Využitie slnečnej energie

Slnko je zdroj obnoviteľnej energie a slnečná energia sa v 21. storočí určite bude počítať medzi hlavné zdroje energie. Na zem dopadne 50% slnečného žiarenia a to stačí na fungovanie 170 miliónov elektrární na svete. Zo zostávajúcich 50% slnečného žiarenia 30% odráža atmosféra a 20% je pohltených. Na Zemi každý meter štvorcový priamo ožiarený Slnkom získava viac než 1kW energie a na 1 km horných vrstiev atmosféry dopadá približne 1,4 kW energie. Na svete sa 140 MW elektriny vyrába zo slnečnej energie. Slnečné žiarenie sa využíva rôznymi spôsobmi:

1. Rozklad vody pomocou slnka
Pomocou slnečného žiarenia môžeme vodu rozložiť na vodík a kyslík. Existujú rôzne spôsoby. A práve vodík je výborné palivo. Pre predstavu. Horením 1kg vodíku sa uvoľní 2-krát viac energie ako horením 1 kg zemného plynu. Auto na takýto pohon zatiaľ vyvinula len firma Mercedes. 2. Fotosyntéza
Je to proces premeny anorganických látok na organické. Prebieha počas slnečného žiarenia v zelenom farbive rastlín – chlorofyle a takto vzniká potrebný kyslík. Za každú sekundu sa pomocou fotosyntézy ukladá do biomasy 90 terrajoulov.

3. Biomasa
Zahrňuje všetky živé organizmy na Zemi. Niektoré nám slúžia ako potrava.

4. Fosílne palivá
Sú to ropa, zemný plyn a uhlie a vznikajú z odumretých tiel organizmov – biomasy. Fosílne palivá obsahujú veľa chemickej energie, ktorá môže byť využitá priamo alebo nepriamo.

5. Slnečné články
Skladajú sa z polovodivého materiálu. Na ich výrobu sa používa najčastejšie kryštalický kremík. Z tohto kryštálu sa narežú tenké doštičky a pokryjú sa z jednej strany napríklad fosforom a z druhej strany napríklad arzénom. Ak na slnečný článok dopadá slnečné žiarenie oddelia sa od seba kladné a záporné náboje a vonkajším okruhom potom tečie elektrický prúd. Jeden centimeter štvorcový dáva prúd veľkosti asi 12 mW. Používajú sa na pohon napríklad vesmírnych družíc, telefónnych spojov, počítačov a batérií.

6. Slnečné panely - kolektory
Spojením slnečných článkov vznikne slnečný panel – kolektor. Na spestrenie pár príkladov. V roku 1981 preletelo solárne lietadlo cez kanál La Manche. Alebo v roku 1987 v závodoch World Solar Motors zvíťazil solárny automobil Sunraycer vyrobený v General Motors, ktorý zajazdil 3138 km priemernou rýchlosťou 66,9 km/h, ale jeho najvyššia rýchlosť bola 78,4 km/h. Treba dodať, že pri získaní elektrickej energie týmto spôsobom záleží na svetle nie na teple, teda kolektory môžeme používať aj na Antarktíde.

7.

Slnečné tepelné elektrárne
Používajú sa na ohrievanie vody. Funguje to takto. Otáčavé zrkadlá sústreďujú slnečné lúče na kotol s vodou. Tam vzniká horúca para, ktorá poháňa turbínu, turbína poháňa generátor a generátor vytvára elektrický prúd. V Japonsku majú vyše 5 miliónov domácností, ktoré majú slnečný ohrievač vody založený na tomto princípe.

8. Slnečný motor
Rozumieme pod tým zariadenie, ktoré akokoľvek mení slnečnú energiu na mechanickú. Zoberme si napríklad princíp tepelného slnečného motora, ktorý sa môže používať ako pohon pre vodné čerpadlo. Teplo získané v slnečnom zberači ohrieva látku (čpavok, oxid uhličitý, propán, bután,...), tá sa mení na paru a poháňa turbínu. Potom sa ochladí, skondenzuje a je vedená k výparníku a tak stále dookola.

9. Opité autá
Sú to autá, ktoré používajú namiesto benzínu alkohol, ktorý získavajú kvasením cukrovej repy, kasavy alebo ananásu. Z výfuku potom vychádza oxid uhličitý a vodná para.

10. Elektrický pohon z vody
Pomocou slnečného žiarenia rozložíme vodu na kyslík a vodík a potom tieto plyny opäť zlúčime a vznikne opäť voda. Nahromadená energia sa uvoľní vo forme elektriny, napojíme akumulátor a tým môžeme poháňať automobil. Takto sa dá jazdiť 300 km do 90 km/h, potom musíme vymeniť akumulátor.

11. Slnečný ohrievač vody a slnečná sušička
Pracuje takto. Za čiernym materiálom, ktorý dobre vedie teplo je voda. Teplá voda stúpa hore do zásobnej nádoby a do vodovodu. Takto voda obieha a ohrieva sa. Týmto spôsobom sa dá ohrievať aj vzduch a v sušiacej komore sa môže sušiť akýkoľvek materiál.

12. Vyhrievanie domu
a) Dom má na juh otočené veľké dvojité okno, cez ktoré prechádza svetlo meniace sa na teplo a to už oknom neprejde.
b) Na rovnej vodivej streche sú dané čierne vaky s vodou. Vo dne sa žiarenie nahromadí vo forme tepla do vakov a na noc sa prikryjú izolačnými doskami, aby teplo prenikalo dnu, nie von. Cez leto z toho môže byť dobrá klimatizácia. Na noc necháme odokryté a cez deň prikryjeme izolačnými doskami.

13. Slnečný destilátor
Slúži na čistenie závadnej vody. Princíp je jednoduchý. V plochej čiernej nádobe je závadná voda. Nádoba je prikrytá plochým sklom. Slnečné žiarenie ohrieva nádobu, potom vodu, voda sa vyparuje a kondenzuje na skle, z ktorého potom steká do inej nádoby. Nečistoty sa nevyparia a tak je voda čistá. 14. Solárne pece
Sú to zariadenia, kde sa slnečné lúče sústreďujú na ohrievanie jedla. Jedna taká je v meste Mont Luis vo Francúzsku. Vyzerá takto.

Jedna strana je vytvarovaná tak, aby stále sledovala slnko a v ohnisku pred zrkadlom je komora, ktorá sa môže zohriať až na 3000 C a tak sa tam môžu roztaviť takmer všetky kovy.

Dúfajme, že slnečná energia sa bude v budúcnosti používať oveľa viac, pretože je to veľmi ekologický spôsob získavania palív, energie a tak ďalej.