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光伏还是热能？了解有关它们之间差异的所有内容，并找到最适合您的情况的类型

Unsplash 中的 Vivint Solar 图像

石油和煤炭是广泛使用的能源，但污染严重。因此，为了将能源效率和对地球的低影响结合起来，越来越多地寻求使用可再生能源。在这种环境下，无论是商业部门还是住宅系统，太阳能都脱颖而出并得到越来越多的探索。

什么是太阳能？

太阳能是电磁能，其来源是太阳。出于这个原因，它被认为是一种可持续和清洁的能源，它不会产生套件组件以外的废物，并在减少温室气体排放方面带来环境效益。

它可以转化为热能或电能并应用于各种用途。利用太阳能的两种主要方式是发电和太阳能热水。

有两种系统用于产生电能：日光热，其中辐射首先转化为热能，然后转化为电能（主要用于发电厂，因此将不讨论）；和光伏，其中太阳辐射直接转换为电能。反过来，太阳能热能是通过捕获电磁辐射获得的，然后将其转化为热量，即转化为热能。有了这个，它可以为住宅、建筑和商业系统提供热水。

您可以在下面找到两种主要的家庭太阳能类型之间的特性和差异的摘要：光伏能和热能。

光伏

光伏能源的概念是以非常规方式产生电能，即通过太阳辐射，无需经过热能阶段。

与日光太阳能系统一样，在光伏太阳能系统中，还有多种型号的集热器（或太阳能电池板）具有更高或更低的能效。最常见的是单晶、多晶和薄膜。

光伏能源系统的主要部件是面板、支撑结构、充电控制器、逆变器和电池。

请记住确保所使用的组件经过国家计量、质量和技术研究所 (Inmetro) 的认证，该研究所于 2014 年实施了第 357 号法令，目的是为发电设备制定规则。

投资回收时间是可变的，取决于房产所需的能源量。尽管如此，家庭系统的优势还是与用户可以节省多少有关：一旦达到投资回收期，就不再需要支付能源费用。

这个怎么运作？

太阳能电池板或面板是由光伏电池组成的微型能源发电系统。一组面板形成太阳能模块。光伏电池由半导体材料如硅制成。当平板电池暴露在光线下并捕获其能量时，被照射材料中的部分电子会吸收光子（阳光中存在的能量粒子）。

自由电子由半导体在通量中传输，直到它们被电场拉动，电场是由这些半导体材料之间存在的电势差在材料的结区形成的。然后将自由电子从太阳能电池中取出并用作电能。

与日光热系统不同，光伏系统的运行不需要高太阳辐射。然而，产生的能量取决于云的密度，因此由于阳光反射现象，与完全开放的天空相比，较少的云可以产生更高的发电量。

转换效率通过入射到电池表面的太阳辐射转化为电能的比例来衡量。目前，最高效的电池可提供约 25% 的效率。

据环境部称，目前，政府正在开发光伏发电项目，以满足农村和偏远社区的能源需求。这些项目侧重于以下领域：

• 抽水供生活用水；
• 灌溉和养鱼；
• 街道照明;
• 集体使用系统（学校、卫生站和社区中心的电气化）；
• 家庭护理。

还有两种不同类型的光伏系统：连接到电网的系统（并网 或者 网格领带) 或那些与网络隔离的 (离网 或自雇人士）。它们之间的主要区别之一是套件的组成，因为第一个没有储能装置，也就是说，它不需要使用电池和充电控制器。它们之间的另一个重要区别是第一个需要连接到常规的配电网络，而第二个可以安装在更偏远的地区。

对于并网系统，第 10,438/02 号法律以能源信用的形式向那些在自己家中生产的能源超过其需求的人提供经济利益，即立即节省与付款相关的资金住宅产生的能源少于其需要的月份的电费账单。

遗憾的是，巴西对这类能源的激励措施和融资渠道仍然很少，仍然难以获得且适用性很小。预计随着光伏能源系统消费的增长，将出现更适用和更容易获得的公共住房激励措施。

热力开发

另一种利用太阳辐射的方法是热能加热。采暖可以通过集热器吸收阳光的过程来完成，集热器通常安装在建筑物、公寓和住宅的屋顶上。

由于太阳辐射在地球表面的发生率较低，因此需要安装几平方米的集热器。每个集热器模型（可以是开放式、封闭式或真空管状）都具有特有的能效，并且可以将水加热到特定温度。因此，总有更合适的型号，这取决于热水的预期用途（可用于浴室、游泳池、空间供暖等）。

根据国家电力局 (Aneel) 的说法，要满足三到四名居民的房屋的热水供应，需要 4 平方米的集热器。虽然对这项技术的需求主要是住宅，但商业部门也有兴趣，例如公共建筑、医院、餐馆、酒店和其他公司。

太阳能热能投资的回报时间往往会有所不同，通常在 18 至 36 个月之间。太阳能加热器的使用寿命估计约为 240 个月，使该系统非常有利和经济。

这个怎么运作？

热利用的工作原理很简单：面板表面有由铜或铝制成的翅片，通常涂成深色以更好地吸收太阳辐射。因此，这些鳍捕获太阳辐射并将其转化为热量。热量被存在于面板内的流体（通常是水）吸收，然后通过绝缘管道泵送，直到它到达热水箱（蓄热器或锅炉）。

热水箱由绝缘材料制成，可防止水冷却，即使在没有阳光的情况下也能以宜人的温度供应。

太阳能的优缺点是什么？

太阳能被认为是一种可再生和取之不尽的能源。与化石燃料不同，太阳能发电过程不会排放二氧化硫 (SO2)、氮氧化物 (NOx) 和二氧化碳 (CO2)——所有这些污染气体都会对人类健康产生有害影响并导致全球变暖。

与其他可再生能源（如液压）相比，太阳能也具有优势，因为它需要的面积较小。此外，太阳能具有快速、快速的安装和完全静音的系统。

巴西鼓励使用太阳能是有道理的，因为该国拥有大量的太阳辐射入射区域，而且靠近赤道。根据 绿色建筑委员会 （GBC Brasil），安装太阳能的另一个优势是房地产估价（可持续房产升值高达 30%）。

在光伏能源的情况下，最常提到的缺点是它的实施，这仍然相对昂贵。除了成本，还有工艺效率低，从15%到25%不等。然而，在光伏系统的生产链中需要考虑的另一个极其重要的点是光伏电池制造中最常用的原材料硅所造成的社会和环境影响。

与任何其他采矿活动一样，硅开采会对开采区的土壤和地下水产生影响。此外，必须为工人提供良好的工作条件，以避免工作事故和疾病的发展。国际癌症研究机构 (IARC) 指出，结晶二氧化硅具有致癌性，长期吸入会导致肺癌。

科技部的报告指出了与光伏系统相关的另外两个要点：必须妥善处置电池板，因为它们具有潜在的毒性；到目前为止，光伏板的回收利用还没有达到令人满意的水平。

另一个重要的点是，尽管巴西是金属硅的大生产国，但太阳能级的硅提纯技术仍处于开发阶段。因此，即使是可再生且不排放气体，太阳能仍然面临技术和经济障碍。尽管前景广阔，但太阳能将在经济上变得可行，只有通过公共和私营部门之间的合作才能降低价格，并投资于研究以改进涵盖整个生产过程的技术。