Energia słoneczna jest obecnie jedną z najbardziej popularnych i szeroko stosowanych form energii. W czasach, gdy odpowiedzialność za środowisko i obawy o zmiany klimatyczne są tak duże, warto wiedzieć, czym dokładnie jest energia słoneczna, jak działa i jak możemy z niej skorzystać. 

Przede wszystkim, czym jest energia słoneczna?

Energia słoneczna to energia, która jest wytwarzana przez słońce i podróżuje przez promieniowanie, aby dotrzeć do ziemi. Uznawana jest za energię odnawialną, gdyż pozyskiwana jest z naturalnego i niewyczerpalnego źródła, a człowiek stara się ją efektywnie pozyskiwać w celu jej wykorzystania i eksploatacji poprzez różne technologie. 

Oprócz tego, że jest to czysta energia odnawialna, alternatywna dla tradycyjnych źródeł, które są bardziej szkodliwe dla planety, takich jak energia kopalna lub jądrowa. 

Jak działa energia słoneczna

W skrócie – gdy energia słoneczna dotrze do powierzchni ziemi, potrzebna jest instalacja, która przetworzy ją na energię elektryczną. Tego typu instalacja wychwytuje promieniowanie poprzez ogniwa słoneczne i przekształca je w energię elektryczną. Jest to najczęstsze zastosowanie. 

Zanim ta energia dotrze do naszej planety, powstaje w wyniku reakcji termojądrowych na Słońcu. Promieniowanie to wędruje następnie na Ziemię za pośrednictwem fal elektromagnetycznych i może być następnie wykorzystane do użytku, a nawet przechowywania.

Rodzaje energii słonecznej

Jak już wspomnieliśmy, najczęstszym sposobem pozyskiwania tej energii są ogniwa fotoelektryczne, heliostaty lub kolektory słoneczne, które kończą się przekształceniem jej w termiczną energię słoneczną lub fotowoltaiczną energię słoneczną.

Fotowoltaika polega na bezpośrednim przekształceniu promieniowania emitowanego przez słońce w energię elektryczną; przekształcenie to następuje dzięki wykorzystaniu właściwości materiałów, z których zbudowany jest panel słoneczny za pomocą ogniw fotowoltaicznych.

Większość paneli słonecznych wykonana jest z krzemu, a kiedy światło uderza w jedną stronę ogniwa słonecznego, jest ono w stanie wygenerować prąd elektryczny. Proces produkcji paneli jest nieco pracochłonny i skomplikowany ze względu na zawarty w nich krzem. 

W procesie produkcji powstają wlewki krzemu, które następnie są cięte na ogniwa fotowoltaiczne, wzbogacone o bor i fosfor. W dążeniu do udoskonalenia i obniżenia kosztów energii fotowoltaicznej prowadzone są obecnie badania nad innymi materiałami, które oferują wyższą wydajność i nie generują tak dużej ilości odpadów. 

Głównym zastosowaniem tego typu energii fotowoltaicznej jest produkcja energii elektrycznej z promieniowania słonecznego; zastosowanie, które może być generowane na dużą lub małą skalę do użytku domowego lub samozużycia. Dzięki fotowoltaicznym panelom słonecznym samozużycie energii zostało w dużym stopniu zdemokratyzowane i coraz więcej domów produkuje własny prąd na własne potrzeby. 

Z drugiej strony, słoneczna energia cieplna wykorzystuje energię naszego słońca do produkcji ciepła, które jest wykorzystywane jako źródło energii zarówno na poziomie domowym, jak i przemysłowym, podobnie jak energia fotowoltaiczna, przekształcając je w energię mechaniczną, a z niej w energię elektryczną. 

W sektorze gospodarstw domowych będzie to niskotemperaturowa instalacja solarna, której elementem jest instalacja złożona z kolektorów słonecznych zamontowanych na dachu, pokładzie lub powierzchni odbierającej promieniowanie słoneczne; w ten sposób budynek będzie mógł cieszyć się ciepłą wodą i ogrzewaniem. 

W przypadku sektora przemysłowego są to elektrociepłownie słoneczne lub elektrownie słoneczne, czyli duże obszary ziemi z wysokotemperaturowymi kolektorami słonecznymi. W takich przypadkach konieczna jest praca w temperaturze powyżej 500ºC, a instalacje przetwarzają energię cieplną na energię elektryczną, która zasila tradycyjną sieć energetyczną. 

W obu przypadkach, które już omówiliśmy, energii słonecznej termicznej lub fotowoltaicznej, do przechwytywania i przetwarzania energii potrzebne są różnego rodzaju instalacje; nazywane są one aktywnymi energiami słonecznymi. Ale istnieje też możliwość wykorzystania tej energii w sposób pasywny, bez konieczności stosowania jakichkolwiek mechanizmów.

W przypadku pasywnej energii słonecznej fundamentalną rolę odgrywa architektura bioklimatyczna; pojęcie to odnosi się do zasady projektowania budynków, która ma na celu wykorzystanie energii przechwyconej w ciągu dnia do utrzymania ciepła w nocy lub uniknięcia nadmiernego nagrzewania w godzinach najsilniejszego nasłonecznienia. Jest to zdecydowanie starożytna praktyka, która dostosowuje architekturę do klimatologii obszaru, na którym są budowane.