Transcript Nowy_Microsoft_PowerPoint_Presentation

ENERGIA SŁONECZNA
Energetyka słoneczna - gałąź
przemysłu zajmująca się
wykorzystaniem energii
promieniowania słonecznego
zaliczanej do odnawialnych źródeł
energii.
PROMIENIOWANIE SŁONECZNE
Do Ziemi dociera promieniowanie słoneczne zbliżone widmowo do
promieniowania ciała doskonale czarnego o temperaturze ok. 5700
K. Graniczną mocą jaką można uzyskać bezpośrednio z energii
słonecznej na jednym metrze kwadratowym jest tzw. stała
słoneczna, która wynosi średnio 1 367 W/m2 i jest mocą
promieniowania słonecznego docierającą do zewnętrznej warstwy
atmosfery. Część tej energii jest odbijana lub pochłaniana przez
atmosferę, więc efektywnie wykorzystać przy powierzchni Ziemi
możemy do 1000 W/m2.Średnie roczne nasłonecznienie obszaru
Polski wynosi ~3500 MJ*m-2*rok-1 co odpowiada wartości opałowej
120 kg paliwa umownego. Wszystkie pozostałe źródła energii (poza
energią geotermalną i pływów) są pośrednio efektem działania
promieniowania słonecznego.
Metody konwersji promieniowania
słonecznego
Konwersja fotowoltaiczna
Ogniwo fotowoltaiczne
Ogniwo fotowoltaiczne (inaczej fotoogniwo, solar lub ogniwo
słoneczne) jest urządzeniem służącym do bezpośredniej konwersji
energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną,
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 (zob. nośniki ładunku) do obszaru p. Takie
przemieszczenie ładunków elektrycznych powoduje pojawienie się
różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego.
Po raz pierwszy efekt fotowoltaiczny zaobserwował A.C. Becquerel
w 1839 r. w obwodzie oświetlonych elektrod umieszczonych w
elektrolicie, a obserwacji tego zjawiska na granicy dwóch ciał
stałych dokonalił 37 lat później W. Adams i R. Day.
• Zastosowania ogniw fotowoltaicznych
• Baterii słonecznych używa się w małych kalkulatorach, lampach
solarnych i zegarkach.
• Przydatne jest zastosowanie ich w przestrzeni kosmicznej, gdzie
promieniowanie słoneczne jest dużo silniejsze.
• 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.
• W niektórych miejscach na świecie ogniwa fotowoltaiczne
wykorzystują np. publiczne automaty telefoniczne (baterie
słoneczne montowane są na dachu).
• 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 .
Ogniwa polimerowe
W przyszłości mają być dużo tańsze od ogniw krzemowych, a ich
produkcja ma być mniej skomplikowana. Prace nad tą metodą
produkcji paneli słonecznych prowadził m.in. New Jersey Institute of
Technology. Ogniwa mają być drukowane na zwykłych drukarkach
atramentowych lub tworzone przez malowanie. Ogniwa te składają
się z nanorurek, pokrywa się je następnie warstwą zabezpieczającą.
Konwersja fototermiczna pasywna
Konwersja fototermiczna pasywna to bezpośrednia zamiana energii
promieniowania słonecznego na energię cieplną bez wykorzystania
dodatkowych źródeł energii (np. do napędu pomp), systemy te
działają w oparciu o konwekcję swobodną. Pasywna konwersja
fototermiczna może być wykorzystywana do:
ogrzewania budynków
– ściana Trombe'a
chłodzenia budynków
podgrzewania wody
– termosyfonowe podgrzewacze wody
suszenia płodów rolnych
Konwersja fototermiczna aktywna
Konwersja fototermiczna aktywna to zamiana energii promieniowania
słonecznego na inną formę energii. Wykorzystują ją specjalnie
skonstruowane urządzenia (w przeciwieństwie do systemów
pasywnych).
Aktywne systemy przygotowania ciepłej wody użytkowej budowane są
w różnej skali. Popularne są zarówno zastosowania w domkach
jednorodzinnych (2-6 m2 kolektorów) jak i duże instalacje (o
powierzchni kolektorów powyżej 500 m2) (ciepłownie) dostarczające
ciepłą wodę do budynków wielorodzinnych, dzielnic, czy
miasteczek.
Konwersja fotochemiczna
Fotochemiczna konwersja energii promieniowania słonecznego na
energię chemiczną. Jak dotąd na szeroką skalę zachodzi jedynie w
organizmach żywych, ma bardzo niską sprawność (ok. 1%) i nosi
nazwę fotosyntezy, jednak istnieją ogniwa fotoelektrochemiczne
dysocjujące wodę pod wpływem światła słonecznego. Istnieją także
metody wykorzystujące fotony do dezynfekcji i detoksykacji.Istnieje
również projekt wykorzystywania energii słonecznej z przestrzeni
kosmicznej.Ten projekt zakłada wystrzelenie na orbitę okołoziemską
40 satelitarnych elektrowni słonecznych, wyposażonych w olbrzymie
panele baterii słonecznych.
ELEKTROWNIE SŁONECZNE
Elektrownie słoneczne
Elektrownie słoneczne mogą opierać się na różnych, wyżej opisanych
procesach konwersji energii. Można tego dokonać:
bezpośrednio w ogniwie fotowoltaicznym,
pośrednio przetwarzając promieniowanie słoneczne na ciepło, a ciepło na
energię elektryczną,
– CRS (ang. Central Receiver System) polega na odbiciu promieni słonecznych z
dużego obszaru i skierowaniu ich w jeden centralnie umieszczony punkt, gdzie
można osiągnąć bardzo wysoką temperaturę. Na tej samej zasadzie działają
piece słoneczne,
– DSS (ang. Distributed Solar System) tu promienie są kierowane (najczęściej za
pomocą kolektorów parabolicznych) na rurę, w której płynie czynnik (najczęściej
olej o małej lepkości i dużej pojemności cieplnej). Czynnik przepływając przez
wiele kolektorów osiąga dość wysoką, choć dużo niższą (poniżej 400 °C) niż w
systemach CRS, temperaturę,
– komin słoneczny to bardzo wysoki komin (w trakcie realizacji (2005) jest projekt,
w którym jego wysokość wyniesie 1000 m) otoczony przezroczystym pokryciem,
pod którym powietrze ogrzewa się (zmniejszając równocześnie swoją gęstość) i
pod wpływem siły wyporu dąży do wydostania się przez komin, w którym
instaluje się turbinę wiatrową połączoną z generatorem.
Schemat słonecznej instalacji
przygotowania ciepłej wody
użytkowej
A -Kolektor słoneczny,
B- pompa,
C- grzejnik pomocniczy,
D- ciepła woda użytkowa,
E - woda powrotna