Definitie van zonne-energie met voorbeelden en toepassingen

Definitie van zonne-energie met voorbeelden en toepassingen
De definitie van zonne-energie is de energie die van de zon komt en die we kunnen opvangen dankzij zonnestraling.Het concept zonne-energie wordt vaak gebruikt om te verwijzen naar de elektrische of thermische energie die wordt verkregen met behulp van zonnestraling.

Deze energiebron vertegenwoordigt de primaire energiebron op aarde.Omdat het een onuitputtelijke bron is, wordt het beschouwd als hernieuwbare energie.

Van deze energie worden vele andere energiebronnen afgeleid, zoals:

Windenergie, waarbij de kracht van de wind wordt benut.De wind ontstaat wanneer de zon grote hoeveelheden lucht verwarmt.
Fossiele brandstoffen: ze komen voort uit een extreem lang proces van ontbinding van organische deeltjes.De organische afbrekers waren grotendeels fotosynthetiserende planten.
Hydraulische energie, die de potentiële energie van water benut.Zonder zonnestraling zou de waterkringloop niet mogelijk zijn.
De energie uit biomassa is wederom het resultaat van de fotosynthese van planten.
Dit type hernieuwbare energie is een alternatief voor fossiele brandstoffen die geen broeikasgassen zoals kooldioxide uitstoten.

Voorbeelden van zonne-energie
Enkele voorbeelden van zonne-energie zijn onder meer:

Fotovoltaïsche zonnepanelen wekken elektriciteit op;deze faciliteiten worden gebruikt in huizen, berghutten, enz.
Fotovoltaïsche energiecentrales: het zijn belangrijke uitbreidingen van PV-panelen die tot doel hebben elektriciteit op te wekken voor de levering van het elektriciteitsnet.
Zonneauto's gebruiken PV-cellen om zonnestraling om te zetten in elektriciteit om een ​​elektromotor aan te drijven.
Zonnekokers: ze zijn gemaakt van een parabolisch systeem om het zonlicht zo te concentreren dat de temperatuur stijgt en er kan worden gekookt.
Verwarmingssystemen: met thermische zonne-energie kan een vloeistof worden verwarmd die kan worden gebruikt in een verwarmingscircuit.
Zwembadverwarming is een eenvoudig vloeistofcircuit waarin water circuleert langs een reeks thermische zonnecollectoren die aan de zon zijn blootgesteld.
Rekenmachines: Sommige elektronische apparaten hebben een klein zonnepaneel om het elektrische circuit van stroom te voorzien.
Zonneventilatie is een vorm van zonne-energie die de warmte van de zon gebruikt om een ​​ruimte te ventileren.Het wordt vaak gebruikt in woningen en gebouwen om de luchtkwaliteit te verbeteren en de energiekosten te verlagen.Zonneventilatie kan worden gebruikt om een ​​enkele ruimte of een heel gebouw te ventileren.
Fotosynthese is een natuurlijke manier waarop planten zonne-energie omzetten in chemische energie.
Soorten zonne-energie
Er zijn drie soorten zonne-energietechnologieën:

Fotovoltaïsche zonne-energie: PV-zonnepanelen zijn samengesteld uit een materiaal dat, wanneer de zonnestraling inslaat, elektronen vrijgeeft en een elektrische stroom genereert.
Thermische zonne-energie: Dit systeem maakt gebruik van de warmtecapaciteit van de zonnestralen.Zonnestraling wordt omgezet in thermische energie om een ​​vloeistof te verwarmen die kan worden gebruikt voor het verwarmen van warm water voor huishoudelijk gebruik.In thermische zonne-energiecentrales wordt stoom opgewekt en vervolgens elektriciteit.
Passieve zonne-energie is een hulpbron om te profiteren van zonnewarmte zonder gebruik te maken van externe bronnen.Architecten kunnen bijvoorbeeld huizen oriënteren en beslissen waar ramen moeten worden geplaatst, rekening houdend met waar zonnestraling zal worden ontvangen.Deze techniek staat bekend als bioklimatische architectuur.
Hoe wordt zonne-energie geproduceerd?
Vanuit fysisch oogpunt wordt zonne-energie in de zon geproduceerd door een opeenvolging van kernreacties.Wanneer deze energie ons op aarde bereikt, kunnen we er op veel manieren van profiteren:

Zonnepanelen met fotovoltaïsche cellen.Fotovoltaïsche panelen zijn gemaakt van een materiaal dat, wanneer het licht ontvangt, direct ioniseert en een elektron vrijgeeft.Op deze manier wordt zonnestraling omgezet in elektrische energie.
Gebruik maken van zonnecollectoren die zijn ontworpen om zonnestraling om te zetten in thermische energie.Het doel is om een ​​vloeistof te verwarmen die binnenin circuleert.In dit geval hebben we geen elektriciteit, maar wel vloeistof op hoge temperatuur die in veel toepassingen kan worden gebruikt.
Geconcentreerde zonne-energie is een systeem dat alle zonneverlichting naar een centraal punt reflecteert om hoge temperaturen te bereiken.Deze technologie wordt gebruikt in thermozonne-energiecentrales voor de opwekking van energie.
Passieve zonne-energiesystemen gebruiken zonne-energie zonder enige externe energie-input.Architectonische ontwerpen laten bijvoorbeeld maximale zonnestraling toe in de winter en vermijden overmatige hitte in de zomer.
Soorten zonnepanelen
Voor beide methoden (fotovoltaïsch en thermisch) wordt de term zonnepanelen gebruikt.Hoe dan ook, het ontwerp verschilt aanzienlijk, afhankelijk van het type zonnetechnologie waarvoor het gaat worden gebruikt:

Het thermische zonnepaneel gebruikt zonnestralen om een ​​vloeistof te verwarmen die warmte overdraagt ​​aan een vloeistof en vervolgens water verwarmt.Zonneboilers worden in woningen gebruikt om warm water te verkrijgen.
Het fotovoltaïsche paneel maakt gebruik van de eigenschappen van bepaalde halfgeleiderelementen die in zonnecellen zijn geplaatst.Zonnecellen produceren elektrische energie wanneer ze worden blootgesteld aan zonnestraling.Dankzij het zogenaamde fotovoltaïsche effect veroorzaakt blootstelling aan de zon de beweging van elektronen in een component (meestal silicium), waardoor een continue elektrische stroom ontstaat.
Het concentrerende zonnepaneel maakt ook gebruik van een reeks parabolische spiegels met een lineaire structuur.Het doel van deze spiegels is om zonnestraling te concentreren op een brandpunt om temperaturen te bereiken die hoog genoeg zijn om stoom te genereren.
Gebruik van zonne-energie

Benutten van de kracht van de zon: een gids voor fotovoltaïsche zonne-energie
Zonne-energie kent vele toepassingen en toepassingen die in drie punten kunnen worden samengevat:

Sanitair warm water SWW
Zonnewaterverwarming wordt gebruikt voor de levering van warm water (SWW) en verwarming van woningen en kleine gebouwencomplexen.Er zijn zonnecentrales gebouwd die met behulp van stoomturbines de opgeslagen warmte omzetten in elektriciteit.

Deze prototypes zijn echter niet op grote schaal gebruikt vanwege de lage prestaties van deze energiecentrales in vergelijking met de hoge kosten en de onregelmatige elektriciteitsvoorziening.

Elektriciteitsopwekking
Fotovoltaïsche panelen worden gebruikt in geïsoleerde zonnesystemen om apparaten van stroom te voorzien die zich niet in de buurt van elektrische netwerken bevinden (ruimtesondes, telefoonrepeaters op grote hoogte, enz.).Ze worden ook gebruikt in toepassingen met een dermate lage energiebehoefte dat een aansluiting op het elektriciteitsnet niet rendabel zou zijn (lichtsignalen, parkeermeters, etc.).

Deze apparaten moeten zijn uitgerust met accu's die de overtollige elektriciteit die overdag wordt geproduceerd kunnen accumuleren om de apparatuur 's nachts en tijdens bewolkte perioden van stroom te voorzien, meestal zonnebatterijen.

Ze worden ook gebruikt in grote, op het elektriciteitsnet aangesloten systemen, hoewel de stroomvoorziening onder dagelijkse en seizoensgebonden omstandigheden variabel is.Daarom is het moeilijk te voorspellen en niet programmeerbaar.

Deze discontinuïteit maakt het een uitdaging om op elk moment aan de vraag naar elektriciteit te voldoen, behalve voor productie met een ruime veiligheidsmarge boven de jaarlijkse vraagpieken.Omdat het echter de piek is van de productie van zonne-energiecentrales in de zomer, slaagt het erin de grotere interne vraag als gevolg van airconditioners te compenseren.

Wat zijn de voor- en nadelen van zonne-energie?
Het gebruik van zonne-energie brengt specifieke voor- en nadelen met zich mee.

De belangrijkste punten van kritiek of nadelen zijn:

Hoge investeringskosten per verkregen kilowatt.
Het biedt een zeer hoog rendement.
De behaalde prestaties zijn afhankelijk van het zonneschema, het weer en de kalender.Om deze reden is het moeilijk om te weten welke elektrische energie we op een bepaald moment zullen kunnen verkrijgen.Dit nadeel verdwijnt bij andere energiebronnen, zoals kernenergie of fossiele energie.
De hoeveelheid energie die nodig is om een ​​zonnepaneel te maken.Voor de productie van fotovoltaïsche panelen is veel energie nodig, waarbij vaak gebruik wordt gemaakt van niet-hernieuwbare energiebronnen zoals steenkool.
Aan de andere kant moet je rekening houden met de voordelen van zonne-energie:

De voorstanders ervan steunen kostenreductie en efficiëntiewinst als gevolg van schaalvoordelen en technologische verbeteringen in toekomstige zonnesystemen.
Wat betreft de afwezigheid van deze energiebron 's nachts wijzen ze er ook op dat de maximale piek van het elektriciteitsverbruik overdag wordt bereikt, dat wil zeggen tijdens de maximale productie van zonne-energie.
Het is een hernieuwbare energiebron.Met andere woorden: het is onuitputtelijk.
Het is niet-vervuilende energie: het genereert geen broeikasgassen en draagt ​​daarom niet bij aan het verergeren van het probleem van de klimaatverandering.
Auteur: Oriol Planas – Industrieel technisch ingenieur