลอดภัยของอุปกรณ์และรักษาความปลอดภัยอย่างต่อเนื่อง แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์แทบไม่กลัวการสึกหรอทางกล และพวกเขาไม่ต้องการการบำรุงรักษาใดๆ
3) น้ำหนักเฉพาะต่ำ ไม่โอ้อวด การติดตั้งง่ายมาก และความต้องการการบำรุงรักษาขั้นต่ำระหว่างการใช้งาน (โดยปกติแล้วเพียงแค่เช็ดสิ่งสกปรกออกจากพื้นผิวการทำงานก็เพียงพอแล้ว)
4) อุปกรณ์เหล่านี้มีอายุการใช้งานอย่างน้อยยี่สิบห้าปี
5) อย่าลืมเกี่ยวกับปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เทคโนโลยีและวัสดุที่ใช้ปฏิบัติตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมสูงสุด แผงโซลาร์เซลล์ไม่ปล่อยสารที่เป็นอันตรายออกสู่สิ่งแวดล้อมและปลอดภัยอย่างแน่นอน
6) การได้รับพลังงานโดยใช้แผงโซลาร์เซลล์ช่วยให้คุณประหยัดทรัพยากรทางการเงินได้มาก
7) ทรัพยากรประเภทนี้แตกต่างจากแหล่งดั้งเดิมตรงที่ไม่มีวันหมดสิ้น การได้รับแหล่งพลังงานแบบดั้งเดิมในปัจจุบันกำลังกลายเป็นความสุขที่มีราคาแพงขึ้นเรื่อยๆ และกระทบทั้งผู้บริโภคทั่วไปและงบประมาณของหลายประเทศอย่างจริงจัง
ข้อบกพร่อง:
1) ประสิทธิภาพต่ำ แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์แปลงพลังงานแบบเลือกสรร - เพื่อการกระตุ้นการทำงานของอะตอม จำเป็นต้องใช้พลังงานโฟตอน (ความถี่การแผ่รังสี) บางอย่าง ดังนั้นการแปลงในบางย่านความถี่จึงมีประสิทธิภาพมาก ในขณะที่ช่วงความถี่อื่นไม่มีประโยชน์สำหรับแบตเตอรี่เหล่านี้ นอกจากนี้พลังงานของโฟตอนที่พวกมันจับได้นั้นถูกใช้ในเชิงควอนตัม - "ส่วนเกิน" ของมันซึ่งเกินระดับที่ต้องการจะไปให้ความร้อนกับวัสดุโฟโตคอนเวอร์เตอร์ซึ่งเป็นอันตรายในกรณีนี้ นี่คือสิ่งที่อธิบายประสิทธิภาพที่ต่ำเป็นส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม หากคุณเลือกวัสดุสำหรับกระจกป้องกันไม่ถูกต้อง คุณสามารถลดประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ได้อย่างมาก เรื่องนี้รุนแรงขึ้นจากความจริงที่ว่ากระจกธรรมดาดูดซับส่วนอัลตราไวโอเลตพลังงานสูงในช่วงนั้นได้ค่อนข้างดีและสำหรับโฟโตเซลล์บางประเภทช่วงนี้มีความเกี่ยวข้องมาก - พลังงานของโฟตอนอินฟราเรดต่ำเกินไปสำหรับพวกมัน
2) ความไวต่อมลภาวะ แม้แต่ฝุ่นชั้นบาง ๆ บนพื้นผิวของเซลล์แสงอาทิตย์หรือกระจกป้องกันก็สามารถดูดซับแสงแดดได้อย่างมีนัยสำคัญและลดการผลิตพลังงานได้อย่างมาก ในเมืองที่เต็มไปด้วยฝุ่น จะต้องทำความสะอาดพื้นผิวของแผงโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้งในแนวนอนหรือทำมุมบ่อยๆ แน่นอนว่าขั้นตอนเดียวกันนี้เป็นสิ่งจำเป็นหลังจากหิมะตกแต่ละครั้งและหลังพายุฝุ่น
3) ประสิทธิภาพลดลงตลอดอายุการใช้งาน เวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ซึ่งโดยปกติจะประกอบขึ้นเป็นเซลล์แสงอาทิตย์จะเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไปและสูญเสียคุณสมบัติไป ส่งผลให้ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไม่สูงมากอยู่แล้วยิ่งลดลงไปอีก การสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเป็นเวลานานจะช่วยเร่งกระบวนการนี้ อย่างไรก็ตาม โฟโต้คอนเวอร์เตอร์สมัยใหม่สามารถรักษาประสิทธิภาพไว้ได้นานหลายปี เชื่อกันว่าโดยเฉลี่ยแล้ว 25 ปีประสิทธิภาพของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์จะลดลง 10% ดังนั้นการเช็ดฝุ่นให้ตรงเวลาจึงมีความสำคัญมากกว่ามาก
4) แผงโซลาร์เซลล์ไม่สามารถใช้ในพื้นที่ส่วนใหญ่ของประเทศของเราได้ เนื่องจากสภาพอากาศและจำนวนวันที่มีแดดไม่เพียงพอ
5) ความไวต่ออุณหภูมิสูง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ก็เหมือนกับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์อื่นๆ ส่วนใหญ่จะลดลง ที่อุณหภูมิสูงกว่า 100..150°C อุปกรณ์อาจไม่สามารถใช้งานได้ชั่วคราว และการให้ความร้อนที่มากขึ้นอาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างถาวรได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้มาตรการทั้งหมดเพื่อลดความร้อนที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ภายใต้แสงแดดที่แผดเผาโดยตรง สถานการณ์ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นคือพื้นผิวที่บอบบางของโฟโตเซลล์ที่ค่อนข้างเปราะบางมักถูกปกคลุมด้วยกระจกป้องกันหรือพลาสติกใส เป็นผลให้เกิด "เรือนกระจก" ชนิดหนึ่งขึ้นซึ่งทำให้รุนแรงขึ้นจากความร้อนสูงเกินไป จริงอยู่ โดยการเพิ่มระยะห่างระหว่างกระจกป้องกันและพื้นผิวของตาแมวและเชื่อมต่อช่องนี้กับบรรยากาศด้านบนและด้านล่าง จึงเป็นไปได้ที่จะจัดระบบการหมุนเวียนอากาศแบบพาความร้อนที่ทำให้ตาแมวเย็นลงตามธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม ในแสงแดดจ้าและอุณหภูมิภายนอกที่สูง การทำเช่นนี้อาจไม่เพียงพอ ดังนั้นแม้แต่แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่มีขนาดไม่ใหญ่มากก็อาจต้องใช้ระบบระบายความร้อนพิเศษ เพื่อความเป็นธรรม ควรสังเกตว่าระบบดังกล่าวมักจะทำงานอัตโนมัติได้ง่าย และพัดลมหรือตัวขับปั๊มใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยเท่านั้น หากไม่มีแสงแดดแรงๆ ความร้อนก็จะไม่มากและไม่ต้องใช้ความเย็นเลย ดังนั้นพลังงานที่ประหยัดในการขับเคลื่อนระบบทำความเย็นจึงสามารถนำไปใช้ประโยชน์อย่างอื่นได้
ตารางที่ 1.1 - ค่าประสิทธิภาพสูงสุดของโฟโตเซลล์และโมดูลที่ได้รับในสภาพห้องปฏิบัติการ
ค่าสัมประสิทธิ์การแปลงโฟโตอิเล็กทริค % |
|
ซิลิคอน |
|
ศรี (ผลึก) |
|
ศรี (โพลีคริสตัลไลน์) |
|
ศรี (การส่งผ่านฟิล์มบาง) |
|
ศรี (โมดูลย่อยของฟิล์มบาง) |
|
GaAs (ผลึก) |
|
GaAs (ฟิล์มบาง) |
|
GaAs (โพลีคริสตัลไลน์) |
|
InP (ผลึก) |
|
ฟิล์มบางของคาลโคเจนไนด์ |
|
CIGS (ตาแมว) |
|
CIGS (โมดูลย่อย) |
|
CdTe (ตาแมว) |
|
ซิลิคอนอสัณฐาน/นาโนคริสตัลไลน์ |
|
ศรี (สัณฐาน) |
|
ศรี (นาโนคริสตัลไลน์) |
|
โฟโตเคมีคอล |
|
ขึ้นอยู่กับสีย้อมออร์แกนิก |
|
ขึ้นอยู่กับสีย้อมอินทรีย์ (โมดูลย่อย) |
|
หากคุณสนใจเทคโนโลยีทำความร้อนในบ้านสมัยใหม่ ถึงเวลาทำความคุ้นเคยกับหนึ่งในความสำเร็จที่สำคัญของวิทยาศาสตร์ นั่นก็คือ แผงโซลาร์เซลล์ ดังที่เราทราบ พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่ไม่สิ้นสุด ดังนั้นทำไมไม่ใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้และใช้มันให้เกิดประโยชน์
การทำความร้อนบ้านในชนบทไม่ใช่เรื่องน่ายินดี ผู้บริโภคที่ใช้ไฟฟ้าเพื่อให้ความร้อนในบ้านต้องเผชิญกับค่าใช้จ่ายจำนวนมาก แต่คุณสามารถเปลี่ยนไปใช้ระบบทำความร้อนแบบอื่นและทำให้บ้านของคุณร้อนโดยใช้แผงโซลาร์เซลล์ได้
คืออะไร แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับบ้าน
แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์ที่ชาร์จใหม่ด้วยพลังงานแสง แผงโซลาร์เซลล์เป็นสิ่งประดิษฐ์เก่า คุณจำได้ไหมว่าเครื่องคิดเลขพลังงานแสงอาทิตย์วางขายในรัสเซียในช่วงปลายยุค 90 ได้อย่างไร? และนี่ไม่ใช่เพียงตัวอย่างเดียวของการใช้พลังงานธรรมชาติ
และถ้าคุณดำดิ่งสู่โลกแห่งวิทยาศาสตร์สักหน่อยปรากฎว่าเพื่อนนักวิทยาศาสตร์ชาวต่างชาติเริ่มใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อประโยชน์ของมนุษยชาติมานานแล้ว
เราจะพิจารณาการทดลองที่ประสบความสำเร็จครั้งหนึ่ง - การใช้ระบบแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาบ้าน
ข้อดีและข้อเสียของแผงโซลาร์เซลล์
แผงโซลาร์เซลล์สำหรับให้แสงสว่างและให้ความร้อนในบ้านมีข้อดีดังต่อไปนี้:
- คุณสามารถอยู่อย่างอบอุ่นได้นานเท่าที่จำเป็น
- สามารถควบคุมอุณหภูมิห้องได้อย่างอิสระ
- คุณจะไม่ต้องพึ่งพาบริการสาธารณูปโภคเพราะคุณจะไม่ต้องจ่ายค่าเครื่องทำความร้อนจากส่วนกลาง
- ความสามารถในการมีแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณเอง ซึ่งสามารถนำมาใช้กับแสงสว่างและความต้องการอื่นๆ ในครัวเรือน
- แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์มีอายุการใช้งานยาวนาน ดังนั้นคุณจะไม่มีปัญหาในการบำรุงรักษาและซ่อมแซมแบตเตอรี่
- แผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถทำงานได้ในสภาพอากาศที่แตกต่างกัน ไม่กลัวลม ฝน และหิมะ
ต่อไปนี้เป็นข้อเสียบางประการของแผงโซลาร์เซลล์เพื่อให้ความร้อนในบ้าน:
- ในฤดูหนาวจะสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเฉพาะในช่วงครึ่งแรกของวันในขณะที่แสงแดดส่องถึงเท่านั้น
- การออกแบบแบตเตอรี่เป็นเรื่องยากที่จะผลิต
- มีค่าใช้จ่ายสูงมาก
- ประสิทธิภาพต่ำ
ความแตกต่างของการใช้แผงโซลาร์เซลล์
แต่นอกเหนือจากข้อดีแล้ว ระบบแผงโซลาร์เซลล์สำหรับบ้านยังมีคุณสมบัติที่คุณต้องทำความคุ้นเคยในรายละเอียดเพิ่มเติม
- คุณควรใส่ใจทันทีว่าคุณอาศัยอยู่ในภูมิภาคใด หากจำนวนวันที่มีแดดน้อย การใช้แผงโซลาร์เซลล์อาจไม่ได้ผลดีเท่ากับผู้คนที่อาศัยอยู่ใกล้กับเส้นศูนย์สูตร
- แผงโซลาร์เซลล์มีราคาแพง เพื่อให้ความร้อนแก่บ้านหลังเล็ก ๆ คุณจะต้องใช้แบตเตอรี่ที่มีพื้นที่สิบห้าถึงยี่สิบตารางเมตรโดยที่หนึ่งตารางเมตรจะให้พลังงานหนึ่งร้อยยี่สิบวัตต์ ปรากฎว่าสำหรับครอบครัวสามหรือสี่คนจำเป็นต้องติดตั้งองค์ประกอบตั้งแต่ห้ารายการขึ้นไป
- เงื่อนไขหลักในการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์คือ จะต้องติดตั้งองค์ประกอบเฉพาะที่ด้านข้างของบ้านที่มีแสงแดดส่องมากที่สุด คือ ทางใต้ของหลังคา พื้นที่หลังคาต้องมีไม่น้อยกว่าสี่สิบตารางเมตร หากน้อยกว่านี้ก็ไม่มีประโยชน์ที่จะพูดถึงการสร้างความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ
- หากต้องการรับห้าร้อยกิโลวัตต์ต่อเดือน คุณต้องมีวันที่มีแดดจัดอย่างน้อยยี่สิบวัน
- หากต้องการซื้อแผงโซลาร์เซลล์กำลังสูง (ประมาณเจ็ดกิโลวัตต์) และให้ความร้อนแก่ครอบครัว คุณจะต้องใช้จ่ายในปริมาณที่เหมาะสม แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์หนึ่งก้อนสำหรับบ้านมีราคาประมาณสองแสนรูเบิล ค่าใช้จ่ายจะชำระหลังจากใช้งานปีแรก
- กำลังไฟในการติดตั้งเพียงพอที่จะให้ความร้อนแก่บ้านขนาดกลางได้
- เพื่อให้แผงโซลาร์เซลล์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ มุมหลังคาต้องมีมุม 45 องศา อีกทั้งไม่ควรมีต้นไม้สูงหรืออาคารสูงใกล้หลังคาที่สร้างเงา
- ระบบขื่อหลังคาต้องเพิ่มเป็นสองเท่าเพื่อไม่ให้น้ำหนักของแบตเตอรี่ไม่ทำให้หลังคาเสียหาย นอกจากนี้ในฤดูหนาวหิมะจำนวนมากจะสะสมบนหลังคาดังนั้นภาระบนหลังคาจึงเพิ่มขึ้น
แผงโซลาร์เซลล์ได้รับความนิยมในหลายประเทศ แน่นอนว่าแบตเตอรี่จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดในช่วงฤดูร้อน แต่เราไม่ต้องการความร้อนในช่วงเวลานี้ของปี ดังนั้นเพื่อให้อากาศอบอุ่นในฤดูหนาว จำเป็นต้องติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ให้เพียงพอสำหรับบ้านของคุณ
ความสนใจ! หากคุณวางแผนที่จะติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์เพื่อให้ความร้อนและให้แสงสว่างแก่บ้านใหม่ของคุณ ขอแนะนำให้ดูแลเรื่องนี้ล่วงหน้าก่อนการก่อสร้างด้วยซ้ำ
ประเภทของแผงโซลาร์เซลล์และคุณสมบัติต่างๆ
แบตเตอรี่มีไม่หลายประเภท:
- แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้โฟโตเซลล์
- แบตเตอรี่ฟิล์มบางบนฟิล์มซิลิกอนพร้อมตัวสะสมโฟโต้
- แบตเตอรี่โมโนคริสตัลไลน์และโพลีคริสตัลไลน์
เมื่อใช้ตัวเลือกแรกคุณสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าจากอุปกรณ์ทำความร้อนหรือหม้อต้มน้ำไฟฟ้าให้กับองค์ประกอบได้ ตัวเลือกที่สองสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์เกี่ยวข้องกับการทำน้ำร้อนโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งจากนั้นจะถูกส่งผ่านท่อ ระบบทำความร้อนด้วยแสงอาทิตย์แต่ละระบบมีความแตกต่างกันและมีข้อเสียและข้อดี
แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้โฟโตเซลล์
แผงโซลาร์เซลล์สำหรับทำความร้อนในบ้านมีสองประเภท: ใหญ่และเล็ก ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ขนาดเล็กสามารถให้พลังงานสำหรับให้แสงสว่างและใช้งานทีวีได้สูงสุด แบตเตอรี่ดังกล่าวให้แรงดันไฟฟ้าตั้งแต่สิบสองถึงยี่สิบสี่โวลต์
เซลล์แสงอาทิตย์ขนาดใหญ่จะจ่ายไฟฟ้าและเครื่องทำความร้อนให้กับบ้านหลังเล็ก
ชุดแบตเตอรี่นี้ประกอบด้วย:
- ตัวเก็บสุญญากาศพลังงานแสงอาทิตย์
- ตัวควบคุม (อุปกรณ์ที่ให้คุณตรวจสอบการทำงานของระบบ);
- ปั๊ม (จ่ายความร้อนจากตัวสะสมไปยังถังเก็บ)
- ภาชนะสำหรับน้ำร้อน (ปริมาตรตั้งแต่ห้าร้อยถึงหนึ่งพันลิตร)
- ปั๊มความร้อน
หากคุณติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์กำลังสูงในบ้านของคุณ คุณไม่เพียงแต่จะได้รับความร้อนและไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้น้ำร้อนได้อีกด้วย รวมถึงติดตั้งระบบ "พื้นอุ่น" อีกด้วย
ก่อนที่จะตัดสินใจเลือกจำนวนตัวสะสมความร้อน จำเป็นต้องคำนวณแผงโซลาร์เซลล์สำหรับบ้านของคุณก่อน ควรคำนึงถึงจำนวนคนที่อาศัยอยู่ในบ้าน พื้นที่ของบ้าน และการใช้พลังงานด้วย ดังนั้นครอบครัวสามคนจึงสามารถใช้พลังงานกับเครื่องใช้ในครัวเรือนได้ตั้งแต่สองร้อยถึงห้าร้อยกิโลวัตต์ต่อเดือน ในรูปนี้จำเป็นต้องเพิ่มการใช้พลังงานในการทำน้ำร้อน แต่ทางที่ดีควรคำนวณปริมาณพลังงานที่ต้องการโดยพิจารณาจากพื้นที่แบตเตอรี่หนึ่งตารางเมตรต่อคน
เครื่องสะสมพลังอันทรงพลังที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์สามารถให้ทั้งความร้อนและน้ำร้อนแก่ครอบครัวได้ แต่ควรระลึกไว้ว่าในฤดูหนาวแผงโซลาร์เซลล์อาจไม่สามารถรองรับงานที่ได้รับมอบหมายได้ ดังนั้นจึงขอแนะนำว่าอย่าละทิ้งเครื่องทำความร้อนประเภทอื่นโดยสิ้นเชิง
โซลาร์เซลล์แบบฟิล์มบาง
ตัวสะสมดังกล่าวมีลักษณะคล้ายกับแผงโซลาร์เซลล์ แต่ความแตกต่างคือมีแผ่นฟิล์มบางที่สามารถจับทั้งแสงแดดโดยตรงและแสงที่กระจายได้
เครื่องเก็บน้ำร้อนรุ่นสุญญากาศช่วยให้คุณมีน้ำร้อนได้ตลอดฤดูหนาว แม้ว่าภายนอกจะมีเมฆมากก็ตาม สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากสุญญากาศซึ่งกักเก็บความร้อน
เมื่อซื้อท่อร่วมสุญญากาศ คุณต้องตัดสินใจเลือกวิธีการให้ความร้อนแก่น้ำ แผงโซลาร์เซลล์มีสองรุ่นเพื่อให้ความร้อนแก่บ้านในฤดูหนาวโดยให้ความร้อนโดยตรงหรือโดยอ้อม ในกรณีแรกเราสามารถพูดถึงการใช้พลังงานตามฤดูกาลได้ เนื่องจากถังเก็บน้ำจะอยู่ภายในตัวตัวเก็บประจุและไม่สามารถใช้งานได้ในสภาพอากาศหนาวเย็น ในกรณีที่สองด้วยความร้อนทางอ้อมคุณสามารถติดตั้งระบบทำความร้อนโดยใช้แบตเตอรี่สะสมทุกฤดู ระบบจะทำงานตลอดเวลาเนื่องจากถังตั้งอยู่ภายในบ้าน และพลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์ถูกส่งผ่านตัวกลางที่ไม่แข็งตัว
แบตเตอรี่โมโนคริสตัลไลน์และโพลีคริสตัลไลน์
อดีตมักเรียกว่าซิลิคอน แบตเตอรี่ดังกล่าวถือว่ามีประสิทธิภาพ เนื่องจากองค์ประกอบมีขนาดเล็กจึงใช้พื้นที่บนหลังคาน้อยลง มีค่าใช้จ่ายสูง แต่ถ้าคุณเลือกอัตราส่วนราคาและคุณภาพก็คุ้มค่าที่จะซื้อแบตเตอรี่โมโนคริสตัลไลน์พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับบ้านของคุณ
แบตเตอรี่โพลีคริสตัลไลน์ทำจากซิลิคอนในรูปเซลล์ ถือเป็นแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพและได้รับความนิยม ด้วยเทคโนโลยีการผลิตที่ได้รับการปรับปรุง แบตเตอรี่ประเภทนี้จึงมีคุณภาพใกล้เคียงกับแผงโมโนคริสตัลไลน์มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และมีพารามิเตอร์และตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพการทำงานเหมือนกัน
ผู้ผลิตแผงโซลาร์เซลล์สำหรับใช้ในบ้าน
ล่าสุดการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ในรัสเซียเพิ่มขึ้น ในมอสโก ครัสโนดาร์และริซาน มีอุตสาหกรรมการประกอบขนาดใหญ่ที่ผลิตแผงโซลาร์เซลล์เพื่อให้ความร้อนพลังงานสูง การผลิตส่วนใหญ่เป็นการส่งออก แต่สถานประกอบการไม่พัฒนา เนื่องจากจีน สหรัฐอเมริกา เยอรมนี และญี่ปุ่น กลายเป็นคู่แข่งที่มีอำนาจในการผลิตแบตเตอรี่
ตามที่ผู้ซื้อที่ให้ความเห็นเชิงบวกเกี่ยวกับประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์สำหรับบ้านรุ่นยอดนิยมที่มีราคาไม่แพงนั้นทำจากซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ที่ผลิตในประเทศเยอรมนีและสหรัฐอเมริกา
หากต้องการดูภาพรวมแผงโซลาร์เซลล์สำหรับบ้านของคุณ โปรดดูวิดีโอ:
สมาคมพลังงานทดแทนแห่งสหรัฐอเมริกาตอนเหนือในสิ่งพิมพ์ พ.ศ. 2551 พลังงานแสงอาทิตย์ เขียนว่า:
“ในบรรดาแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีอยู่ทั้งหมด พลังงานแสงอาทิตย์และแผงโซลาร์เซลล์สร้างความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด ไฟฟ้าที่ผลิตโดยใช้แผงโซลาร์เซลล์ไม่มีผลเสียต่อมวลอากาศ และไม่ก่อให้เกิดมลพิษทั้งผิวดินหรือน้ำใต้ดิน ไม่ทำลายทรัพยากรธรรมชาติ และไม่เป็นอันตรายต่อสัตว์โลกหรือสุขภาพของมนุษย์
ผลกระทบที่อันตรายจริงๆ ประการเดียวของพลังงานประเภทนี้คือเกี่ยวข้องกับการผลิตสารพิษและสารเคมีบางชนิด เช่น แคดเมียมและสารหนู ซึ่งใช้ในการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ แต่โดยส่วนใหญ่แล้ว ผลกระทบด้านลบเหล่านี้จะมีขอบเขตน้อยมาก หากมีนโยบายที่คิดมาอย่างดีในแง่ของการใช้ซ้ำและการกำจัดอย่างเหมาะสม
อนาคต
ในทางกลับกัน Ken Zweible ผู้อำนวยการสถาบันวิเคราะห์พลังงานแสงอาทิตย์ที่มหาวิทยาลัยจอร์เจียในวอชิงตัน เช่นเดียวกับ James Mason ผู้อำนวยการของบริษัทเซลล์แสงอาทิตย์ และ Vassilis Fenakis หัวหน้าวิศวกรวิจัยที่ Brookhaven National Laboratory ในรายงานของพวกเขา บทความร่วมจากในปี 2550 วารสาร Scientific America เขียนเกี่ยวกับแผนการสำหรับอนาคต
“เราเชื่อว่าภายในปี 2593 เทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์จะสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้เกือบ 3,000 กิกะวัตต์ หรืออีกนัยหนึ่งคือพันล้านวัตต์” แผงโซลาร์เซลล์ประมาณ 30,000 ตารางไมล์จะถูกติดตั้งโดยหันหน้าไปทางดวงอาทิตย์บนขาตั้งแบบตายตัว ใช่แล้ว สี่เหลี่ยมเหล่านี้ดูน่าเหลือเชื่อจริงๆ แต่สายไฟแบตเตอรี่ที่ติดตั้งไว้แล้วแสดงให้เห็นว่าพื้นที่ว่างที่จำเป็นในการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ในแต่ละกิกะวัตต์-ชั่วโมงในภาคตะวันออกเฉียงใต้ ยังคงต้องการพลังงานน้อยกว่าปริมาณที่เท่ากันที่ผลิตโดยโรงไฟฟ้าถ่านหินแบบดั้งเดิม
การวิจัยที่ดำเนินการโดยห้องปฏิบัติการพลังงานในโคโลแสดงให้เห็นว่ามีทรัพยากรที่ดินมากเกินพอในภาคตะวันออกเฉียงใต้ของประเทศ ไม่จำเป็นต้องสัมผัสบริเวณที่ไวต่อการเจาะทะลุของเครื่องจักรและผู้คน นอกจากนี้ยังไม่จำเป็นต้องเข้าไปยุ่งเกี่ยวกับดินแดนที่มีประชากรในเรื่องนี้หรือแม้แต่เจาะลึกเข้าไปในดินแดนที่ยากลำบากอีกด้วย ลักษณะที่เป็นประโยชน์ของพลังงานแสงอาทิตย์ ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงการใช้น้ำที่เหมาะสม ช่วยลดความกังวลเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของแบตเตอรี่ให้เหลือน้อยที่สุด"
ในปี 2008 Energy Efficiency of Renewable Solar Energy (EERE) ได้โพสต์เนื้อหาต่อไปนี้บนเว็บไซต์ในส่วน "เหตุใดพลังงานแสงอาทิตย์จึงมีความสำคัญมาก":
“สถานีไฟฟ้าย่อยขนาดเล็กสร้างความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมเพียงเล็กน้อย เช่นเดียวกับแผงโซลาร์เซลล์ น่าประหลาดใจที่แผงโซลาร์เซลล์สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ตามต้องการได้อย่างง่ายดาย แต่กลับไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม และไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกและของเสียที่เป็นอันตรายต่อสัตว์และพืช การผลิตพลังงานนี้ไม่จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงเหลวหรือก๊าซ ไม่จำเป็นต้องขนส่งหรือเผา"
ในทางกลับกัน Vassilis Fenakis นักวิจัยอาวุโสของศูนย์วิทยาศาสตร์วิศวกรรมที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven ในบทความปี 2004 เรื่อง "การไหลเวียนของแคดเมียมเทลลูไรด์และอันตรายระหว่างการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์" ในหัวข้อเกี่ยวกับพลังงานทดแทนและพลังงานหมุนเวียนเขียนว่า:
“หากเรามองปัญหาอย่างกว้างๆ ความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมจากแผงโซลาร์เซลล์ก็จะน้อยมาก การปล่อยมลพิษทางอากาศจากการผลิตโดยประมาณคือ 0.02 กรัมของแคดเมียมเทลลูไรด์ต่อ GIGAWATT ชั่วโมงของพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ตลอดอายุการใช้งานของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งต่ำมาก
การใช้แผงโซลาร์เซลล์ในปริมาณมากไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งมีชีวิต และโมดูลรีไซเคิลที่มีอายุการใช้งานอยู่แล้วเกือบจะขจัดความกังวลของคน "สีเขียว" เกี่ยวกับอันตรายของการผลิตพลังงานไฟฟ้าประเภทนี้ได้เกือบทั้งหมด
ในระหว่างการดำเนินงาน แผงเซลล์แสงอาทิตย์จะไม่ก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม และยิ่งไปกว่านั้น ด้วยการค่อยๆ ทดแทนเชื้อเพลิงประเภทดั้งเดิม (ก๊าซ น้ำมัน ถ่านหิน) ทำให้เกิดประโยชน์อย่างมากต่อสิ่งแวดล้อม จริงๆ แล้ว แคดเมียมเทลลูไรด์ในแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เป็นมิตรต่อธรรมชาติมากกว่าแบตเตอรี่แคดเมียมประเภทอื่นๆ ที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน รวมถึงแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมที่มีชื่อเสียงด้วย
ข้อเสีย
อย่างไรก็ตามไม่ใช่ทุกอย่างจะง่ายนักในเรื่องความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมจากแผงโซลาร์เซลล์จำนวนมหาศาล
ในบทที่ชื่อ “พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมไม่ก่อผลและเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม” ผู้เขียน Paul Driessen, Ph.D. และเพื่อนของ Building Tomorrow Committee เขียนไว้ว่า:
“การผลิตพลังงานไฟฟ้า 50 เมกะวัตต์โดยใช้โรงงานเผาไหม้ก๊าซจะต้องใช้พื้นที่ประมาณ 2 ถึง 5 เอเคอร์ ในการรับพลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์ในปริมาณเท่ากัน คุณจะต้องให้ความสนใจ! - พื้นที่ประมาณพันเอเคอร์พร้อมแผงโซลาร์เซลล์ (และยังคำนึงถึงตัวเลขในแง่ดีสำหรับการผลิตพลังงาน 10 วัตต์ต่อตารางเมตรหรือประสิทธิภาพ 5% ที่การผลิตสูงสุด)
ปัญหาที่สำคัญไม่แพ้กันคือการให้น้ำเข้าถึงรถบรรทุกได้ฟรีเพื่อล้าง "ป่า" ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ตัวอย่างเช่น การตอบสนองความต้องการพลังงานของรัฐแคลิฟอร์เนียด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ จะต้องเสียสละพื้นที่หลายหมื่นเอเคอร์ แต่ทุ่งหญ้าแพรรีเหล่านี้แทบจะเรียกได้ว่าเป็นตัวอย่างสัตว์ป่าที่แท้จริงที่มีเอกลักษณ์และสวยงามที่สุด ป่าตะวันตก. นี่คือหนึ่งในภูมิประเทศที่ตระหง่านและสวยงามที่สุดในอเมริกา และจะต้องสังเวยมันบนแท่นบูชาพลังงานแสงอาทิตย์ พร้อมกับชีวิตสัตว์และพืชในดินแดนนี้
โครงการวิจัยเพื่อสาธารณประโยชน์สาธารณะ (PIER) ของคณะกรรมาธิการพลังงานแคลิฟอร์เนีย สถาบันวิจัยพลังงานไฟฟ้า (EPRI) ในรายงานเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2546 เรื่อง "อันตรายต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นที่เกี่ยวข้องกับการผลิตและการใช้เซลล์แสงอาทิตย์" มีอยู่ในเว็บไซต์ EPRI , เขียนดังต่อไปนี้.
“การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์เกี่ยวข้องกับการใช้ก๊าซพิษ สารระเหยที่ระเบิดได้ ของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และสารรีเอเจนต์ที่ต้องสงสัยว่าเป็นสารก่อมะเร็ง - ก่อให้เกิดมะเร็ง ขนาดของผลกระทบด้านลบที่อาจเกิดขึ้นต่อสุขภาพของมนุษย์และธรรมชาติในกรณีของการผลิตแผงโซลาร์เซลล์นั้นแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัสดุที่เป็นพิษ ความอิ่มตัวของสี ความเข้มของการใช้งาน และระยะเวลาที่สัมผัสกับมนุษย์ภายใต้สภาวะการผลิต”
โมดูลที่ใช้ไป
การกำจัดแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้แล้วจำนวนมากในพื้นที่เฉพาะทำให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์เพิ่มขึ้นในพื้นที่นั้น นอกจากนี้ยังเป็นอันตรายต่อพืชและสัตว์ในท้องถิ่นอีกด้วย การรั่วไหลของสารเคมีจากโมดูลกำจัดมีโอกาสที่จะปนเปื้อนในดินและน้ำผิวดินในท้องถิ่น
พืชและสัตว์ในพื้นที่เหล่านี้อาจได้รับผลกระทบอย่างรุนแรงในบริเวณใกล้เคียงกับการรั่วไหลหรือปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศโดยไม่ได้ตั้งใจ การรั่วไหลอาจทำให้เกิดความเข้มข้นของสารอันตรายที่อาจระเบิดได้รอบๆ โรงงานผลิตที่มีการผลิตโมดูล และนี่เป็นภัยคุกคามโดยตรงและชัดเจนต่อสุขภาพของผู้คนที่ทำงานที่นี่
น้ำ อากาศ และดินโดยรอบจะดูดซับการปล่อยสารเคมีที่เป็นอันตราย น้ำที่ปนเปื้อนจะทำให้ดินเป็นพิษ และอากาศที่สูดเข้าไปก็จะได้รับพิษบางส่วนจากการปล่อยมลพิษด้วย
ตีสิ่งมีชีวิต
“การปล่อยสารเคมีที่เป็นพิษในระหว่างการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ส่งผลให้ความต้านทานต่อโรคของสิ่งมีชีวิตลดลงและการเจริญพันธุ์ของพวกมันลดลง นั่นคือความสามารถในการผลิตลูกหลานที่มีสุขภาพดีและเต็มเปี่ยม นอกจากนี้ยังมีอัตราการตายที่เพิ่มขึ้นและการเจริญเติบโตที่ไม่ดีในเด็กและสัตว์เล็กด้วย ความรุนแรงและความรุนแรงของผลกระทบด้านลบจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปริมาณและประเภทของสารอันตรายที่ปล่อยออกมาระหว่างการผลิตแผงดักจับแสงอาทิตย์..."
อ้างอิงจากวัสดุจากสถาบันวิจัยพลังงานไฟฟ้า (EPRI), 2003 คณะกรรมาธิการพลังงานแคลิฟอร์เนีย
ในทางกลับกัน Howard Hayden, Ph.D., ศาสตราจารย์กิตติคุณแห่งมหาวิทยาลัยคอนเนตทิคัต ในหนังสือปี 2005 เรื่อง “Solar Trap: Why Solar Energy Hasn’t Conquered the World” เขียนว่า:
“แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่บาร์สโตว์ รัฐแคลิฟอร์เนีย มีชื่อรหัสว่า Solar #2 ครอบคลุมพื้นที่ 52.6 เฮกตาร์ (เกือบ 130 เอเคอร์) และผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 10 เมกะวัตต์ที่ผลผลิตสูงสุด ผลผลิตถึงเพียง 16% สำหรับการติดตั้งเช่น "Solar-2" เพื่อผลิตพลังงานในปริมาณเท่ากันกับโรงไฟฟ้าขนาด 1,000 เมกะวัตต์ทั่วไปโดยใช้เชื้อเพลิงธรรมดา พื้นที่ 33,000 (!) เฮกตาร์จะต้องถูกคลุมด้วยโมดูลแสงอาทิตย์ในหนึ่งปี หรืออีกนัยหนึ่งคือพื้นที่ 127 ตารางไมล์! และนี่เป็นความเสียหายร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อมอยู่แล้ว
จำนวนแผงโซลาร์เซลล์บนโลกของเราเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่ยังไม่มีการพูดถึงความก้าวหน้าเชิงคุณภาพในพื้นที่นี้ บางทีเมื่อวิศวกรหาวิธีลดพื้นที่ของแผงโซลาร์เซลล์และวิธีการจัดระเบียบการทำความสะอาดตัวเองเมื่อกำจัดสารประกอบและก๊าซอันตรายที่ระเหยง่ายออกจากห่วงโซ่การผลิตสิ่งต่าง ๆ ก็จะดีขึ้น แต่จากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อม โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ก็ยังไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมโดยสิ้นเชิง
การขาดแคลนทรัพยากรธรรมชาติและปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เลวร้ายลงเป็นสาเหตุหลักในการพัฒนาแหล่งพลังงานหมุนเวียน: