Acerca de la energía solar : Energía solar vs energía hidroeléctrica
Si desea ser ecológico, debe conducir un automóvil eléctrico.
Desafortunadamente, no es tan simple. Si bien los automóviles eléctricos no contaminan el aire que los rodea como lo hace un motor de combustión, es necesario cargarlos, lo que lleva a preguntas como de qué fuente de energía proviene la electricidad y si esa fuente de energía es limpia.
La evaluación general de una fuente de energía se basa no solo en su grado de limpieza; también tiene que ser confiable, accesible y asequible.
No todos estos factores pueden clasificarse claramente.
Por ejemplo, el petróleo tiende a ser relativamente asequible en los Estados Unidos, pero eso se debe en parte a que el gobierno subsidia las industrias de combustibles fósiles.
De manera similar, si bien la energía eólica, la energía solar y la energía hidroeléctrica tienden a ser relativamente caras, su costo ha ido disminuyendo constantemente durante años a medida que aumenta su uso.
La principal diferencia entre la energía hidroeléctrica y la energía solar es que la energía hidroeléctrica es un tipo de energía que usa agua para generar energía, mientras que la energía solar usa la luz solar para generar energía.
Estas dos Energías también son diferentes en su generación y las utilizan para producir Electricidad.
Echemos un vistazo entre los dos.
• Diferencia de costo
• Producción
• Fiabilidad
• Impacto medioambiental
• Usar en pequeños dispositivos portátiles
• Idoneidad
• Esperanza de vida
• Efecto del clima
• Contaminación
Diferencias de costos entre energía solar y energía hidroeléctrica
En energía solar, el gran costo inicial es uno de los mayores inconvenientes de los sistemas de paneles solares.
En abril de 2021, el costo promedio de la energía solar en los EE.
UU.
Es de aproximadamente $ 2.85 por vatio.
Por lo tanto, un sistema de paneles solares de 6 kW le costaría alrededor de $ 17,100, en promedio, antes de que se aplique el crédito fiscal federal.
El costo real de un sistema solar variará según el estado y los incentivos para los que califique.
Afortunadamente, existen opciones de financiación solar disponibles.
En muchos casos, puede calificar para un préstamo solar sin pago inicial, que le permite ahorrar dinero en su factura de electricidad y obtener los beneficios de poseer un sistema solar.
En la energía hidroeléctrica, la construcción de cualquier tipo de planta de energía es costosa: las plantas de energía hidroeléctrica pueden costar hasta $ 580 por kilovatio que se construirán, y generalmente oscilan entre 10MW y 30MW (donde un MW equivale a 1,000 kilovatios).
Esto significa que el costo inicial de construir una planta hidroeléctrica puede ser de millones de dólares.
En comparación con la caída de los precios de las instalaciones solares, por ejemplo, la energía hidroeléctrica es un proyecto renovable más difícil de financiar.
En términos de costos de producción, la energía hidroeléctrica tiene una gran ventaja sobre la energía solar.
El Departamento de Energía de EE.
UU.
Considera que la energía hidroeléctrica es la forma más común y menos costosa de energía renovable en los Estados Unidos.
La hidroelectricidad representa el 6 por ciento de toda la producción de energía de los Estados Unidos y representa el 70 por ciento de toda la energía renovable generada en los Estados Unidos.
Las instalaciones solares tienden a costar mucho más.
Por ejemplo, 1 megavatio-hora de electricidad cuesta $ 90,3 en dólares de 2011 para generar utilizando energía hidroeléctrica, o $ 144,30 para generar utilizando colectores solares, según la Administración de Información de Energía de EE.
UU.
Producción
Durante la producción de energía hidroeléctrica, se utilizan turbinas que convierten la energía cinética del agua en movimiento en energía hidroeléctrica.
Una turbina hidráulica convierte la energía del agua en movimiento en energía mecánica.
Un generador hidroeléctrico convierte esta energía mecánica en electricidad.
El funcionamiento de un generador se basa en los principios descubiertos por Faraday.
Descubrió que cuando un imán pasa por un conductor, hace que fluya la electricidad.
En un generador grande, los electroimanes se fabrican haciendo circular corriente continua a través de bucles de alambre enrollados alrededor de pilas de laminaciones magnéticas de acero.
Estos se denominan polos de campo y están montados en el perímetro del rotor.
El rotor está unido al eje de la turbina y gira a una velocidad fija.
Cuando el rotor gira, hace que los polos de campo (los electroimanes) se muevan más allá de los conductores montados en el estator.
Esto, a su vez, hace que fluya la electricidad y se desarrolle un voltaje en los terminales de salida del generador.
La energía solar se obtiene mediante el uso de placas solares que capturan la energía de la luz solar y la convierten en energía solar.
La radiación solar puede convertirse directamente en electricidad mediante células solares (células fotovoltaicas).
En tales celdas, se genera un pequeño voltaje eléctrico cuando la luz incide en la unión entre un metal y un semiconductor (como el silicio) o en la unión entre dos semiconductores diferentes.
La energía generada por una sola celda fotovoltaica es típicamente de solo dos vatios.
Sin embargo, al conectar un gran número de células individuales, como en los conjuntos de paneles solares, se pueden generar cientos o incluso miles de kilovatios de energía eléctrica en una planta eléctrica solar o en un conjunto doméstico grande.
La eficiencia energética de la mayoría de las células fotovoltaicas actuales es sólo de un 15 a un 20 por ciento y, dado que la intensidad de la radiación solar es baja, para empezar, se requieren conjuntos grandes y costosos de dichas células para producir incluso cantidades moderadas de energía.
Fiabilidad
El mundo está dotado de abundante energía solar gratuita.
Utilizando los desiertos y las tierras agrícolas del país y aprovechando de 300 a 330 días soleados al año, el mundo podría generar fácilmente 50.000 billones de kilovatios-hora de energía solar.
La energía solar es una de las tecnologías de energía renovable de más rápido crecimiento y, en un período relativamente corto de cinco años, hemos visto una fuerte caída (más del 60%) en el costo de capital y las tarifas de la energía solar fotovoltaica.
En el contexto de los crecientes costos de la energía convencional, las preocupaciones sobre la disponibilidad y confiabilidad de la energía de la red y la viabilidad comercial a largo plazo de la energía solar, los consumidores comerciales e industriales están instalando tecnología solar en los techos para satisfacer sus necesidades cautivas.
La inversión en energía solar también está ayudando a las empresas a cumplir su iniciativa de responsabilidad social corporativa junto con beneficios comerciales a largo plazo.
El mundo está preparado para convertirse en una fuerza global en la industria de la energía solar, y los regímenes regulatorios emergentes y los altos precios máximos hacen que esta oportunidad sea real y atractiva.
La energía solar podría presentar una solución rápidamente escalable para aplicaciones dentro y fuera de la red, algunas de las ventajas de la energía solar son la facilidad de acceso a la energía, una fuente de energía renovable, reducción en las facturas de electricidad, etc.
La energía hidroeléctrica es una fuente de energía más confiable que la energía solar porque tiene un suministro constante de energía, mientras que la energía solar es una fuente de energía intermitente con períodos en los que el suministro de energía se interrumpe, como por la noche y en días nublados.
Para que un proyecto de Energía solar a gran escala funcione, necesita un suministro de energía suplementario que sirva como fuente de respaldo y para ayudar cuando la demanda es alta y la oferta baja.
Impacto medioambiental
El sol proporciona un recurso tremendo para generar electricidad limpia y sostenible sin contaminación tóxica o emisiones de calentamiento global.
Los impactos ambientales potenciales asociados con la energía solar (uso de la tierra y pérdida de hábitat, uso del agua y el uso de materiales peligrosos en la fabricación) pueden variar mucho según la tecnología, que incluye dos categorías amplias: células solares fotovoltaicas (PV) o energía solar de concentración.
centrales térmicas (CSP).
La escala del sistema, que va desde pequeños conjuntos fotovoltaicos distribuidos en la azotea hasta grandes proyectos fotovoltaicos y de CSP a escala de servicios públicos, también juega un papel importante en el nivel de impacto ambiental.
La energía hidroeléctrica es la fuente de energía renovable menos costosa del mundo, incluida la energía solar.
Sin embargo, la energía hidroeléctrica genera mayores impactos ambientales que la energía solar.
En particular, la energía hidroeléctrica requiere la construcción de represas en los ríos y arroyos que sirven como fuentes de agua y afectan los hábitats de animales, peces y plantas.
La energía solar, por otro lado, tiene un impacto ambiental limitado; que comprende en gran medida los costes energéticos de fabricación de los sistemas de energía solar.
Usar en pequeños dispositivos portátiles
La energía hidroeléctrica no es una fuente de energía viable para dispositivos pequeños y portátiles como lo es la energía solar.
La energía solar puede servir como fuente de energía primaria para un reloj, linterna o calculadora porque el sol es más accesible para dispositivos móviles que las fuentes de agua; Los paneles fotovoltaicos que conducen la energía del sol pueden ser bastante pequeños.
El uso de turbinas y una fuente de agua en la energía hidroeléctrica la convierte en una mala opción para los dispositivos móviles pequeños que exigen flexibilidad.
Idoneidad
En energía solar, la arquitectura de su hogar puede tener un impacto significativo en cómo y dónde se instalan los paneles solares.
En primer lugar, su techo debe ser estructuralmente sólido y capaz de soportar el peso de los paneles, especialmente durante los períodos de viento fuerte.
Los materiales de su techo también deben estar en buena forma, ya que los paneles solares generalmente están en su lugar durante muchos años y deben retirarse y reemplazarse cuando se instala un techo nuevo.
Por cada 1 kW de capacidad, se necesitan aproximadamente 100 pies cuadrados de superficie.
Entonces, para una instalación típica de 5 kW, aprox.
Se necesitan 500 pies cuadrados de espacio.
En el Reino Unido, los paneles solares son generalmente más efectivos cuando están orientados al sur, pero el este y el oeste pueden funcionar igual de bien dependiendo de la hora del día en que su familia consume más energía.
Como siempre, un integrador solar capacitado puede ayudarlo a examinar sus patrones de consumo de energía y determinar el mejor diseño para adaptarse a su estilo de vida.
También se debe considerar cualquier característica que pueda bloquear el camino entre el sol y sus paneles solares (sombra), como árboles o estructuras adyacentes como chimeneas.
La superficie del techo debe ser adecuada durante mucho tiempo.
Si bien sus paneles solares pueden ayudar a prolongar la vida útil de la superficie de su techo, también pueden impedir la reparación y el reemplazo.
En Hydro Power, no está disponible para todas las áreas debido a la falta de disponibilidad de recursos, por lo que será una elección difícil.
Esperanza de vida
En energía solar, los componentes clave susceptibles de fallar son los paneles solares y el inversor.
Sin embargo, los productos de alta calidad tienden a tener ciclos de vida prolongados, lo que se refleja en las largas garantías disponibles, particularmente para los paneles solares.
Un panel solar es un dispositivo relativamente simple sin partes móviles.
Los paneles solares generalmente tienen una garantía de salida de 25 años y, dependiendo de la calidad del panel, se puede esperar que dure más allá de esto.
Además, los paneles solares que están expuestos al viento, las temperaturas fluctuantes y el clima se deterioran y cada año producen un poco menos de electricidad.
Los paneles más baratos, con menos rayos UV, láminas de respaldo estabilizadas, selladores y marcos más baratos pueden deteriorarse más y más rápidamente.
Las garantías del panel solar generalmente predicen un promedio de 0,6% de pérdida de energía cada año después del primer año y, por lo tanto, al final del período de garantía de salida de 25 años, el panel solar puede haber perdido hasta el 16,4% de su potencia nominal inicial.
Esto significa que es donde un panel solar de alta eficiencia produciría 315 vatios; el mismo panel en 25 años podría producir solo 261-269 Watts.
En realidad, para paneles de calidad menos productiva, pueden comenzar en 250-260 vatios (salida del panel solar después de 25 años de funcionamiento) y luego degradarse a 200 vatios por panel después de 25 años.
Los inversores son dispositivos electrónicos complejos, que tienen que ajustar la potencia de salida cada segundo; Los inversores son más susceptibles a fallas, aunque es probable que las marcas de calidad, que están diseñadas con componentes de la más alta calidad, excedan los períodos de garantía típicos de 5 años.
Muchos fabricantes ofrecen ahora extensiones de garantía de 10 años o más.
Aunque los cables, los dispositivos de seguridad y los sistemas de montaje son menos influyentes, el uso de materiales de mala calidad puede provocar fallas prematuras en el sistema.
En los casos de enchufes y cables que no son de marca, se han producido fallos completos del sistema.
Por tanto, se podría argumentar que para conseguir una década de bajo mantenimiento la electricidad solar compra paneles solares de calidad, inversores solares de calidad.
Hydro Power tiene una vida operativa muy larga.
Los sistemas hidroeléctricos en funcionamiento más antiguos tienen más de 100 años, incluidos algunos sistemas a escala de servicios públicos.
Las turbinas hidroeléctricas, por su naturaleza, son piezas de maquinaria relativamente poco estresadas y funcionan en condiciones de carga muy constantes sin cambios repentinos de carga.
Esto se presta a una larga vida útil siempre que se mantengan regularmente (principalmente lubricando los cojinetes).
La infraestructura de ingeniería civil debería durar casi indefinidamente siempre que se mantenga.
Los sistemas de transmisión (cajas de engranajes o correas) requerirán cambios / reemplazos de aceite periódicos junto con los cojinetes en toda la maquinaria giratoria.
La mayoría de los fabricantes de hardware hidroeléctrico calculan una vida útil de diseño de 25 años, aunque esto normalmente se debe a que tienen que establecer una cifra y, en muchos casos, los mismos fabricantes tienen muchas turbinas en el campo que tienen más de 50 años y aún funcionan de manera confiable y eficiente.
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Efectos del cambio climático
En energía solar, los planes ambiciosos de mitigación del cambio climático exigen un aumento significativo en el uso de energías renovables, lo que podría, sin embargo, hacer que el sistema de suministro sea más vulnerable a la variabilidad y los cambios climáticos.
Los resultados indican que la alteración del suministro de energía solar fotovoltaica a finales de este siglo en comparación con las estimaciones realizadas en las condiciones climáticas actuales debería estar en el rango (-14%; + 2%), con las mayores disminuciones en los países del Norte.
La estabilidad temporal de la generación de energía tampoco aparece tan fuertemente afectada en los escenarios climáticos futuros, incluso mostrando una tendencia levemente positiva en los países del Sur.
En Hidroeléctrica, el cambio climático puede llevar a una disminución en la descarga y disponibilidad de agua y luego a una disminución en la generación de energía hidroeléctrica sin más construcciones considerando solo las instalaciones actuales.
Contaminación
Los sistemas de energía solar / plantas de energía no producen contaminación del aire ni gases de efecto invernadero.
El uso de energía solar puede tener un efecto indirecto positivo en el medio ambiente cuando la energía solar reemplaza o reduce el uso de otras fuentes de energía que tienen efectos más importantes en el medio ambiente.
Sin embargo, se utilizan algunos materiales y productos químicos tóxicos para fabricar células fotovoltaicas (PV) que convierten la luz solar en electricidad.
Algunos sistemas solares térmicos utilizan fluidos potencialmente peligrosos para transferir calor.
Las fugas de estos materiales pueden ser perjudiciales para el medio ambiente.
Las leyes ambientales de EE.
UU.
Regulan el uso y la eliminación de este tipo de materiales.
En la energía hidroeléctrica, la contaminación térmica es el cambio en la temperatura del agua de los lagos, ríos y océanos causado por estructuras artificiales.
Estos cambios de temperatura pueden afectar negativamente a los ecosistemas acuáticos, especialmente al contribuir a la disminución de las poblaciones de vida silvestre y la destrucción del hábitat.
Cualquier práctica que afecte el equilibrio de un ambiente acuático puede alterar la temperatura de ese ambiente y posteriormente causar contaminación térmica.
Sin embargo, puede haber algunos efectos positivos de la contaminación térmica, incluida la extensión de las temporadas de pesca y el repunte de algunas poblaciones de vida silvestre.
La contaminación térmica puede venir en forma de agua fría o caliente que se vierte en un lago, río u océano.
El aumento de la acumulación de sedimentos en un cuerpo de agua afecta su turbidez o nubosidad y puede disminuir su profundidad, lo cual puede causar un aumento en la temperatura del agua.
Una mayor exposición al sol también puede elevar la temperatura del agua.
Las presas pueden cambiar el hábitat de un río en un hábitat de lago al crear un embalse (lago artificial) detrás de la presa.
La temperatura del agua del embalse suele ser más fría que la del arroyo o río original.
Las fuentes y causas de la contaminación térmica son variadas, lo que dificulta el cálculo de la magnitud del problema.
Debido a que la contaminación térmica causada por las centrales hidroeléctricas (HPP) puede que no afecte directamente la salud humana, se descuida en general.
Por lo tanto, las fuentes y los resultados de la contaminación térmica en las centrales hidroeléctricas se ignoran en general.
Conclusión de la energía solar frente a la energía hidroeléctrica
Tanto la energía hidroeléctrica como la solar son fuentes de energía que no consumen recursos limitados, sino que aprovechan los renovables, el agua para la energía hidroeléctrica y el sol para la energía solar, utilizándolos para generar energía sin eliminarlos de otros usos.
Ni la energía hidroeléctrica ni la solar generan contaminación o desperdicio significativo, por lo que ambas son excelentes para el medio ambiente.