Zonne-energie is bruikbare energie opgewekt uit de zon in de vorm van elektrische of thermische energie. Zonne-energie wordt vastgelegd in een verscheidenheid van manieren, de meest voorkomende daarvan is met fotovoltaïsche zonnepanelen die de zonnestralen om te zetten in bruikbare elektriciteit. Naast het gebruik van fotovoltaïsche energie om elektriciteit op te wekken, wordt zonne-energie vaak gebruikt in thermische toepassingen om binnenruimten of vloeistoffen te verwarmen. Residentiële en commerciële eigenaren kunnen installeren zonne-warm water systemen en het ontwerp van hun gebouwen met passieve zonne-verwarming in het achterhoofd om volledig te profiteren van de energie van de zon met zonne-technologie.
Geïnteresseerd in het profiteren van zonne-energie? Zonnepanelen worden geïnstalleerd op drie hoofdschalen: residentieel, commercieel en nut. Residentiële schaal zonne-energie is meestal geïnstalleerd op daken van woningen of in open grond (grond gemonteerd) en is over het algemeen tussen de 5 en 20 kilowatt (kW), afhankelijk van de grootte van een woning. Commerciële zonne-energie projecten worden over het algemeen geïnstalleerd op een grotere schaal dan residentiële zonne-energie. Hoewel individuele installaties sterk kunnen variëren in omvang, dient zonne-energie op commerciële schaal een consistent doel: om on-site zonne-energie te leveren aan bedrijven en non-profitorganisaties. Ten slotte, utility-scale zonne-energie projecten zijn meestal grote, verschillende megawatt (MW) installaties die zonne-energie te verstrekken aan een groot aantal nutsbedrijven klanten.
Voor sommige zonne-shoppers die misschien niet in staat zijn om zonne-energie te installeren op hun eigendom, gemeenschap zonne-energie is een levensvatbare zonne-energie optie die meer direct verbindt utility-scale zonne-energie projecten om residentiële consumenten. Als zodanig, gemeenschap zonneparken zijn meestal gebouwd in een centrale locatie in tegenstelling tot op het eigendom van een enkele klant. Residentiële consumenten kunnen zich abonneren op een gemeenschap zonne-energie project om veel van de voordelen van zonne-energie te ontvangen zonder het installeren van zonnepanelen op hun eigendom.
Hoe werkt zonne-energie?
Een zonnepaneel (ook bekend als een zonne-module) bestaat uit een laag van silicium cellen, een metalen frame, een glazen behuizing eenheid, en bedrading om elektrische stroom over te dragen van het silicium. Silicium (atomaire #14 op het periodiek systeem) is een nonmetaal met geleidende eigenschappen die het mogelijk maken om zonlicht te absorberen en om te zetten in bruikbare elektriciteit. Wanneer licht een siliciumcel raakt, zorgt het licht ervoor dat elektronen in het silicium in beweging worden gezet, wat een stroom van elektrische stroom in gang zet. Dit staat bekend als de “fotovoltaïsche effect,” en het beschrijft de algemene functionaliteit van zonnepaneel tech.
De wetenschap van het opwekken van elektriciteit met zonnepanelen komt neer op dit fotovoltaïsche effect. Het werd voor het eerst ontdekt in 1839 door Edmond Becquerel en kan worden gezien als een eigenschap van specifieke materialen (bekend als halfgeleiders) die hen in staat stelt om een elektrische stroom te creëren wanneer ze worden blootgesteld aan zonlicht.
Het fotovoltaïsche proces werkt door de volgende brede stappen:
- De silicium fotovoltaïsche zonnecel absorbeert zonnestraling
- Wanneer de zonnestralen interageren met de siliciumcel, elektronen beginnen te bewegen, het creëren van een stroom van elektrische stroom
- Draden vangen en voeden deze gelijkstroom (DC) elektriciteit aan een zonne-omvormer worden omgezet in wisselstroom (AC) elektriciteit
Een korte geschiedenis van zonne-energie
In 1954 ontwikkelde Bell Labs de eerste silicium fotovoltaïsche cel. Hoewel zonne-energie eerder was opgevangen en omgezet in bruikbare energie door middel van verschillende methoden, pas na 1954 zonne-energie beginnen te worden een levensvatbare bron van elektriciteit aan de macht apparaten over langere tijd. De eerste zonnecellen omgezet zonnestraling naar elektriciteit met een efficiëntie van 4 procent – ter referentie, veel op grote schaal beschikbare zonnepanelen vandaag de dag kan zonlicht omzetten in zonne-energie op meer dan 20 procent efficiëntie, een aantal voortdurend op de stijging.
Hoewel de goedkeuring van zonne-energie was traag op het eerste, een aantal staats-en federale prikkels en beleid bijgedragen tot het rijden van de kosten van zonnepanelen ver genoeg om meer op grote schaal aangenomen. Op dit punt, zonne-energie is goed voor voldoende capaciteit aan de macht 11 miljoen van de 126 miljoen huishoudens in het land.
De kosten van zonne-energie
Gelijktijdig met een verhoging van de efficiëntie van zonnepanelen, de kosten van zonne-energie is aanzienlijk gedaald. In de laatste tien jaar alleen al, de kosten van een zonnepaneel installatie daalde meer dan 60 procent, en veel deskundigen in de industrie voorspellen dat de prijzen zullen blijven dalen in de komende jaren:
Bovendien, afhankelijk van waar je woont, verschillende kortingen of prikkels voor zonne-energie kan bijdragen aan het verlagen van de kosten van zonne-energie nog verder. Landelijk, de federale Investment Tax Credit (ITC) is een van de belangrijkste prikkels beschikbaar voor iedereen die geïnteresseerd is in zonne-energie, omdat het u toelaat om 26 procent van de kosten van het installeren van een zonnestelsel af te trekken van uw federale belastingen. Deze stimulans zal niet eeuwig duren – in 2021, de federale ITC stappen naar beneden tot 22%, en gaat dan volledig weg voor residentiële zonne-installaties in 2022.
Veel staten en nutsbedrijven bieden verdere prikkels (zoals netto meting)in aanvulling op de federale ITC, het laten vallen van de kosten van zonne-energie nog verder.
Zonne-energie is een hernieuwbare energiebron
Zonne-energie is een schone, goedkope, hernieuwbare energiebron die bijna overal in de wereld kan worden benut – elk punt waar zonlicht het oppervlak van de aarde raakt, is een potentiële locatie om zonne-energie op te wekken. En aangezien zonne-energie afkomstig is van de zon, vertegenwoordigt het een onbegrensde energiebron. Technologieën voor hernieuwbare energie wekken elektriciteit op uit oneindige hulpbronnen. Vergelijk bijvoorbeeld de productie van elektriciteit met hernieuwbare bronnen om dit te doen met fossiele brandstoffen. Het duurde honderdduizenden jaren voor olie, gas en steenkool te vormen, dus elke keer dat een van die middelen worden verbrand om elektriciteit te creëren, die eindige bron wordt verplaatst marginaal dichter bij uitputting. Het gebruik van een hernieuwbare hulpbron – zoals wind- en zonne-energie en waterkracht – om elektriciteit op te wekken, put die hulpbron niet uit. Er zal altijd consistent zonlicht schijnen op het aardoppervlak, en na het draaien van zonlicht in elektriciteit, is er nog steeds een oneindige hoeveelheid zonlicht om te zetten in elektriciteit in de toekomst. Dat is wat zonne-energie maakt, door de natuur, hernieuwbare energie.
Terwijl de huidige elektriciteitsmix in de Verenigde Staten is nog steeds grotendeels opgebouwd uit fossiele brandstoffen zoals olie en gas, hernieuwbare energiebronnen zoals zonne-energie worden gestaag steeds een groter deel van het energieprofiel van het land. Aangezien de kosten van zonne-energie en andere hernieuwbare technologieën concurrerend blijft.
Zonne-energie + batterijopslag, elektrische voertuigen en meer
De snelle proliferatie van zonne-energie landelijk en wereldwijd heeft ook geleid tot parallelle groei in verschillende aangrenzende gebieden. Met name energie-opslagsystemen en elektrische voertuigen zijn twee sectoren klaar om te exploderen naast zonne-energie door het vergroten van de voordelen van zonne-energie.
Gezien het feit dat zonnepanelen alleen stroom kunnen produceren als de zon schijnt, is het opslaan van geproduceerde maar ongebruikte energie gedurende de dag voor gebruik op een later tijdstip steeds belangrijker geworden. Bijvoorbeeld, zonne-batterijen op te slaan elektriciteit en kan worden getrokken op tijdens perioden van lage zonne-energie productie. Bovendien werken oplossingen voor zonne-plusopslag voor alle schalen van zonnepaneleninstallaties en bieden ze veel extra voordelen, van energiebetrouwbaarheid tot netbestendigheid en goedkopere stroom.
Elektrische voertuigen zijn een tweede product klaar om de golf van zonne-energie adoptie rijden. Met lagere onderhoudskosten, lagere brandstofkosten en een lagere ecologische voetafdruk dan traditionele voertuigen met verbrandingsmotor, zullen elektrische voertuigen een belangrijk onderdeel van de auto-industrie worden voor de komende jaren. Met toenemende elektrische voertuig adoptie komt ook een groeiende behoefte aan elektriciteit om de voertuigen te laten draaien, een perfecte pasvorm voor zonne-energie. Gedistribueerde zonne-installaties leveren goedkope en betrouwbare stroom voor elektrische voertuigen rechtstreeks van de zon. In een wereld van verhoogde elektrificatie in het hele huis, zonne-energie is een van de meest goedkope, betrouwbare en schoonste manieren om onze geëlektrificeerde toekomst brandstof.