Energia Sło

ń

ca

Andrzej Jurkiewicz

Energia „za darmo”

Czy wiecie,

ż

e:

46% energii sło

ń

ca to fale o długo

ś

ci 0,35-

0,75

η

m a wi

ę

c

ś

wiatła widzialnego

47% energii to emisja w zakresie

ś

wiatła

„ciepłego” czyli podczerwonego

7% to ultrafiolet

Reszta (nieco ponad 0%) to pozostałe, do

pomini

ę

cia

Moc promieniowania Sło

ń

ca: 170*10^9 MW.

Jest to 1,5 * 10^15 MWh w ci

ą

gu roku.

Rocznie dla cywilizacji potrzebujemy:

300 * 10^9 MWh = 2 godziny „

ś

wiecenia” Sło

ń

ca

Ś

redni strumie

ń

energii słonecznej dostarczanej do

zewn

ę

trznej warstwy atmosfery i przeliczonej na 1m2

powierzchni Ziemi, wynosi:

1367 W/m2 nosi nazw

ę

stałej słonecznej

Od 1m do 3 km

Fale radiowe UKF, FM, AM

Od 1mm do 1m

Mikrofale

Od 780 nm do 1mm (10

6

nm)

Promieniowanie optyczne IR
(podczerwień) – 47%
promieniowania

Od 380 nm do 780 nm

Ś

wiatło widzialne

- 46% promieniowania

Od 100 nm do 380 nm

Promieniowanie optyczne UV
(ultrafiolet) – 7% promieniowania

od 10

-3

nm do 100 nm

Promieniowanie rentgenowskie

do 10

-3

nm

Promieniowanie gamma

Zasoby energii słonecznej w Polsce

W promieniowaniu s

W promieniowaniu s

ł

ł

onecznym docieraj

onecznym docieraj

ą

ą

cym do

cym do

powierzchni Ziemi wyr

powierzchni Ziemi wyr

ó

ó

ż

ż

nia si

nia si

ę

ę

trzy sk

trzy sk

ł

ł

adowe

adowe

promieniowania:

promieniowania:

•

•

bezpo

bezpo

ś

ś

rednie pochodzi od widocznej tarczy

rednie pochodzi od widocznej tarczy

s

s

ł

ł

onecznej,

onecznej,

•

•

rozproszone powstaje w wyniku wielokrotnego

rozproszone powstaje w wyniku wielokrotnego

za

za

ł

ł

amania na sk

amania na sk

ł

ł

adnikach atmosfery,

adnikach atmosfery,

•

•

odbite powstaje w skutek odbi

odbite powstaje w skutek odbi

ć

ć

od element

od element

ó

ó

w

w

krajobrazu i otoczenia.

krajobrazu i otoczenia.

Zasada działania kolektora słonecznego.

Kolektory s

Kolektory s

ł

ł

oneczne s

oneczne s

ł

ł

u

u

żą

żą

do odbioru energii

do odbioru energii

cieplnej promieniowania s

cieplnej promieniowania s

ł

ł

onecznego i

onecznego i

przekazywania jej poprzez tzw. czynnik grzewczy i

przekazywania jej poprzez tzw. czynnik grzewczy i

wymiennik ciep

wymiennik ciep

ł

ł

a znajduj

a znajduj

ą

ą

cy si

cy si

ę

ę

w zbiorniku

w zbiorniku

(bojlerze) do realizacji cel

(bojlerze) do realizacji cel

ó

ó

w u

w u

ż

ż

ytkowych, np.

ytkowych, np.

ogrzewania:

ogrzewania:

•

•

pomieszcze

pomieszcze

ń

ń

,

,

•

•

basen

basen

ó

ó

w k

w k

ą

ą

pielowych,

pielowych,

•

•

ciep

ciep

ł

ł

ej wody u

ej wody u

ż

ż

ytkowej.

ytkowej.

Pró

ż

niowy czy płaski

1500 zł/m2

2000 zł/m2

cena

Musi si

ę

nagrza

ć

Od razu

start

wspólne

rozdzielone

obiegi

Cała szyba

1 rura

naprawa

70%

85%

sprawno

ść

Wełna mineralna

pró

ż

nia

izolacja

Kolektor płaski

Kolektor pró

ż

niowy

Parametr

Zestaw na 4-6 osób (10.000 zł)

• Pró

ż

niowe kolektory

słoneczne rurowe
(30rur),

• Sterownik solarny

• Zbiorniki 300 litrów z

podwójn

ą

w

ęż

ownic

ą

i

grzałk

ą

elektryczn

ą

1,5

kW,

• Płyn solarny na bazie

glikolu propylenowego
około 20 litrów

Typowy kolektor słoneczny do przygotowania

ciepłej wody u

ż

ytkowej

1

3

2

4

6

7

5

8

Efektywno

ść

kolektora słonecznego

•

•

wysoki wsp

wysoki wsp

ó

ó

ł

ł

czynnik absorpcji kr

czynnik absorpcji kr

ó

ó

tkofalowego

tkofalowego

promieniowania s

promieniowania s

ł

ł

onecznego

onecznego

λ

λ

= ok. 0,95

= ok. 0,95

•

•

wsp

wsp

ó

ó

ł

ł

czynnik emisji, kt

czynnik emisji, kt

ó

ó

ry w jak najmniejszy

ry w jak najmniejszy

np

np

.

.

ε

ε

= 0,1.

= 0,1.

•

•

sprawno

sprawno

ść

ść

kolektor

kolektor

ó

ó

w mo

w mo

ż

ż

e si

e si

ę

ę

ga

ga

ć

ć

nawet 85 %

nawet 85 %

ale r

ale r

ó

ó

wnie dobrze mo

wnie dobrze mo

ż

ż

e wynosi

e wynosi

ć

ć

10%

10%

(

(

ś

ś

redniorocznie ok. 50%)

redniorocznie ok. 50%)

Zalety kolektora słonecznego:

•

•

og

og

ó

ó

lnodost

lnodost

ę

ę

pna energia s

pna energia s

ł

ł

oneczna

oneczna

•

•

nieszkodliwy dla

nieszkodliwy dla

ś

ś

rodowiska naturalnego

rodowiska naturalnego

•

•

wysoka sprawno

wysoka sprawno

ść

ść

energetyczna

energetyczna

•

•

oszcz

oszcz

ę

ę

dno

dno

ść

ść

tradycyjnych no

tradycyjnych no

ś

ś

nik

nik

ó

ó

w energii, dla potrzeb ciep

w energii, dla potrzeb ciep

ł

ł

ej

ej

wody u

wody u

ż

ż

ytkowej rz

ytkowej rz

ę

ę

du 65% w skali roku

du 65% w skali roku

•

•

oszcz

oszcz

ę

ę

dno

dno

ść

ść

przy podgrzewaniu wody w otwartym basenie

przy podgrzewaniu wody w otwartym basenie

k

k

ą

ą

pielowym rz

pielowym rz

ę

ę

du 90% w okresie letnim, powoduj

du 90% w okresie letnim, powoduj

ą

ą

cym wyd

cym wyd

ł

ł

u

u

ż

ż

enie

enie

okresu u

okresu u

ż

ż

ytkowania basenu o ok. 4 miesi

ytkowania basenu o ok. 4 miesi

ą

ą

ce

ce

•

•

niewielkie zu

niewielkie zu

ż

ż

ycie pr

ycie pr

ą

ą

du przez uk

du przez uk

ł

ł

ad regulacyjno

ad regulacyjno

-

-

zabezpieczaj

zabezpieczaj

ą

ą

cy

cy

•

•

automatyczna regulacja bez ingerencji cz

automatyczna regulacja bez ingerencji cz

ł

ł

owiek

owiek

•

•

zwi

zwi

ę

ę

kszenie sprawno

kszenie sprawno

ś

ś

ci poprzez ewentualne zastosowanie

ci poprzez ewentualne zastosowanie

obrotowej konstrukcji kolektora

obrotowej konstrukcji kolektora

•

mo

mo

ż

ż

liwo

liwo

ść

ść

najefektywniejszego wykorzystania

najefektywniejszego wykorzystania

w miesi

w miesi

ą

ą

cach kwiecie

cach kwiecie

ń

ń

-

-

wrzesie

wrzesie

ń

ń

•

•

ni

ni

ż

ż

sza temperatura wody w miesi

sza temperatura wody w miesi

ą

ą

cach

cach

pa

pa

ź

ź

dziernik

dziernik

-

-

marzec oraz podczas dni

marzec oraz podczas dni

pochmurnych

pochmurnych

•

•

stosunkowo wysokie koszty inwestycji

stosunkowo wysokie koszty inwestycji

Wady kolektora słonecznego

Dane charaktrystyczne

• Wydajno

ść

cieplna – MJ/m2 (kWh/m2)

(roczna, miesi

ę

czna, dobowa)

- Stopie

ń

pokrycia zapotrzebowania (SPZ)

% osi

ą

gni

ę

tych oszcz

ę

dno

ś

ci

- Sprawno

ść

konwersji energii słonecznej w

energi

ę

ciepln

ą

- Pow. kolektora/obj. zbiornika (m2/dm3)

Cwu 40 czy 55 (5m2)

500 do 560 kWh/m2

69%

30

47

62

90

99

95

98

96

86

74

56

12

10,1GJ

302

428

612

1071

1207

1005

998

1249

1182

1110

684

213

S

XII

XI

X

IX

VIII

VII

VI

V

IV

III

II

I