Energia słoneczna, pozyskiwanie i zastosowanie.

Słońce



Jest jedną z miliarda gwiazd. Składa się w

74% z wodoru, 25% helu i 1% innych
pierwiastków. Słońce to kula plazmy.



Energia słoneczna docierająca

  na Ziemię w ciągu 40 minut
  pokryłaby zapotrzebowanie
  całoroczne człowieka.

Promieniowanie

słoneczne



Około  30%  promieniowania  słonecznego
dochodzącego  do  naszej  planety  jest
odbijanie  przez  atmosferę,  20%  jest
przez  nią    pochłaniane,  a  tylko  50%
energii dociera do powierzchni.



Już 400 lat p.n.e., Grecy wykorzystywali
promienie słoneczne, skupione w szklanej
kuli wypełnionej wodą, do rozniecania
ognia.

Chińczycy

200

lat

p.n.e.,

wykorzystywali zakrzywione zwierciadła
do skupienia promieni słonecznych.

Energia

Słoneczna

Powszechnie znane są dwie,
podstawowe możliwości
wykorzystania energii słonecznej, a
mianowicie przetwarzanie energii
promieniowania słonecznego na
ciepło lub na energię elektryczną.
Możliwości wykorzystania energii
promieniowania słonecznego,
dzięki zaawansowanej technice są
dziś znacznie szersze. Nowoczesne
rozwiązania oparte na
pozyskiwaniu energii ze Słońca są
bardzo rozmaite i wykorzystywanie
w różnym stopniu w różnych
częściach świata.

Energia słoneczna

najbezpieczniejszym źródłem energii!

Paliwa naturalne, takie jak na przykład węgiel, czy ropa
naftowa, przy takim samym użyciu wyczerpią się w
następnym stuleciu.
Elektrownie jądrowe, które mogłyby się wydawać dobrą
alternatywą, jednak wiąże się z nimi pewne ryzyko i problem
z utylizacją odpadów.
Ze wszystkich źródeł energii, energia słoneczna wydaje się
być najbezpieczniejszą.
Zastąpienie energii z paliw naturalnych energią słoneczną
pozwala zmniejszyć emisję tlenków węgla od 0,56 do 1,1 kg
na każdą kilowatogodzinę, a także, w zależności od jakości
paliwa, również odpowiednie ilości tlenków siarki i azotu.

Wykorzystanie energii

słonecznej w Polsce

Wykorzystanie energii słonecznej w Polsce jest oceniane
jako najsłabsze ze wszystkich źródeł odnawialnych.
Wskazuje się na możliwość stosowania technologii
słonecznej jedynie do ogrzewania budynków w okresie
przejściowym (wiosna, jesień) bądź do dodatkowego
dogrzewania ich zimą, a także do ogrzewania wody
użytkowej.
Nie ma natomiast odpowiednich warunków, jak twierdzą
specjaliści z Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej,
do budowy elektrowni słonecznych, heliociepłowni i
pieców słonecznych.

Ciekawost

Energia słoneczna ze względu na swoją
dostępność znajduje zastosowanie w
przeróżnych dziedzinach życia. Przykładem jest
choćby zastosowanie promieniowania
słonecznego do gotowania potraw. Mowa tu o
specyficznej kuchence, która ciepło do
gotowania potraw czerpie ze słońca. Składa się
ona z pojemnika z absorberem, szklanej płyty
oraz płyt skupiających promienie na absorberze.
W ciepłych i słonecznych rejonach świata
kuchenka ta ogrzewa się przeciętnie do 155ºC,
co pozwala na zagotowanie wody w czasie około
58 minut.

Zalety i wady energii

słonecznej.

ZALETY

WADY



brak emisji zanieczyszczeń
atmosferycznych i gazów
cieplarnianych



łatwe utrzymanie/ konserwacja
urządzeń



możliwość wykorzystania w
gospodarstwach oddalonych
od innych źródeł energii



bezpłatne źródło energii



mniejsze zużycie paliw
naturalnych



ogniwa fotowoltaiczne budowane
są z użyciem szkodliwych
substancji



ustawione ogniwa zajmują dużą
powierzchnię



Duże uzależnienie od szerokości
geograficznej, pogody i pory roku.



działanie ogniwa 10-25-lat, 15-20
lat solary, (krótkotrwałe)



brak możliwości kumulacji energii



Skumulowany proces wytworzenia

Budowa kolektora

Kolektor słoneczny jest urządzeniem wysokowydajnym,
stosowanym, by przetworzyć energię słoneczną w
niskopotencjalne ciepło, czyli na energię, ta może być
wprost wykorzystana przez człowieka. Kolektory używane są
do podgrzewania wody użytkowej. Wypromieniowana
energia słoneczna przenika przez specjalne, dobrze
przepuszczalne szkło i jest pochłaniana przez
wysokowydajną warstwę rozdzielczą na podkładzie
aluminiowym. Z powierzchni absorbcyjnej kolektora ciepło
przedostaje się do rury miedzianej czy aluminiowej w
kształcie litery "S", a z niej dalej, do cieczy, która przenosi
ciepło rurami zbiorczymi do wyjścia kolektora. Wszystkie
części funkcyjne kolektora są umieszczone pomiędzy
zabezpieczającym hartowanym szkłem przykrywającym i
wanną aluminiową wypełnioną dobrze izolującym
materiałem.

Energia słoneczna jest:
•Najczystsza,
•Dostępna wszędzie,
•Darmowa,
•Dająca wykorzystać się w łatwy sposób przez
każdego z nas.

W ciągu ostatnich stuleci zużycie energii jest

tak ogromne, że skutki tego możemy odczuć

już dziś. Zmiany klimatu mogą być bardzo

dotkliwe dla naszych potomków.

Wykorzystując energię słoneczną możemy

temu zaradzić. Jest ona bowiem czysta,

ekologiczna, łatwo dostępna, a przede

wszystkim za darmo.

Sprawność kolektorów

Ilość energii, która dociera do powierzchni ziemi w
słoneczny letni dzień w godzinach południowych to
1000W/m

, czyli przyjmując powierzchnie kolektora

2 m

otrzymujemy moc użyteczną ok. 2KWh, ale

należy zaznaczyć, że jest to ilość, gdy kolektor oraz
instalacja pracuje ze 100% sprawnością. Wiadomo,
że nie jest to możliwe, ale dzięki najnowszej
technologii dostępnej obecnie na rynku dzięki
wysokiej warstwie absorbcyjnej tracimy tylko 5 %
energii na skutek emisji promieniowania cieplnego.
Warstwa ta zapewnia więc maksymalne uzyski
energetyczne sięgające sprawności 95%.

Ogrzewanie domów



Wszystkie domy są ogrzewane przez słońce , ale

tylko niektóre są skonstruowane w taki sposób,
aby uzyskać jak najwięcej energii cieplnej.
Umożliwia to znaczną redukcję zapotrzebowania
energii. W takich domach duże okna projektuje
się od strony najbardziej nasłonecznionej, a
małe od przeciwnej. W niektórych rozwiązaniach
stosuje się zasłony izolujące ciepło, które
zamykane na noc nie pozwalają na ucieczkę
ciepła nagromadzonego w dzień. Takie
rozwiązanie jest tzw

systemem pasywnym.

Ogniwa fotowoltaniczne



to element półprzewodnikowy, w którym następuje
przemiana (konwersja) energii promieniowania
słonecznego (światła) w energię elektryczną w
wyniku zjawiska fotowoltaicznego, czyli poprzez
wykorzystanie półprzewodnikowego złącza typu p-n,
w którym pod wpływem fotonów o energii większej,
niż szerokość przerwy
energetycznej półprzewodnika , elektrony
przemieszczają się do obszaru n, a dziury (nośniki
ładunku) do obszaru p. Takie przemieszczenie
ładunków elektrycznych powoduje pojawienie się
różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego.

Zastosowanie



jako źródła energii elektrycznej w elektrowniach
słonecznych, kalkulatorach, zegarkach, samochodach
z napędem hybrydowym,



w automatyce jako czujniki fotoelektryczne i fotodetektory
w fotometrii



karawaning - w postaci paneli na dachu wozu
kempingowego są w stanie doładowywać akumulator
samochodu na postoju przy używaniu różnych odbiorników
energii jak telewizory przenośne itp.



żeglarstwo - ogólnie stosowane do doładowywania
akumulatora jachtu - bardzo istotne w związku z
wymogiem posiadania radia (krótkofalówki) na pokładzie
jachtów pełnomorskich

Ciekawostki



W 1981 r. słoneczny samolot Solar Challenger

przeleciał nad kanałem La Manche,
wykorzystując jako źródło zasilania tylko
energię słoneczną. Skrzydła tego samolotu
pokryte były bateriami słonecznymi, które
zasilały silnik elektryczny.



Na Florydzie, w Stanach Zjednoczonych,

publiczne automaty telefoniczne są zasilane
przez baterie słoneczne montowane na
chroniącym je dachu.

Możliwości wykorzystania fotoogniw są
bardzo duże, nie ograniczają się one
bowiem do zastosowań na dachach czy
fasadach budynków. Coraz częściej
możemy je spotkać jako źródło zasilania
sygnalizacji świetlnych czy znaków przy
polskich drogach. Popularność
zdobywają małe zestawy słoneczne
zasilające altanki ogrodowe. Są bardzo
uniwersalnym rozwiązaniem, gdy
występuje problem z doprowadzeniem
prądu do odległego miejsca
ogrodu/posiadłości. Dla osób szczególnie
dbających o swoją prywatność-
montujących monitoring, ciekawym
rozwiązaniem jest zastosowanie
fotoogniw jako źródła zasilania kamer
wraz z radiowym przekaźnikiem obrazu
zakładanych w odległej części posesji.
Firmy z branży IT powinno zainteresować
wykorzystanie baterii słonecznych jako
awaryjne źródło zasilania
serwerów/komputerów.

Zalety ogniw
fotowoltanicznych



przetwarzają one promieniowanie słoneczne
bezpośrednio na energię elektryczną, bez ubocznej
produkcji zanieczyszczeń, hałasu i innych czynników
negatywnie oddziaływujących na środowisko



na skutek braku części ruchomych nie ulegają
zużyciu, nie wymagają części zamiennych ani
konserwacji. Ich żywotność wynosi 20-30 lat, a
wydajność nie zmniejsza się wraz z upływem czasu



ogniwa przekształcają również rozproszoną część
promieniowania słonecznego padającego na ziemię,
działają więc także w dni pochmurne

Wady ogniw
fotowoltanicznych



stosunkowo wysokie zapotrzebowanie na

powierzchnię instalacyjną,



do budowy ogniw fotowoltaicznych używa się

pierwiastków toksycznych (kadm, arsen,
selen, tellur),



instalacja ogniw zajmuje rozległe obszary,



wysoki koszt instalacji

Przykładowe ogniwo

fotowoltaniczne

Zwrot z inwestycji: 54 miesięcy (?)

Średnia roczna

produkcja energii

[kWh]:

308.58 kWh

Dobowa produkcja

energii wiosna-lato

[Wh]:

1465 Wh dziennie

Sprawność inwertera: 0.15

• Powierzchnia ogniwa

[m2]:

1.64

Warstwa zewnętrzna: szkło hartowane 3,2mm

Napięcie nominalne

(wejściowe):

Napięcie pracy: 30

Max (dopuszczalny)

prąd ładowania [I]:

7.66

Napięcie wyjściowe do

odbiorników [V / Hz]:

Sugerowana

pojemność

akumulatorów:

92Ah

Wymiary (dł. x szer. x

wys.):

1650x992x50 mm

Waga: 20kg

Certyfikaty: CE, RoHS

Gwarancja: 25 lat

Cena ogniwa fotowoltanicznego
-1190zł.
Według producenta roczna
oszczędność - 250 zł

Document Outline