Transcript pretvorba u električnu energiju - Fakultet elektrotehnike

Univerzitet u Tuzli
Fakultet elektrotehnike
Odsijek:Energetska elektrotehnika
Predmet:Energija i okolina
SEMINARSKI RAD
Tema:Energija sunca i njen uticaj na okolinu
Profesor:
Dr.sc.Mirsad Đonlagić, red.prof.
1
Student:
Zulić Sanel
Birparić Adnan
ENERGIJA SUNCA
Sunce kao energija
 Sunce je nama najbliža zvjezda te,neposredno ili
posredno,izvor gotovo sve raspoložive energije na
Zemlji.Sunčeva energija potječe od nuklearnih reakcija u
njegovom središtu,gdje temperatura doseže 15 milijuna
°C.
 Radi se o fuziji,kod koje spajanjem vodonikovih atoma
nastaje helij uz oslobadjanje velike količine energije.
 Ova se energija u vidu svjetlosti i topline širi u svemir pa
tako jedan njezin mali dio dolazi i do Zemlje.
3
 Svake godine svi ljudi svijeta
potroše onoliko energije koliko
bi se dobilo sagorijevanjem
deset milijardi tona uglja (crna
loptica).
 Sve svjetske rijeke daju količinu
energije koja je jednaka količini
energije koju svi ljudi svijeta
potroše tokom jedne godine,
okeani daju duplo više energije,
iz geotermalnih izvora se može
dobiti količina energije koja je
pet puta veća od trenutne
potrošnje energije, biogas i
bioenergija mogu osigurati 20
puta više energije u odnosu na
trenutnu potrošnju, vjetar 200
puta veću količinu dok Sunce
isija 2850 puta više energije u
odnosu na naše trenutne
potrebe.
4
Primjena sunčeve energije
SOLARNO GRIJANJE
• Zagrijavanje prostorija pomoću solarnih kolektora
PRETVORBA U ELEKTRIČNU ENERGIJU
• Direktna pretvorba sunčeve energije u električnu
energiju.
• Fokusiranje sunčeve enrgije-upotreba u velikim
energetskim postrojenjima
5
SOLARNO GRIJANJE
6
Aktivno solarno grijanje
 Solarno
grijanje
je
proces
zagrijavanja
prostora,vode ili vazduha pomoću konvertovane
sunčeve energije.
 Sunčeva enrgija zračenja se pretvara u toplotnu
energiju uz pomoć toplotnih prijemnika sunčeve
energije koji se obično nazivaju solarni kolektori
koji mogu biti:
• Ravni solarni kolektor
• Solarni kolektori sa vakuumiranim cijevima
7
• Ravni pločasti kolektori
 Ravni pločasti kolektori odlikuju se vrlo visokim
koeficijentom absorbcije Sunčevog zračenja
što rezultira visokim stupnjem
iskoristivosti.
 Tokom mirivanja sistema ukolektoru se mogu
postići vrlo visoke temperature i do 150 C.
 Mogu se ugrađivati na kose ili ravne
krovove s podkonstrukcijom.
 Najčešće se koriste za zagrijavanje u
zgradama jer su im cijene prihvatljive.
8
• Cijevni vakumski kolektori
 Imaju vakumirane cijevi čime su im toplinski gubici
prema okolini svedeni na minimum.
 Efikasniji su od ravnih pločastih kolektora.
 Za usporedbu, kod sustava za pripremu
tople vode potrošne¸vode efikasniji
su za 25-30 %,a kod sistema gdje se
traže visoke temperature vode i do 50 % .
 Nešto su više cijene ali zbog fleksibilnosti
različitim načinima montaže često puta i jedini izbor.
9
 Princip rada solarnog kolektora
 Apsorber pločastog kolektora pretvara sunčevu energiju u
toplotnu i prenosi se na solarnu tečnost,koja kruži u kolektoru.
 Solarna tečnost se vrlo brzo
zagrjeva i pri tome nivo zagrijane
tečnosti podiže zahvaljujući
manjoj gustini.
 Podizanjem nivoa ,solarna tečnost
dospjeva u rezervoar tople vode ,
gdje izolacija osigurava minimalne
gubitke toplote.
 Rezervoar je spojen direktno na
vodenu mrežu, tako da se dopuna
rezervoara hladnom vodom vrši
ispuštanjem zagrejane tople vode.
10
Solarni kolektor u domaćinstvu
11
Proizvodnja električne energija
 Pretvorba u elktričnu energiju
• Direktna pretvorba
električnu energiju.
sunčeve
energije
u
• Fokusiranje sunčeve enrgije-upotreba
velikim energetskim postrojenjima
u
13
 Direktna pretvorba
 Ako električnu energiju dobivamo direktnom
pretvorbom energije
sunčeva zračenja tada
govorimo o sunčevoj fotonaponskoj (FN) energiji.
 U fizici ovakva pretvorba energije
poznata je pod nazivom
fotoelektrični efekt . Uređaji
u kojima se odvija fotonaponska
pretvorba energije zovu se solarne ćelije .
14
Princip rada
 Fotonaponske ćelije izgrađene su od dva sloja – pozitivnog i negativnog, a
razlika potencijala između ta dva sloja ovisi o intenzitetu solarnog
zračenja.
 Prilikom pada na površinu solarne ćelije ti
fotoni predaju svoju energiju panelu i na taj
način izbijaju negativno nabijene
elektrone iz atoma.
 Izbijeni elektroni kreću se prema drugoj
(negativnoj) strani panela i na taj način dolazi
do razlike potencijala, tj. generira se
električna energija.
 Fotonaponske ćelije grade se od silicija, a silicij
je jedan od najzastupljenijih elemenata na Zemlji.
15
 Upotreba fotonaponskih ćelija
 Fotonaponske ćelije su treći i najpoželjniji način
iskorištavanja energije Sunca, ali zbog slabe efikasnosti i
visoke cijene trenutno se ne koriste u velikoj mjeri.
 Fotonaponske ćelije direktno pretvaraju
solarnu energiju u električnu energiju.
 Fotonaponske ćelije uobičajeno se
koriste tamo gdje nije moguće dovesti
neki drugi izvor energije,npr. na satelitima, na
znakovima uz ceste i slično.
16
Tûranor PlanetSolar brod potpuno
pogonjen solarnom energijom
500 m^2 solarnih panela, 93 kw , 200 putnika ,Kiel Germany
17
Solarne elektrane
19.9 MW, Sevilja, 2650 solarnih panela, 25000 domova, prostire se
na 185 hektara zemlje
18
Nacin rada solarne elektrane
 Solarne elektrane su postrojenja u kojima se solarna
energija pretvara u toplinsku, zatim u električnu.
 Solarna se energija fokusirajućim kolektorima
pretvara u toplinsku energiju koja grije radni fluid.
 Radni fluid pokreće turbinu, turbina svoj mehanički
rad predaje generatoru, gdje se pretvara u električnu
energiju.
19
Tabelarni prikaz instaliranih solarnih
sistema u Evropskoj uniji
20
Karta dozračene sunčeve energije u
Evropi
21
Primjeri o otvaranju novih radnih mjesta u sektoru
solarnih toplinskih sistema
 Njemačka: 19.000 NRM, 1.2 milijarde € prihoda
 Austrija: 6.500 NRM, 400 miliona € prihoda, 75%
proizvedenih kolektora je izvoz
 Grčka: 3.000 NRM, 200 miliona € prihoda
 Španija: 3000 NRM, 140 miliona € prihoda
 Tržišta u snažnom razvoju: Portugal, Italija, Francuska…
 Ove države takođe obezbjeđuju poticajna srestva za
građane koji se odluče za instaliranje solarnih sistema.
 Tako Slovenija daje 125 €/m2 kolektora (cca 20-25%
ukupnih troškova), Austrija od 100-140 €/m2 uz
dodatnih 1000€ za instalaciju cjelokupnog sistema itd.
22
Uticaj na okolinu neobnovljivih izvora
energije
 Globalno zagrijavanje se najbolje da objasniti pomoću
sljedeca tri broja: 275, 390 i 350.
 Prije 300 godina udio CO2 u atmosferi je bio 275 ppm (parts
per million), što prestavlja odnos molekula karbon dioksida
nasuprot milion molekula u atomsferi.
 Danas kada čovjek vec 300 godina koristi fosilna goriva za
proizvodnju energije i drugih dobara taj broj iznosi 390 i
svake godine raste za 2 ppm.
 Veliki udio u svemu ovome ima čovjek jer svaki put kada
kuha, upali svjetlo ili unistava sume uzima milionima godina
skladišteni ugljik u vidu fosilnih goriva ispod zemlje i
oslobađa ga u atmosferu.
23
Uticaj na klimu
 U zadnjih nekoliko godina postalo je veoma jasno da podizanje
nivoa CO2 u atmosferi utiče na nasu planetu mnogo brže i
mnogo ozbiljnije nego sto naučnici predviđali.
 Nekoliko primjera uticaja CO2 koje već mozemo primjetiti su:
 Podizanje nivoa mora (u ovom stoljeću se podigao za nekoliko
metara sto je ugrozilo domove miliona ljudi)
 Vremenske uslovi su dosta oštriji ( sve češći uragani, suše,tajfuni
postaju jači i nepredvidljiviji)
 Ubrzano topljenje glečera (koji su jedini izvor pitke vode za
stotine miliona ljudi)
 Širenje komaraca (pojaljuju se na mjestima na kojima nikad nisu
bili i donose sa sobom malariju i tropsku groznicu)
 Okeani se zagadjuju uništavajuci pritom ogromne količine korala.
24
Ubrzano topljeneje glecera
•Artik nam daje najbolju sliku sta se trenutno dogadja sa
klimom.
•Do ljeta 2007 granice Artičkog leda su se smanjile za 40%.
•Ako se ovaj trend nastavi leda na Artiku ce nestati do ljeta 2013
godine sto je 80 godina prije svih naučnih predviđanja.
25
Siguran nivo CO2 u atmosferi
 350 ppm je posljednji broj koji
treba zapamtiti a koji prestavlja
sigurnu zonu za planetu
Zemlju.
 Čovječansto što prije mora naći
načina da se spusti na ovaj nivo
sa 390 ppm jer u suprotnom
rizikuje
sa
potpunom
promjenom
klime
i
ugrožavanjem života svih ljudi
na planeti.
26
Upotreba energije sunca u
Bosni i Hercegovini
 Bosna i Hercegovina ima odličan potencijal za korištenje energije
sunca, posebno južni dio države (2500 - 2700 sunčanih sati).
 Naprimjer, sunce za godinu dana na područje Tuzle približno
dozrači 1450 KWh energije po metru kvadratnom. Ako ovu
energiju preko solarnog kolektora površine 1m2 transformišemo
u toplotnu energiju, zbog gubitaka u solarnom sistemu dobijemo
oko 800 KWh energije. Sa ovoliko energije možemo zagrijati oko
16000 litara vode na temperaturu 55 ˚C. To je dovoljno da se
zagrije 200 osmdesetlitarskih bojlera vode.
 U praksi je ovo malo drugačije. U ljetnom periodu imamo
ogromnu količinu sunčeve energije, pa bi pomoću nje dnevno
mogli zagrijati na temperaturu 55 ˚C prosječno100-120 litara po
1m2, a u zimskom periodu prosječno 30-35 litara vode.
27
 Zato se solarni sistem za zagrijavanje potrošne
tople vode dimenzionira u odnosu na zimski period.
 Tako je, naprimjer, za četveročlano domaćinstvo
potrebno instalirati sistem od 4m2 solarnih
kolektora i bojlerom od 200 litara (50L po članu
domaćinstva).
 Sa jednim ovakvim solarnim sistemom može se
uštediti oko 600 KM na godišnjem nivou.
 Cijena ovakvog sistema na našem tržištu se kreće
od 3000-6000KM u zavisnosti od kvaliteta opreme.
 Vijek trajanja ovih sistema je oko 25 godina.
 Dakle, ako se investicija otplati za 10 godina, ovaj
sistem nastavlja da zarađuje u narednih 15 godina
po 600 KM godišnje( 9000 KM za 15 godina).
28
Zakljucak
 Imajući u vidu sve navedeno lako je zaključiti da
covjecanstvo nema puno opcija na raspolaganju a
vremena je sve manje.
 Jedina nada je postepeno smanjenje korištenja
klasičnih izvora energije (fosilnih goriva) i njihova
zamjena novim i prije svega “čišćim” obnovljivim
izvorima.
 Sve to mora ići mnogo brže od današnjeg trenda
promjena.
 Poticaji za korištenje obnovljivih izvora moraju biti
veći i svijet mora ulagati mnogo više u obnovljive
izvore od onog sto se danas ulaže.
29
Zakljucak
 BiH
se
obavezala
da
će
do
2020
godine provođenjem mjera energetske efikasnosti
uštediti 20% energije, zatim proizvesti 20%
energije iz obnovljivih izvora i smanjiti emisiju
stakleničkih plinova za 20%.
 Za ispunjenje ovih uslova biće potrebno, između
ostalog, instalirati mnogo solarnih kolektora.
 Možda je to prilika da se pokrene proizvodnja
solarne opreme u BiH.
30