A villamosenergia előállításában alapvetően két csoportot különböztethetünk meg energiaforrás szempontjából.
Az első számú jelenleg még leginkább használt módszer a nem megújuló energiaforrások, ilyen a földgáz, atomenergia, szén használata.
A második csoportba tartoznak azok az energiaforrások, melyek készletei nem fogynak, korlátlanul rendelkezésre állnak. Ezek a megújuló energiák, mint például a szélenergia, vízenergia, napenergia, ezen energiaforrások napjainkban egyre nagyobb teret nyernek maguknak, különösen igaz ez a napenergia hasznosítására.
Manapság elmondható, hogy az energiaellátásban a szénfélék használata ilyenek a lignit, kőszén, barnaszén meghatározó szerepet töltenek be.
Szénkészlet mennyisége:
A világ készleteinek adata mellett, ami egy 2010-es kimutatás szerint 800 és 1000 milliárd tonnát jelent. Ebből éves szinten jelenleg 6-6,5 milliárd tonnát termelünk ki, ami nagyjából azt jelenti, hogy 130-160 év múlva készleteink kifogynak, de ez még hamarabb is bekövetkezhet energiaigényünk, így a termelés mennyiségének növekedése mellett.
Ez az érték a 21. századra biztosan elegendő számunkra, de gondolni kell nem csak magunkra, hanem a soron következő generációkra is.
Egyéb alternatívák:
Tudva azt, hogy szénkészleteink fogynak, és habár arról még nem beszélhetünk, hogy kifogytak volna mindenképpen be kellett látni, hogy egyéb alternatívákat kell találni a villamosenergia előállítására. Így került képbe az atomenergia is.
Atomenergia:
Az atomenergia tulajdonképpen az uránatomok atommag hasadását használja fel villamosenergia termelésére. Működése vázlatszerűen a következő lépésekből áll. A maghasadás hőt termel, ezt a hőt vízmelegítésre használják fel, amely következtében gőz termelődik. Az így keletkezett gőzt, úgy hasznosítják, hogy az általuk keltett nyomással turbinákat forgatnak meg, mely a forgása közben villamosenergiát termel.
Arról viszont tudni kell, hogy ez az energiakészlet sem áll az idők végezetéig rendelkezésre. Ez az energiakészlet is képes elfogyni, valamint a működésével radioaktív termék/hulladék keletkezik, melyet további hosszú időn keresztül biztonságosan tárolni kell.
További megoldásokat keresve kerültek előtérbe a megújuló energiaforrásokat hasznosító berendezések.
Megújuló energia, napenergia:
A Nap felszínén közel 6000 °C körüli hőmérsékleti érték mérhető, középpontjában pedig mintegy 15 millió °C . A Napban lejátszódó magfúziós folyamatoknak köszönhetően keletkezik a napsugárzás energiája. A keletkezett energia a naphoz viszonyított közel 58 millió km-es távolságból is képes ellátni földünket megfelelő mennyiségű energiával.
A napsugárzás felhasználhatósága függ a földrajzi elhelyezkedéstől. Egyenlítőhöz közeledve nő a besugárzás értéke. További befolyásoló tényező a napszak, évszak, és környezeti hatások.
Tudj meg többet: Mi befolyásolj a napelemek termelését
A földünkre érkezett nagy mennyiségű energia miatt nem csoda, hogy a tudósok kísérletezni kezdtek, hogyan is lehetne felhasználni a Napnak az erejét. A Napnak magától értetődően hősugázása van. Ezt is hasznosítási kezdték különböző eszközökkel, így születtek például a mai napig használt napkollektorok is, melyek a nap hősugárzását hasznosítják oly módon, hogy melegvizet állítanak elő. Viszont napkollektorokkal villamosenergia nem állítható elő, és a villamosenergia előállításához nem is a nap fűtési energiáját hasznosítjuk.
Kapcsolódó: Napelem és napkollektor közötti különbség.
A villamosenergia előállítására tett kísérletek sikerrel jártak a ma ismert napelemek alkalmazásával. Melyek fő eleme a szilícium, és a szilícium szennyezésével keletkezett rétegek közötti határréteg kialakulásával jött létre. Amikor a napsugarak megfelelő hullámhosszúsággal érkeznek a napelemes panelekre, akkor a két szennyező réteg közötti határrétegben nyelődnek az energiával rendelkező sugarak, melyek átadják energiájukat a napelemekben található elektronoknak, így azok szabadon mozoghatnak, és villamosenergiát hoznak létre.
A napelemeket folyamatosan fejlesztik annak érdekében, hogy minél nagyobb hatásfokkal kinyerhessük a napsugárzás energiáját, a kezdeti alacsony hatásfokot napjainkban általánosan is 20% feletti értékre tehetjük. De ilyen célból készültek például az úgynevezett napkövető napelemes rendszerek is, melyek mindig az ideális besugárzást követik a nap minden szakában a napelemek forgatásával.
Összegzés
A napelemes rendszerek kiforrták magukat, széles területen használjuk napjainkban úgy, mint a villanyszámlánk kiváltása, fűtési rendszerünk villamosenergia ellátására. Számtalan napelemes erőmű, napelemes park működik országszerte melyekkel „spórolunk” a bolygónknak, és próbáljuk kitolni a nem megújuló energiaforrásaink készleteit, azzal, hogy bizonyos szinten mellőzhetjük őket a napelemekkel megtermelt energia révén. Nem beszélve arról, hogy a napelemes rendszer élettartama 30 év felé tehető, így jó időre megoldja lakásunk, ingatlanuk villamosenergia ellátását.