Energia słoneczna

1. Energia  Słońca

Słońce to największe, najbardziej wydajne oraz nieograniczone czynnikami przestrzennymi i czasowymi - źródło energii. Do powierzchni kuli ziemskiej dociera średnio poniżej 50% energii słonecznej, co zostało zobrazowane na poniższym rysunku. Słońce dostarcza do naszej planety w czasie 30 minut więcej energii, niż wynosi jej zapotrzebowanie całoroczne dla ogółu populacji ludzkiej.

 

 http://www.art-gaz.com.pl

 

Natężenie promieniowania słonecznego, docierającego do powierzchni Ziemi zależy od:

  • szerokości geograficznej,
  • pory dnia,
  • pory roku,
  • wysokości Słońca nad horyzontem,
  • stanu zanieczyszczenia środowiska,
  • usytuowania.

 

Całkowite promieniowanie słoneczne, które pada na powierzchnie poziome, charekteryzuje się  strukturą, składającą się z promieniowania:

  • bezpośredniego,
  • rozproszonego,
  • odbitego.

 

 

 http://www.sun-eko.eu

 

2. Potencjał promieniowania słonecznego w Polsce

Usłonecznienie- jest to średnia roczna ilość godzin, podczas której promienie słoneczne padają bezpośrednio na powierzchnię Ziemi. Dla Polski usłonecznienie roczne wynisi około 18%, czyli 1600 godzin. 

 

 

 http://www.biawar.pl

 

Nasłonecznienie- ilość energii słonecznej, padjącej na określoną płaszczyznę w określonym czasie. Jest to najistotniejszy parametr z punktu widzenia wykorzystania energii słonecznej w kolektorach płaskich. W Polsce ilość promieniowania słonecznego padającego na płaszczyznę, wynosi od 950 do 1250 kWh/m2.

 

 

 http://www.domtest.pl

 

3. Kolektory słoneczne i ogniwa fotowoltaiczne

Kolektory słoneczne i ogniwa fotowoltaiczne często są ze sobą mylone. Być może jest to związane z niemal identycznym wyglądem zewnętrznym tych urządzeń. Różnią się one jednak zasadniczo sposobem konwersji energii oraz zasadą działania.

Zadaniem kolektorów słonecznych jest wykorzystanie energii słońca przede wszystkim do ogrzewania wody użytkowej, natomiast zadaniem ogniw fotowoltaicznych jest przekształcenie promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Poniżej, omówiono pokrótce budowę oraz zasadę działania tych urządzeń.

 

3.1. Kolektory słoneczne

Kolektory słoneczne w celu wytworzenia ciepła, wykorzystują konwersję fototermiczną. Konwersja fototermiczna polaga na bezpośredniej zamianie energii słonecznej, która zasila dany wymiennik ciepła - na energię cieplną.

 

Podział kolektorów

Kolektory słoneczne możemy podzielić ogólnie na:

  • płaskie (cieczowe, gazowe lub dwufazowe),
  • płaskie próżniowe,
  • próżniowo - rurowe,
  • skupiające,
  • specjalne.

 

Zasada działania

Kolektory słoneczne działają w następujący sposób: promienie słoneczne padające na powierzchnię kolektora zostają wchłonięte przez absorber. Następnie następuje ich konwersja na ciepło. Wytworzone ciepło nagrzewa rurki absorbera, w których znajduje się niezamarzająca ciecz, odprowadzająca ciepło do wymiennika ciepła.

 

 

 http://www.kolektory.krakow.pl

 

Budowa kolektora słonecznego płaskiego

Głównymi elementami kolektora słonecznego, który wykorzystuje konwersję fototermiczną są:

  • szyba pryzmatyczna z obramowaniem- jest ona wykonana ze szkła hartowanego, charakteryzującego się niską zawartością tlenku żelaza oraz wysoką przepuszczalnością promieniowania słonecznego;
  • absorber- stanowi go czarna płyta powierzchni, wykonana z metalu o wysokiej przewodności cieplnej (np. z miedzi), pokryta związkami czarnego chromu (lub związkami aluminium),do płyty przymocowane są miedziane rurki, przez które przepływa czynnik grzewczy;
  • izolacja- jest to zwykle wełna mineralna, izolacja ma na celu zapobieganie oddawaniu zgromadzonego ciepła;
  • obudowa- pełni funkcję uszczelniającą, najczęściej obudowa wykonana jest z aluminium, lub z włókna szklanego.

 

 

 http://www.jul-bud.eu

Sprawność kolektora

Sprawność kolektorów jest bardzo istotnym parametrem. Od niej zależy właściwy dobór instalacji solarnej, odpowiedni do naszej strefy klimatycznej. Sprawność kolektora definiujemy jako - stosunek energii odebranej przez czynnik roboczy do ilosci docierającego do powierzchni kolektora promieniowania słonecznego. Maksymalna sprawność kolektora słonecznego wynosi 80%.

Podczas zimy znacznie spada sprawność kolektorów słonecznych płaskich. W naszej strefie klimatycznej znacznie lepszym rozwiązaniem byłoby zastosowanie kolektora rurowego, ponieważ nie jest on wrażliwy na znaczne różnice temperaturu między otoczeniem a czynnikiem roboczym - co ma  miejsce w kolektorze płaskim.

Sprawność określamy wzorem:  

 

 η=m*Cp*(t2 - t1)/A*H

 gdzie:

H - natężenie promieniowania słonecznego [W/m2],

A - powierzchnia absorpcyjna kolektora [m2],

m - masowe natężenie przepływu czynnika roboczego [kg/s],

Cp - ciepło właściwe czynnika [J/(kg*K)],

t1 oraz t2 - temperatury czynnika roboczego na wlocie i wylocie z kolektota [°C].

 

3.2. Ogniwa fotowoltaiczne

Ogniwo fotowoltaiczne to znakomity sposób na czystą a przy tym darmową energię elektryczną. Ogniwa fotowoltaiczne, są nazywane również panelami słonecznymi lub bateriami słonecznymi.

Ogniwa fotowoltaiczne w celu wytworzenia energii elektrycznej, wykorzystują konwersję fotowoltaiczną. Konwersja fotowoltaiczna polega na bezpośredniej zamianie energii pochodzącej z promieniowania słonecznego na energię elektryczną.Tak pozyskana energia może być wykorzystana do napędzania urządzeń elektrycznych, bądź odprowadzona bezpośrednio do sieci elektrycznej.

 

 

 http://optoelektronika.pl

Podział ogniw fotowoltaicznych

Ogniwa fotowoltaiczne możemy podzielić na ogniwa:

  • pierwszej generacji (ogniwa z krzemu monokrystalicznego, polikrystalicznego lub amorficznego);
  • drugiej generacji ( ogniwa z krzemu mikrokrystalicznego, ogniwa organiczne z polimerów,  ogniwa z tellurku kadmu oraz ogniwa z mieszaniny miedzi, indu, galu i selenu);
  • ogniwa trzeciej generacji (obecnie w fazie laboratoryjnej).

 

Zasada działania i budowa ogniwa fotowoltaicznego

Ogniwo fotowoltaiczne składa się z krzemowej płytki półprzewodnika ze złączem p-n. W tak zbudowanej strukturze występuje pole elektryczne. Kiedy na ogniwo pada promieniowanie słoneczne, następuje przemieszczenie się elektronów do obszaru n, a nośniki ładunku przemieszczają się do obszaru p. Na skutek tego zjawiska powstaje napięcie. Po podłączeniu urządzenia, które pobiera energię elektryczną, zachodzi przepływ prądu.

 

 http://www.soltec.pl

 

3.3. Dofinansowanie na zakup i montaż kolektorów słonecznych

Dnia 7. czerwca 2010 roku, Zarząd Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej podpisał umowy z sześcioma bankami; urochamiając program dopłat do kredytów bankowych na zakup i instalację kolektorów słonecznych. W ten sposób możliwe jest uzyskanie przez osoby fizyczne i  wspólnoty mieszkaniowe nie podłączone do sieci ciepłowniczej - 45% dopłat na zakup i montaż kolektorów.

Inwestorzy mogą liczyć na dofinansowanie zakupu nie tylko samych kolektorów słonecznych, ale i aparatury niezbędnej do ich prawidłowego funkcjonowania, czyli:

  • sporządzenie projektu budowlano - wykonawczego,
  • zakup nowego zasobnika wodnego, automatyki, aparatury pomiarowej i instalacji oraz ciepłomierza;
  • montaż zestawu.

 

Lista banków, które przystąpiły do programu:

  • Bank Ochrony Środowiska S.A.
  • Bank Polskiej Spółdzielczości S.A. oraz zrzeszone Banki Spółdzielcze,
  • Gospodarczy Bank Wielkopolski S.A. oraz zrzeszone Banki Spółdzielcze,
  • Mazowiecki Bank Regionalny S.A. oraz zrzeszone Banki Spółdzielcze,
  • Krakowski Bank Spółdzielczy,
  • Warszawski Bank Spółdzielczy.
źródło: K. Lapinski, Praca mgr. "Wykorzystanie metanolu jako paliwa, oraz do produkcji energii elektrycznej za pomocą ogniwa paliwowego typu DMFC" 2011

Statystyki strony:

Dzisiaj: 351
Wczoraj: 521
Obecny miesiąc: 5211
Poprzedni miesiąc:
Obecny rok: 5211
Poprzedni rok: 54363

Wszystkich wizyt: 5212