Aspecte privind potențialul energetic solar fotovoltaic

Gheorghe Viorel DRAGOȘ, Raluca-Paula Moldovan

În contextul creșterii demografice și a dezvoltării statelor lumii, în vederea satisfacerii cererii mondiale de energie, totodată cu protejarea mediului înconjurător, se va pune accent pe promovarea surselor regenerabile de energie.

Din cadrul surselor regenerabile se remarcă energia solară, ca urmare a potențialului nelimitat, a disponibilității, a caracterului ecologic și bineînțeles a posibilităților multiple de conversie în alte forme de energie.

Lucrarea se axează pe potențialului de utilizare a energiei solare la nivel mondial în vederea producerii energiei electrice, evidențiindu-se liderii mondiali în producerea de energie electrică prin conversie fotovoltaică.

1. CONSIDERATII GENERALE

În contextul creșterii demografice și al dezvoltării economice și tehnologice a statelor lumii, cererea de energie va cunoaște o evoluție ascendentă. Conform statisticilor energetice realizate la nivel mondial (fig. 1) se estimează pentru anul 2030, la o populație de 8.3 miliarde locuitori, o creștere a cererii de energie cu 39.56% față de nivelul anului 2010.

La nivelul anului 2010, consumul de petrol înregistra cea mai mare pondere în consumul energetic mondial (33.66%), urmat de consumul de cărbune (29.49) și cel de gaze naturale (23.74%). Energia nucleară acoperea 5.23% din consumul total, hidroenergia 6.5%, în timp ce ponderea celorlalte surse regenerabile acoperea doar 1.38% din consumul energetic total.

Pentru perioada 2010-2030 tot combustibilii fosili vor fi dominanți, acoperind la nivelul anului 2030 – 82% din totalul cererii mondiale de energie. Se estimează că cele mai mari creșteri energetice anuale se vor datora cererii de gaze naturale și cărbune, în timp ce petrolul va cunoaște cea mai mică creștere din cadrul combustibililor fosili. Cererea de energie nucleară și hidroenergie nu va înregistra creșteri semnificative, în schimb se vor promova celelalte surse regenerabile, a căror pondere în consumul energetic mondial va crește de la 1.38% (la nivelul anului 2010) la 5.25% (la nivelul anului 2030) (fig.2).

În condițiile în care cele mai importante emisii de gaze cu efect de seră provin din arderea combustibililor fosili, a căror pondere rămâne dominantă pentru satisfacerea cererii mondiale de energie, în vederea protejării mediului înconjurător (prin reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră) și totodată a asigurării cererii mondiale de energie, se va pune un accent tot mai mare pe promovarea surselor regenerabile de energie.

2. ENERGIA SOLARĂ

Din cadrul resurselor regenerabile de energie exploatate în prezent se remarcă în special energia solară, datorită caracterului inepuizabil, ecologic, disponibilității și gratuității.

Disponibilitatea energie solare depinde de latitudinea geografică, anotimp, ciclul zi/noapte și factorii meteorologici (transparență, nebulozitate).

La ora actuală, energia radiantă a Soarelui în timp de o secundă este estimată la 3.9×1026 J și deși o parte a acestei energii se pierde în spațiu, cantitatea de energie care ajunge la suprafața pământului într-o zi este suficientă pentru a asigura cererea de energie la nivel mondial, timp de aproximativ 60 de ani.

Un alt avantaj major al utilizării energiei solare îl reprezintă posibilitatea de conversie a acesteia în alte forme de energie și anume:

• conversia fotomecanică ––> energie cinetică; utilizată doar în energetica spațială;
• conversia fotochimică ––> energie chimică;
• conversia fototermică ––> energie termică; utilizată pentru încălzire, preparare apă caldă menajeră, aplicații industriale;
• conversia fotoelectrică ––> energie electrică.

Tipul și caracteristicile constructiv-funcționale ale instalațiilor de conversie a energie solare în alte tipuri de energie vor depinde de energia nou creată.

Conversia energiei solare în energie termică se realizează prin intermediul instalațiilor solare. În funcție de nivelul de temperatură, acestea pot fi de joasă temperatură (< 100˚C) sau înaltă temperatură (> 100˚C), cele mai răspândite fiind cele de joasă temperatură, folosite în special pentru încălzire și preparare a apei calde menajere. Elementele principale ale acestor instalații sunt captatorii solari, care au rolul de conversie a energiei radiante în energie termică și unitatea de stocare, necesară ca urmare a potențialului energetic variabil.

Conversia energiei solare în energie electrică se realizează pe baza efectului fotovoltaic, prin intermediul instalațiilor solare fotovoltaice, ale căror elemente principale poartă denumirea de celule fotovoltaice. Principalele dezavantaje ale acestor sisteme sunt:

• costul inițial ridicat;
• efectele negative ale proceselor de producție asupra mediului înconjurător;
• problema stocării cantităților mari de energie electrică.

Cercetările din domeniul fotovoltaic sunt orientate spre obținerea unor celule fotovoltaice cu eficiență ridicată și reducerea costurilor de producție.

Articolul integral îl puteți citi în ediția tipărită a revistei Electricianul nr. 8/2013.