Solarna energija
Različiti oblici energije su nastali ili nastaju delovanjem zračenja Sunca. Fosilna goriva predstavljaju jedan od vidova akumulisane energije zračenja Sunca.
Energija zračenja koja dopire do površine Zemlje zavisi u prvom redu od trajanja insolacije (trajanje sijanja Sunca, odnosno o vremenu kroz koje se Sunce nalazi iznad horizonta). Trajanje insolacije zavisi od geografske širine i o godišnjeg doba.
Razlika između vremena izlaska i vremena zalaska Sunca daje vreme trajanja insolacije kojoj je izložena horizontalna i nezaštićena površina. Ono iznosi za našu zemlju oko 15h leti i oko 9h zimi. Stvarno trajanje insolacije je znatno kraće zbog pojave oblaka i magle, ali i zbog stanja atmosfere na posmatranom području (zagađenost). Ona se razlikuje za površine koje su postavljene horizontalno, vertikalno, ili pod nekim uglom u odnusu na površinu Zemlje. Npr. realno trajanje insolacije za Beograd (na horizontalnu površinu) iznosi 2071h godišnje, od toga 70.5% u periodu od aprila do septembra meseca i 29.5% u periodu od oktobra do marta.
Dotok energije Sunčevog zračenja zavisi još od:
- gubici usled prolaska kroz atmosferu,
- nadmorske visine,
- položaja obasjane površine,
- oblačnosti.
Stvarna energija zračenja u Srbiji iznosi u proseku oko 3.5kWh/m2 na dan.
U pricipu postoje dve mogućnosti za energetsko iskorišćavanje Sunčevog zračenja:
- direktno pretvaranje u el.energiju
- pretvaranje solarne energije u toplotnu.
Načini konverzije solarne energije
FOTONAPONSKE ĆELIJE služe za direktno pretvaranje solarne energije u električnu sa veoma malim stepenom korisnog dejstva, oko 15%. One rade na pricipu fotoelektričnog efekta. Vrlo tanke pločice kristala silicijuma sa primesom arsena izloženi zračenju Sunca ponašaju se kao poluprovodnički spoj. Čestice svetlosti, fotoni, atomima silicijuma izbijaju elektrone i kao rezultat imamo da se na jednoj strani poluprovodničkog spoja stvara višak negativnog, a na drugoj višak pozitivnog naelektrisanja.
Izrada ovih ćelija zahteva specifično veliki utrošak energetski najskupljih materijala (Al,Si,Cu) tako da je vreme vraćanja uložene energije oko 20 godina. Ako je vek ovakvih uređaja manji od 20 godina ne možemo tvrditi da je ovo obnovljivi izvor energije.
Njih ima smisla koristiti samo tamo gde je to jedini način za snadbevanje el.energijom nekih izolovanih, važnih i skupih uređaja, kao što su kosmički brodovi, geostacionarni sateliti ili udaljene metorološke stanice, gde i pronalaze osnovnu primenu.
SOLARNI KOLEKTORI pretvaraju solarnu energiju u toplotnu. To su materijali koji imaju osobine crnog tela (potpuno apsorbuju sunčevu energiju). Oni se mogu postavljati na krov (kao krovni pokrivač), fasadu ili noseću konstrukciju. Stepen korisnog dejstva pri pretvaranju solarne energije u toplotnu je od 60 do 70%. Sastavni delovi kolektora su: kućište (od Al profila), termoizolacija (mineralna vuna), apsorber (od Al lemela kroz koje su provučene bakarne cevi), stakleni pokrivač i ram kolektora (od Al profila).
Međutim, prilikom koncipiranja sistema sa solarnim kolektorima, potrebno je predvideti dodatni sistem za grejanje i toplu vodu, jer solarna energija noću i zimi ne može zadovoljiti naše potrebe. Ugradnjom kolektora u startu postoje osnovni troškovi investicije, ali kasnije dolazi do uštede novca za gorivo ili el.energiju.
Tip kolektora izgleda ravne ploče proizvodi niže temperature i manje el. energije, dok vakumski model ima specijalna koncentrujuća ogledala i mnogo je efikasniji.
Za grejanje tople vode sistem se isplati posle 2 godine. Procene su da bi solarna energija mogla podmiriti oko 5% energetskih potreba naše zemlje. Leti bi mogla obezbediti 80% potreba za toplom vodom, a zimi između 35 i 50%.