Nepaisant to, kad saulė suteikia neįtikėtinai didelį energijos kiekį, norint saulės energiją konvertuoti į elektros energiją, susiduriama su neišvengiamais gamtos apribojimais. Kovo 20 dieną paskelbtas tyrimas atskleidžia naujų įžvalgų, kaip galima juos „apeiti“.
Apribojimo problema
Tyrimas atskleidžia, kad saulės energijos gamyba turi vieną pagrindinį trūkumą – ji priklauso nuo saulės šviesos. Tai reiškia, kad elektros energija gali būti gaminama tik dieną, kai saulė šviečia.
Įtakos turi ir metų laikas bei vieta, kur yra saulės kolektorius. Pavyzdžiui, saulės energijos gamyba bus mažesnė žiemą arba debesuotą dieną.
Be to, elektros energijos poreikis dažnai nesutampa su saulės energijos gamybos laikais.
Didžiausia paklausa atsiranda vakarais, kai žmonės grįžta namo, tačiau tuo metu saulė jau nusileidžia, o saulės energijos gamyba siekia praktiškai nulį.
Saulės kolektoriai pasiekia aukščiausią efektyvumą vidurdienį, kai saulė yra aukščiausiai danguje.
Tačiau tai nesutampa su pagrindiniu elektros energijos vartojimo laiku, todėl atsiranda vadinamoji „ančiuko kreivė“.
„Ančiuko kreivė“ parodo, kad saulės energija negali visiškai patenkinti elektros poreikio, todėl reikalingi papildomi kiti energijos šaltiniai.
Kiti saulės kolektorių iššūkiai
Dėl Žemės ašies pasvirimo ir jos padėties pokyčių per metus, tas pats saulės kolektorius toje pačioje vietoje gamins labai skirtingus energijos kiekius skirtingais metų laikais, net ir neatsižvelgiant į tokius veiksnius, kaip debesuotumas.
Kalbant apie debesis, jie ne tik periodiškai sumažina saulės kolektorių galimybes gaminti energiją.
Žiemą debesuotumas būna didesnis, dar labiau sumažindamas tai, ką tyrėjai apibūdina kaip jau ir taip silpną „žiemos saulės“ energijos gamybą.
Atsižvelgiant į visus veiksnius – dienos ir nakties ciklus, saulės spinduliuotės pokyčius priklausomai nuo metų laiko ir geografinės vietos, debesuotumą – saulės kolektoriai dažnai gamina daug mažiau energijos, nei teoriškai galėtų.
Ką galime padaryti?
Norint spręsti saulės energijos nepastovumo problemą, galima papildomai naudoti kitus elektros energijos generatorius, kuriuos galima įjungti ir išjungti pagal poreikį (pavyzdžiui, dujų turbinas). Arba, pasikliauti kitais šaltiniais, pavyzdžiui, vėju, kurio gamyba pasiekia piką kitais laikais, nei saulė.
Jei norime naudoti tik saulės energiją, galėtume didinti jos gamybą, statydami daugiau kolektorių, naudodami efektyvesnius saulės elementus, pasukdami juos palankesniu kampu, naudodami veidrodžius ar lęšius, arba perkelti kolektorius į kosmosą, kur saulės šviesa pasiektų juos beveik 24/7.
Tyrėjai taip pat siūlo energijos saugojimo sistemas, pavyzdžiui, energijos kaupimą ličio jonų baterijose arba kitus metodus, kaip vandens pumpavimas ar metano sintezė.
Idealiu atveju sprendimas apimtų abi kryptis – kolektorių galingumo ir pasiekiamumo didinimą bei papildomą energijos saugojimą.
