Historia pokazuje, że postęp w dziedzinie energii odnawialnej często następuje po kryzysach: w latach 70. embarga naftowe spowodowały czterokrotny wzrost kosztów ropy naftowej, co skłoniło do podjęcia działań mających na celu zmniejszenie amerykańskiej zależności od paliw kopalnych i znalezienie alternatywnych źródeł energii, w tym energia słoneczna lub energii wiatrowej. Globalny kryzys finansowy w latach 2008–2009 doprowadził do tego, że wiele rządów powiązało część swoich bodźców gospodarczych z inwestycjami w czystą energię. Pandemia COVID-19 doprowadziła do bezprecedensowego szoku energetycznego, a w 2021 r. inwestycje w energię odnawialną osiągnęły najwyższy poziom od czasu Wielkiej Recesji.

Po kryzysach w Europie gospodarki zachodnie po raz kolejny przypominają sobie o znaczeniu niezależności energetycznej, a popyt na odnawialne źródła energii gwałtownie wzrósł. Dwa najpopularniejsze obecnie odnawialne źródła energii w USA to energia słoneczna i wiatrowa. Czy któryś z nich przejmie rolę lidera w 2022 r.?

Dzięki zmniejszaniu koszt energii słonecznej, technologia ta nigdy nie była bardziej opłacalna dla właścicieli domów. Jej łatwość użytkowania w domach pozwala klientom zmniejszyć ślad węglowy wraz z wydatkami na energię. Ale ludzie używają wiatru od tysięcy lat, na długo przed pojawieniem się nowoczesnych turbin wiatrowych. W rzeczywistości energia wiatrowa stanowiła o 5% więcej energii wytwarzanej niż energia słoneczna w zeszłym roku.

Więc kiedy wkraczamy w erę energii odnawialnej, czy któreś ze źródeł energii będzie górą? A jeśli rozważasz przejście na odnawialne źródło energii, które jest lepsze dla Twoich potrzeb? Przyjrzyjmy się temu.

Zacznijmy od małego tła dla koloru. Najwcześniejsze udokumentowane dowody wykorzystania energii wiatru pochodzą z około 6000 do 5000 r. p.n.e., kiedy wynaleziono żagiel, aby łapać wiatr i napędzać łodzie. Na przestrzeni lat rozwój energii wiatrowej pozwolił ludziom mielić zboże, pompować wodę, a ostatecznie, pod koniec XIX wieku, generować elektryczność z energii kinetycznej.

Można by twierdzić, że energia słoneczna była używana od 700 r. p.n.e., kiedy to lustra były używane do koncentrowania energii słonecznej w celu rozpalania ognia. Ale energia słoneczna komórki nie były używane do wytwarzania energii aż do 1839 r., kiedy Edmond Becquerel, młody fizyk pracujący we Francji, po raz pierwszy zaobserwował i odnotował efekt fotowoltaiczny. Po odkryciu Becquerela minęło ponad stulecie, zanim wyprodukowano praktyczny panel słoneczny. Energia słoneczna pozostawała w fazie badań i rozwoju przez kilka dekad.

Przenieśmy się do 1973 r. — szoki naftowe spowodowały gwałtowny wzrost cen benzyny i ropy naftowej, co rozprzestrzeniło niepokój o przyszłość energetyczną Stanów Zjednoczonych. Przywódcy USA byli coraz bardziej ciekawi alternatywnych, krajowych źródeł energii, które zmniejszyłyby zależność od zagranicznej ropy naftowej.

W połączeniu z rosnącą presją ze strony ekologów, lata 70. przyniosły namacalne wsparcie federalne dla energii odnawialnej. Aby zachęcić do jej rozwoju, Kongres uchwalił w 1978 r. ustawę o podatku energetycznym, aby zapewnić ulgi podatkowe dla domów z panelami słonecznymi i sfinansować rozwój dużych turbin wiatrowych. Energia słoneczna nie była jeszcze wystarczająco opłacalna, aby wystartować, ale turbiny wiatrowe odnotowały pewne skromne zyski w postępowych stanach.

W ciągu kolejnych dekad udział energii elektrycznej wytwarzanej z wiatru w USA wzrósł z mniej niż 1% w 1990 r. do około 8,4% w 2020 r. Udział energii słonecznej w całkowitej produkcji energii elektrycznej na skalę przemysłową w USA wzrósł z 0,1% w 1990 r. do około 2,5% w 2020 r.

W 2022 roku nowoczesne panele słoneczne są instalowane na dachu lub na ziemi, aby przekształcać światło słoneczne w energię. Panele słoneczne składają się z ogniwa fotowoltaiczne (lub ogniwa słoneczne) wykorzystujące półprzewodzący materiał krzemowy do wytwarzania prądu elektrycznego. Prąd wytwarzany przez panele to prąd stały (DC), który jest przekształcany przez falownik w prąd przemienny, którego używamy do zasilania naszych domów.

Ten najlepsze panele słoneczne obecnie średnia moc wynosi od 250 do 400 watów, a najbardziej wydajne panele słoneczne osiągają poziom wydajności około 20%, co oznacza, że 20% energii, która uderza w panel, jest zamieniane na energię elektryczną. Typowy zestaw paneli słonecznych składa się z 10 do 30 paneli słonecznych (lub więcej), przy czym średnio około 20 wystarczy do zasilania amerykańskiego gospodarstwa domowego.

Średnia koszt instalacji solarnej wynosi od 20 000 do 40 000 dolarów, w zależności od złożoności instalacji, lokalizacji oraz wielkości i zapotrzebowania na energię w domu. Jest to wysoka bariera wejścia i pozostaje jednym z największych wyzwań dla rozwoju energii słonecznej. Jednak dla tych, którzy mogą sobie pozwolić na początkowy koszt lub zaciągnięcie pożyczki na finansowanie energii słonecznej, energia słoneczna zapewnia dziesięciolecia oszczędności energii i może przekroczyć nawet 50 000 dolarów oszczędności na całe życie w odpowiedniej lokalizacji.

Większość domów z energią słoneczną pozostanie podłączona do sieci, co oznacza, że nie stracisz połączenia z lokalnym dostawcą energii. Jednak energia słoneczna poza siecią może być używana w zastosowaniach na małą skalę.

Instalacje fotowoltaiczne nie tylko pomagają właścicielom domów ograniczyć zużycie energii elektrycznej, ale także zmniejszają zależność od paliw kopalnych i usług komunalnych, co przynosi szereg korzyści osobistych i społecznych.

Turbiny wiatrowe mogą być również wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej. Zamiast wykorzystywać efekt fotowoltaiczny, łopatki turbin wiatrowych obracają się, aby obrócić wewnętrzny wirnik. Wirnik wysyła energię kinetyczną do generatora, który zamienia ją na prąd przemienny, podobnie jak inwerter w układzie słonecznym. Podobnie jak energia słoneczna, energia wiatrowa może być podłączona do sieci lub powstała energia może być magazynowana w akumulatorze.

W przeciwieństwie do paneli słonecznych, w świecie turbin wiatrowych im większe tym lepsze, ponieważ siła wiatru zazwyczaj wzrasta wraz ze wzrostem wysokości.

Według Biura ds. Efektywności Energetycznej i Energii Odnawialnej wysokość piasty turbin wiatrowych na lądzie wzrosła o 59% od 1998 r., osiągając około 295 stóp w 2020 r. (mniej więcej tyle samo, co Statua Wolności). A wysokość piasty turbin morskich w USA ma być jeszcze wyższa. Ponieważ turbiny są tak duże, lokalne przepisy strefowe zwykle stanowią wyzwanie dla instalacji wiatrowych na obszarach mieszkalnych.

Ta zależność od rozmiaru w największym stopniu odróżnia energię wiatru od energii słonecznej. Energia wiatru zajmuje o wiele więcej miejsca, aby być najbardziej efektywną, w związku z czym większość turbin wiatrowych jest wykorzystywana na skalę komercyjną lub przemysłową, a nie mieszkaniową. Jednak turbiny wiatrowe wykorzystują około 50% energii, która przez nie przechodzi, w porównaniu z 20% wydajnością najlepszych paneli słonecznych do użytku domowego. I w przeciwieństwie do paneli słonecznych, turbiny wiatrowe mogą wytwarzać energię o każdej porze dnia, co czyni je bardzo efektywnymi, gdy są prawidłowo wdrożone.

Podsumowując, lokalizacja jest kluczowa dla wiatru jako źródła energii. Turbiny wiatrowe najlepiej działają na dużych obszarach lądu bez drzew, budynków lub innych przeszkód. Stany takie jak Teksas, Oklahoma, Iowa, Kansas i Illinois są liderami w kraju w dziedzinie energii wiatrowej, a stany nadmorskie, takie jak Wirginia, Massachusetts i New Jersey, zainwestowały dużo w morską energię wiatrową, obiecującą ścieżkę wzrostu.

Chociaż droga była wyboista ze względu na ograniczone łańcuchy dostaw i inflację, koszt energii odnawialnej technologie są bliskie najniższego poziomu w historii, przyćmiewając tradycyjne źródła, takie jak węgiel i gaz ziemny. Instalacje słoneczne i wiatrowe nadal rosną wykładniczo, a postęp technologiczny i niskie koszty sprawiły, że czyste źródła energii w gospodarstwach domowych są niezwykle pożądane.

Mówiąc ogólnie, instalacje wiatrowe są w prawie każdym przypadku wykorzystywane na skalę komercyjną lub przemysłową, podczas gdy energia słoneczna udowodniła swoją wartość na rynku mieszkaniowym. Przyjrzyjmy się największym zaletom i wadom każdej z nich.

Jak wspomniano, instalacje paneli słonecznych oferują ogromne możliwości jako źródło energii na skalę mieszkaniową. Oto główne powody, dla których:

Energia wiatrowa jest natomiast o wiele bardziej praktyczna w skali przemysłowej.

Energia wiatrowa obecnie przewyższa energię słoneczną, jeśli chodzi o ogólny udział w wytwarzanej energii elektrycznej. Dla właścicieli domów energia słoneczna jest o wiele bardziej praktyczną opcją.

Tak naprawdę jednak wszystko sprowadza się do lokalizacji. W świecie energii nie ma uniwersalnego rozwiązania. Inteligencja to zdolność gatunku do harmonijnego życia w swoim środowisku, wykorzystując źródła energii najbardziej logiczne dla danego regionu. Nigdy nie spodziewalibyśmy się, że energia słoneczna prześcignie źródło energii, takie jak energia wodna, w regionach takich jak Pacyficzny Północny Zachód. Podobnie jak nie spodziewalibyśmy się, że energia wiatrowa rozwinie się w gęsto zaludnionych obszarach miejskich, takich jak Nowy Jork.

Przyszłość energii jest zdecentralizowana — taka, w której energia jest wytwarzana i zużywana lokalnie. Dla właścicieli domów, którzy chcą dokonać namacalnych zmian w swoim życiu, aby pracować nad bardziej zrównoważoną przyszłością, energia słoneczna oferuje wspaniałą okazję do zrobienia różnicy. Energia wiatrowa może nie przedstawiać takich samych możliwości dla domów, ale z pewnością będzie ogromną częścią współpracy odnawialnych źródeł energii w wysiłkach na rzecz osiągnięcia przyszłości z zerową emisją dwutlenku węgla netto.