Slnečná energia (obnoviteľné zdroje)

Obnoviteľné zdroje energie, ktorých základom je slnečné žiarenie (biomasa, vodná, veterná a slnečná energia), sú schopné úplne pokryť spotrebu všetkých druhov energie prakticky v každej krajine sveta.

Slnko je jediným zdrojom energie, na ktorý sa ľudstvo môže úplne spoľahnúť. Slnečná energia nám dokáže poskytnúť všetko, čo od energie požadujeme a to často veľmi jednoducho, čisto a bez rizika. Nie je to len elektrina, teplo a svetlo pre naše domovy, ale aj palivo na prevádzku ekologicky čistých automobilov. Množstvo slnečného žiarenia dopadajúce na Zem za jeden rok je až 20 tisíc krát väčšie, ako je celosvetová spotreba energie. Dokonca aj energia dopadajúca na strechu rodinného domu v oblastiach chudobných na slnečné žiarenie (napr. severná Európa) je až 10-krát vyššia ako je jeho spotreba na vykurovanie a prevádzku elektrospotrebičov. Spôsobov, ako vyrobiť elektrickú energiu z obnoviteľných zdrojov, je viac. Iným potenciálnym zdrojom, ktorý sa často zaraďuje medzi zdroje obnoviteľné, je geotermálna energia. Tá síce nemá svoj priamy pôvod v slnečnej energii, pretože pochádza z horúceho jadra Zeme, ale vzhľadom na jej obrovské zásoby pod zemským povrchom je možné považovať geotermálnu energiu za zdroj nevyčerpateľný. Solárna energia
Okamžitý výkon slnečného zdroja v atmosfére predstavuje 1,7 .1017 W alebo 1,5 .1018 kWh ročne. V našich zemepisných podmienkach energia dopadajúca na plochu 1 m2 dosahuje hodnotu 2450-5400 kJ energie, čo stačí na zohriatie 30 litrov vody o 20 až 43 stupňov. Po dôkladnom premyslení možno 60-70% teplej vody pre potreby domácnosti pokryť zo solárnych kolektorov. Slnečné žiarenie je homogénnejšie rozložené ako zásoby akýchkoľvek iných palív na Zemi. Výroba elektriny využívaním slnečnej energie dnes vo svete rýchlo rastie a najdôležitejšiu technológiu tu predstavujú tzv. fotovoltaické články. V menšej miere sa tiež uplatňuje proces koncentrácie slnečného žiarenia parabolickými zrkadlami do absorbéru s následnou výrobou pary používanou na pohon generátora. Na rozdiel od parabolických zrkadiel, ktorých praktické uplatnenie sa obmedzuje len na oblasti veľmi bohaté na slnečné žiarenie, využitie fotovoltaických článkov je možné aj v našich podmienkach. Pasívne využitie slnečného žiarenia znamená, že pomocou vhodnej architektúry a umiestnenia budovy môžeme výrazne znížiť spotrebu energie.

Platia tieto zásady:

Miesto pre stavbu domu má byť slnečné a chránené pred vetrom, a to stromami alebo prirodzeným valom.
Okná orientované na juh majú byť veľké - na absorbovanie dopadajúceho žiarenia, okná na sever malé, aby sa zabránilo tepelným stratám. Využívanie denného svetla súčasne znižuje nároky na umelé osvetlenie a na klimatizáciu. Na oknách by mali byť rolety, čím sa zabráni prehriatiu miestnosti v lete a stratám energie v zime. Obzvlášť výhodná je tepelná izolácia stien, aby teplo neprenikalo von, ale bolo odrazané späť do miestnosti.
Bez akýchkoľvek úprav potrebuje východo-západne orientovaný dom o 5 % menej energie na vykurovanie, ako dom orientovaný severo-južným smerom.
Kuchyňa orientovaná na sever môže znížiť spotrebu energie chladničky.
Spálňa by mala byť orientovaná na východ, aby obyvateľov domu mohlo zobúdzať ranné slnko. Obývačka na juh, aby bolo možné využívať slnko i počas večerného oddychu.
Zimné záhrady (presklené priestory zvonku budovy) umožňujú vytvárať dodatočný sklenníkový efekt a zamedzujú stratám tepla cez steny budovy. Využitím takto presklených priestorov môže zníženie spotreby energie v domoch dosiahnuť až 20 %. SLNEČNÉ KOLEKTORY: Okrem tepla v miestnostiach potrebujeme pre svoju potrebu i teplú vodu zvyčajne 40 až 60 stupňov Celzia teplú. Je to podstatne viac ako je izbová teplota, ktorú nám čiastočne môže zabezpečiť pasívne využitie slnečného žiarenia. Riešením sú tzv. slnečné kolektory. Ak sa vám stalo, že ste sa v lete popálili na volante v aute, tak ste sa nedobrovoľne zoznámili s činnosťou slnečného kolektora v praxi. Slnečné žiarenie prechádzajúce sklom sa absorbuje v materiáli a v ňom sa premieňa na teplo. V slnečnom kolektore sa toto teplo absorbuje napr. vo vode prúdiacej v trubkách kolektora, ktoré energiu ďalej odovzdávajú zásobníku teplej vody. Absorbátor je zo spodnej časti tepelne izolovaný a do vody sa často primiešava nemrznúca zmes, čo umožňuje zohrievať vodu i v zime. Tepelný výmenník je v takomto prípade nevyhnutný (nemrznúcu kvapalinu predsa nechceme mať v teplej vode). Na prípravu teplej vody pre jednu 4-člennú domácnosť je potrebných cca 6-8 m2 slnečných kolektorov. Teplú vodu týmto spôsobom dokážeme zabezpečiť prakticky od apríla až do októbra. Bojler na prípravu teplej vody v zime je síce nevyhnutný, ale úspora energie a peňazí môže dosiahnuť až 40 %, nehovoriac o ekologických prednostiach slnečného "paliva". FOTOVOLTAICKÉ ČLÁNKY: Fotovoltaické články umožňujú priamu premenu slnečného žiarenia na elektrickú energiu. Tento proces je založený na tzv. fotovoltaickom efekte objavenom v roku 1839 Edmundom Bequerelom. Uvedený jav je charakterizovaný priamym vyrazením elektrónu zo svojej obežnej dráhy fotónom slnečného žiarenia.

Fotovoltaický článok veľkosti 100 cm2 s 10 % účinnosťou dokáže za jasného dňa vyrobiť1 watt elektrickej energie. V súčasnosti sa na trhu presadzujú tzv. amorfné kremíkové články nanesené na podklad vo forme tenkého filmu s hrúbkou tisíciny milimetra. Tým, že sa vyžaduje len tak málo aktívneho materiálu, je jeden gram kremíka schopný počas svojej životnosti vyrobiť porovnateľné množstvo elektriny ako jeden gram uránu v atómovej elektrárni. Navyše kremík sa v zemskej kôre vyskytuje 5000 krát častejšie ako urán a pri jeho využití sa neprodukuje rádioaktívny odpad. Kremíka je na zemi viac ako dosť - až polovicu hmotnosti piesku predstavuje kremík.