Akademia Górniczo­Hutnicza

im. S. Staszica w Krakowie

Wydział GGiOŚ

Kierunek Inżynieria Środowiska

OŹE­ Energia Słońca

Katarzyna Wójcicka

IŚ OŹE

Nr albumu 202706

 

 

Słońce

•

Słońce jest gwiazdą.

•

Ma około 5 mld lat.

•

Jego temperatura na 

powierzchni osiąga 5500°C, 

a w środku nawet 14 mln °C

•

Zbudowany z 74%  wodoru, 

25% helu, i niespełna 1% 

stanowią pierwiastki cięższe

•

Oddalony jest od Ziemi o ok 

150 mln km

•

Jak każda gwiazda ewoluuje­ 

za ok. 5 mld lat słońce się 

wypali­ zamieni się w 

czerwonego olbrzyma

•

Słońce dostarcza w naszej 

szerokości geograficznej 

średnio 2,7 kWh energii. 

Katarzyna Wójcicka

 

 

Rodzaje energii

Opracowano na podst. Encyklopedii Powszechnej PWN, Wydawnictwo Naukowe PWN SA oraz 

D. Halliday, R. Resnick,  FIZYKA, t. I i II, Wydanictwa Naukowe PWN, Warszawa 1996

 

 

Katarzyna Wójcicka

 

 

Energia pierwotna

• organiczne paliwa kopalne:
    (węgiel, ropa, gaz), 
• paliwo jądrowe, oraz

odnawialne źródła energii:
• energia słoneczna
• energia wodna
• energia wiatru
• energia pływów i fal morskich
• energia geotermalna
• energia biomasy 

Katarzyna Wójcicka

 

 

Energia końcowa

• przetworzona forma energii pierwotnej. 

Najwygodniejszą formą energii końcowej 

jest 

energia elektryczna, którą 

przetwarza się w 

energię użytkową: 

mechaniczną, świetlną i cieplną.

Katarzyna Wójcicka

 

 

Energię elektryczną produkujemy z:

Źródła konwencjonalne:

• paliwa stałe 

– węgiel kamienny 
– węgiel brunatny 
– torf 

• paliwa płynne 

– ropa naftowa 

• paliwa gazowe 

– gaz ziemny 

• paliwa nuklearne 

– uran 235 

 Źródła odnawialne:
• energia słoneczna
• energia wodna 
• energia wiatrowa
• biomasa
• energia pływów i fal 

morskich

• energia cieplna oceanów 

Katarzyna Wójcicka

 

 

Produkcja elektryczności w podziale 

na źródła energii

 

Na podstawie: http://ziemianarozdrozu.pl/artykul/1737/Prawdziwa­cena­wegla 

Katarzyna Wójcicka

 

 

Wady i zalety różnych źródeł 

energii

Katarzyna Wójcicka

 

 

Węgiel; Ropa naftowa; Gaz ziemny

ZALETY
Wykorzystują szeroko dostępne 

źródła energii. 

WADY

• Emisja zanieczyszczeń
• Zwiększają efekt cieplarniany,
• Powodują kwaśne deszcze 
• W razie katastrofy podczas 

transportu morskiego ropy 

naftowej następuje 

zanieczyszczenie wód oraz 

zniszczenie flory i fauny.

• Spośród wszystkich paliw 

kopalnych , najmniejsze 

zagrożenie dla środowiska 

stwarza gaz ziemny. 

• Źródła energii są nieodnawialne.

Katarzyna Wójcicka

 

 

Elektrownie jądrowe

ZALETY
• Otrzymuje się dużą ilość 

energii z małej ilości paliwa­ 1 

kg uranu równoważy 3000 ton 

węgla.

• Podczas normalnej 

eksploatacji są prawie zupełnie 

nieszkodliwe.

• Niskie koszty eksploatacji po 

uruchomieniu. 

WADY
• Jeśli elektrownia nie ma 

właściwych układów 

bezpieczeństwa, istnieje 

groźba skażeń w razie awarii.

• Problemy ze składowaniem 

wypalonego paliwa.

• Wysokie koszty budowy i 

rozbiórki elektrowni gdy 

zakończy już swoją 

działalność.

Katarzyna Wójcicka

 

 

Energia geotermiczna

ZALETY
• Czyste źródło energii.
• Zasoby energii 

występują w każdym 

miejscu na Ziemi

WADY
• Drogie instalacje.
• Problemy techniczne 

przy utrzymaniu 

urządzeń.

• Odpowiednie skały 

występują w niewielu 

miejscach na świecie.

• Uwalnia się radon i 

siarkowodór.

Katarzyna Wójcicka

 

 

Elektrownie wodne

ZALETY

• Czyste odnawialne źródło 

energii.

• Możliwość szybkiego 

zatrzymywania i 

uruchamiania elektrowni.

• Małe problemy przy 

utrzymywaniu i 

eksploatacji elektrowni.

• Sztuczne zbiorniki wodne 

gromadzą wodę, 

zmniejszając ryzyko 

powodzi.

WADY

• Zależność od opadów 

deszczu.

• Konieczność zalania 

dużych obszarów i 

przesiedlenia ludzi, co 

niszczy naturalne 

siedliska lądowych dla 

roślin i zwierząt.

• Lokalne zmiany 

klimatyczne.

Katarzyna Wójcicka

 

 

Energia wiatru

ZALETY
• brak zanieczyszczeń 

środowiska 

• energia wiatru jest 

darmowa 

• możliwość lokalizacji na 

nieużytkach i terenach 

zanieczyszczonych

WADY
• Wysokie koszty budowy i 

utrzymania.

• Ingerencja w krajobraz, 

instalacja wiatraków 

zajmuje rozległe obszary 

stracone dla rolnictwa..

• Hałas turbin.
• Zależność od wiatru.
• Zagrożenie dla ptactwa

Katarzyna Wójcicka

 

 

Energia pływów

ZALETY

• Czyste źródło 

odnawialnej energii.

• Niezawodne, 

ponieważ woda z 

przypływami podnosi 

się i opada regularnie 

dwa razy w ciągu 

doby. 

WADY
• Wysokie koszty 

budowy zapory.

• Wpływ na 

środowisko­mogą 

ulec zniszczeniu 

naturalne siedliska 

mieszkańców wód.

• Ograniczenia w ruchu 

statków 

Katarzyna Wójcicka

 

 

Energia z Biomasy

Zalety
• pewna dostaw surowca z kraju
• możliwość uzyskania dochodu 

przy nadprodukcji żywności 

• nowe miejsca pracy i 

aktywacja lokalnych 

społeczności (głównie na wsi) 

• zmniejszenie emisji CO2 z 

paliw nieodnawialnych, który

• bezpieczeństwo energetyczne

Wady
• ryzyko wprowadzenia 

monokultury w uprawie roślin 

• spalanie każdych paliw także 

biopaliw powoduje wydzielanie 

tlenków azotu (NOx) 

• spalanie biomasy zawierającej 

pestycydy, tworzyw sztuczne 

czy związki chloropochodne 

powoduje powstanie związków 

o toksycznym i rakotwórczym 

działaniu 

Katarzyna Wójcicka

 

 

Energia z Słońca

Zalety
• Bezpłatne źródło energii,
• Mniejsze zużycie paliw 

naturalnych,

• Ograniczenie emisji gazów 

cieplarnianych

• Duża dostępność 
• Przy wykorzystaniu lokalnym 

odpadają straty energii 

podczas transportu

• zmniejsza się zależność od 

dużych przedsiębiorstw 

energetycznych

.

Wady
• Wyprodukowanie jednego 

ogniwa jest drogie,

• 25­letnie działanie ogniwa,
• Brak możliwości kumulacji 

energii, 

• Nadwyżka energii w okresie 

letnim

• Skumulowany proces 

wytworzenia,

• Duże uzależnienie od 

promieniowania, pogody i pory 

roku.

Katarzyna Wójcicka

 

 

Energia z Słońca

Zastosowanie energii słonecznej

 

 

Promieniowanie słoneczne

•

Promieniowanie słoneczne jest to strumień energii 

emitowany przez Słońce równomiernie we 

wszystkich kierunkach.

•

Miarą wielkości promieniowania słonecznego 

docierającego ze słońca do ziemi jest tzw. stała 

słoneczna.

•

W promieniowaniu słonecznym docierającym do 

powierzchni Ziemi wyróżnia się trzy składowe 

promieniowania: 

­ bezpośrednie; pochodzi od widocznej tarczy 

słonecznej

­ rozproszone; powstaje w wyniku wielokrotnego 

załamania na składnikach atmosfery

­ odbite; powstaje w skutek odbić od elementów 

krajobrazu i otoczenia.

•

potencjał ekonomiczny kolektorów słonecznych w 

Polsce do produkcji ciepłej wody użytkowej wynosi 

24 PJ. 

•

Wielkość promieniowania słonecznego 

docierającego ze słońca do ziemi i wynosi 0,7 kW/

m2. Przyczyną tego są straty przesyłanej energii 

powstałe w wyniku:

        ­rozproszenia

­pochłaniania

­strat na kolektorze

Katarzyna Wójcicka

 

 

Energia Słoneczna

Promieniowanie słoneczne docierające do Ziemii jest 

podstawowym źródłem energii we wszystkich 

procesach fizycznych, chemicznych i biologicznych 

zachodzących na powierzchni, w atmosferze i w 

wodach. Rozróżnia się trzy rodzaje konwersji:

3. Konwersja fotowoltaiczna ( przetwarzanie 

bezpośrednio na energię elektryczną)

4. Konwersja fotochemiczna w tym fotobiochemiczna w 

szczególności fotosyntezę (przetwarzanie ma energię 

związaną z procesami chemicznymi)

5. Konwersja fototermiczna ( przetwarzanie na ciepło)

Katarzyna Wójcicka

 

 

Konwersja fototermiczna

•

• Pasywna:

•

Bezpośrednie wykorzystywanie 

promieni słonecznych bez zamiany 

energii słonecznej na inny rodzaj

•

energii. Np.:

•

_ do ogrzewania budynków

•

_ do chłodzenia budynków

•

_ do podgrzewania wody

•

_ suszenia płodów rolnych

•

W pasywnych systemach konwersji 

fototermicznej (w przeciwieństwie do 

aktywnych) nie dostarcza sie

•

energii z zewnątrz, wiec w takich 

układach nie mogą występować 

pompy, wentylatory itp. Systemy te

•

działają w oparciu o konwekcje 

swobodna.

•

• Aktywna:

•

Zamiana energii słonecznej na inna 

formę energii. Wykorzystują ja 

specjalnie skonstruowane

•

urządzenia (w przeciwieństwie do 

systemów pasywnych).

•

Systemy aktywnej konwersji energii 

słonecznej można podzielić na:

•

_ niskotemperaturowe (kolektory, 

stawy słoneczne)

•

_ wysokotemperaturowe (elektrownie 

słoneczne)

•

_ wspomagające (magazyny energii, 

pompy ciepła)

Katarzyna Wójcicka

 

 

Zastosowanie energii słonecznej

Wytwarzanie ciepła
• W hotelach i pensjonatach, ośrodkach 

wypoczynkowych, pola namiotowych

• W basenach i obiektach sportowych 

wykorzystywanych w lesie

• W zakładach przemysłowych 

zużywających duże ilości cieplej wody

• Zakładach kąpielowych, łaźniach
• W domach jednorodzinnych 

Katarzyna Wójcicka

 

 

Koszt uzyskania ciepła z różnych 

nośników

Katarzyna Wójcicka

 

 

Kolektory słoneczne

• próżniowo­rurowe 

(nazywane też 

próżniowymi, w których 

rolę izolacji spełniają 

próżniowe rury)

Kolektory można podzielić na:

• płaskie 

– gazowe
– cieczowe
– dwufazowe

• płaskie próżniowe

Urządzenia zbierające i przetwarzające energie 

promieniowania słonecznego na cieplna 

Katarzyna Wójcicka

 

 

Kolektor słoneczny to:

• Prosty i szybki montaż,

• Wysoka niezawodność i trwałość,

• Wszystkie materiały z możliwością 

przetworzenia (recyklingu),

• Brak konieczności zmian konstrukcji budynków,

• Zastosowanie materiałów najwyższej jakości,

• Montaż w kilka godzin dzięki specjalnej technice 

montażu,

• Odporność na uszkodzenia,

• Możliwość instalacji na każdym dachu

.

Katarzyna Wójcicka

 

 

Schemat 

Katarzyna Wójcicka

 

 

Instalacja do podgrzewania wody 

basenowej

• Instalacje solarna do podgrzewania wody w basenie w 

Polskich warunkach klimatycznych to idealne 

rozwiązanie dla posiadaczy basenów. Prawidłowo 

dobrana i zaprojektowana zasadniczo redukuje koszty 

ogrzewania wody basenowej w basenach zamkniętych. 

W przypadku basenów otwartych wydłuża okres 

użytkowania basenu nawet o kilka miesięcy. 

Do instalacji basenowej stosuje się specjalny wymiennik 

typu JAD, który rozdziela układ solarny z płynem 

niezamarzającym od układu wody przepływającej przez 

filtr, pompę i basen.

Instalacje basenową można, dzięki zamontowaniu 

dodatkowego zbiornika wykorzystać do ogrzewania 

ciepłej wody w domu jak i do wspomagania ogrzewania 

domu. 

Katarzyna Wójcicka

 

 

Schemat

Katarzyna Wójcicka

 

 

Montaż

• Na dachu płaskim lub 

na ziemi

• Na dachu skośnym

Katarzyna Wójcicka

 

 

Coraz powszechniejsze stosowanie 

kolektorów słonecznych wynika z:

• Spadku cen kolektorów słonecznych i osprzętu 

instalacji solarnych

• Stałego wzrostu cen energii konwencjonalnej
• Wszechstronność ich użycia (podgrzewanie 

wody użytkowej, wody basenowej, 

wspomaganie centralnego ogrzewania)

• Krótki czas zwrot inwestycji
• Coraz wyższa sprawność, trwałość i estetyka 

kolektorów

• Wspomaganie przez Państwo i UE

Katarzyna Wójcicka

 

 

Podsumowanie

• Ogólnodostępna energia słoneczna

• Ciepła woda bez rachunków i opłat

• Możliwość wspomożenia centralnego 

ogrzewania oraz innych instalacji grzewczych z 

pompami ciepła

• Długi czas eksploatacji

• System pracy­ „konwekcyjny” bez udziału pomp 

wymuszających obieg 

• Zwiększenie sprawności poprzez zastosowanie 

obrotowej konstrukcji kolektora

• Szybki zwrot inwestycji

Katarzyna Wójcicka

 

 

DZIĘKUJĘ