Slnečná energia a jej využitie

Slnečná energia a využitie

SLNEČNÁ ENERGIA
Slnko je jediným zdrojom energie, na ktorý sa ľudstvo môže plne spoľahnúť. Slnečná energia nám dokáže poskytnúť všetko, čo z hľadiska energie potrebujeme. SLNKO JE ZÁKLAD
Slnko je obrovská jadrová pec vyžarujúca svoju energiu do vesmíru. Jedna tisícina milióntiny slnečného výkonu t.j. cca 4 x 1020 MW dopadá na Zem. Približne 30% tejto energie sa odráža späť do vesmíru. Zvyšok je absorbovaný atmosférou, pôdou a oceánmi.

Rozlišujeme tri základne spôsoby využitia slnečnej energie :

Pasívna slnečná architektúra , kde tvar a výstavba budov je navrhnutá tak, aby dopadajúce žiarenie, jeho skladovanie a distribúcia po budove dosiahla maximálneho efektu. Aktívne slnečné systémy - kolektory - na zohrievanie vody a vykurovanie priestorov resp. parabolické zrkadla a iné systémy koncentrujúce slnečné žiarenie. Fotovoltaické články - vyrábajúce elektricky prúd priamo zo slnečného žiarenia.

FOTOVOLTAICKE ELEKTRARNE
Vývoj fotovoltaických systémov zabudovaných do elektrických sieti prebieha veľmi aktívne hlavne v USA. Elektrickú energiu tu dodávajú spotrebiteľom zariadenia s výkonom 700-5200 kW. Podobne Fotovoltaické elektrárne s výkonom 300-3000 kW sa v súčasnosti stavajú aj v Európe. Od roku 1989 je v činnosti prvá rakúska slnečná fotovoltaická elektráreň v Loseri v štajerských Alpách (vo výške 1850 metrov). Výkon tejto elektrárne je 30 kW a za dva roky vyprodukovala 56 984 kWh elektrickej energie. Celkove investičné náklady dosiahli 6 miliónov šilingov, z toho 2 milióny za Fotovoltaické články. Cena takto vyrobenej elektrickej energie je asi 7 krát väčšia ako z iných zdrojov. Fotovoltaika dnes úspešné konkuruje klasickým zdrojom energie hlavne v odľahlých miestach, kde náklady na elektrické siete a vybudovanie elektrárne sú vysoké. Vďaka inštalácii fotovoltaického systému bolo nedávno elektrifikovaných stovky domčekov v odľahlých oblastiach Talianska a Španielska. Okrem toho je v súčasnosti vo svete inštalovaných niekoľko tisíc slnečných čerpadiel na čerpanie vody.

TERMÁLNA A SOLÁRNA VÝROBA ELEKTRICKEJ ENERGIE
Na dosiahnutie teplôt vyžších ako 200 st. Celzia sa používajú zariadenia, ktoré koncentrujú slnečné žiarenie z veľkej plochy do absorbatora. Tieto zariadenia dosahujú podobný účinok ako lupa, ktorou je možné prepáliť list papiera. Namiesto lupy sa využívajú parabolické zrkadla, koncentrujúce slnečné žiarenie do zásobníka oleja, ktorý sa takto zohrieva až na 400 st. Celzia.

Svoju tepelnú energiu olej odovzdáva v parogenerátore a vyprodukovala para pohana turbínu, ktorá vyrába elektrickú energiu. Viacero z takýchto zariadení je inštalovaných uprostred kalifornskej púšti Mojave v polovici cesty medzi Los Angeles a Las Vegas. Prvá elektráreň, ktorá tu dodáva elektrickú energiu do verejnej siete s výkonom 14 MW, je v činnosti od roku 1984. Majiteľom je spoločnosť LUZ International, ktorá do októbra roku 1990 inštalovaná ďalších deväť takýchto elektrárni s celkovým výkonom 354 MW , ktoré vyrobili viac ako 2 miliardy kWh elektrickej energie. Zariadenia firmy LUZ ,ktoré sú zálohované plynovou kotolnou , sú dnes ekonomicky konkurencie schopne. Elektrina vyrábaná v týchto slnečných elektrárňach nie je drahšia ako elektrina z uhoľných elektrárni ,ktorá je v USA najlacnejšia ( podstatne lacnejšia ako elektrina vyrábaná z jadrových elektrárni ). SOLÁRNE AUTOMOBILY
Doprava predstavuje značnú časť spotreby energie v každej vyspelej krajine. V západnej Európe tento podiel dosahuje 25 %. Takmer celá energia ktorá sa na transport využíva pochádza z fosílnych palív, pričom účinnosť premeny energie paliva na mechanickú energiu je len 30 % , zvyšok je odpad. Solárne automobily (ľahké elektrické vozidla) poskytujú možnosť zvýšenia účinnosti využitia primárnej energie, a tým ušetriť značnú časť energie, ktorá je v súčasnosti v doprave spotrebovávaná. Hlavnou prednosťou však je ich ekologicky nezávadná prevádzka. Solárne automobily sú elektroautomobily s optimalizovanou spotrebou energie - vyrobenou fotovoltaickymi článkami. Solárne automobily dnes spotrebovávajú také množstvo energie zo siete, aké vyrobia Fotovoltaické články v slnečnej elektrárni. Keď sa hovorí o solárnych automobiloch , často dochádza k nejasnostiam vyplyvajúcich z rozdielu medzi solárnymi a elektroautomobilmi. Názov solárny automobil je odvodený od vozidiel, ktoré nosili na strechách solárne (Fotovoltaické) články. Nakoľko tieto vozidla sa vzhľadom na veľké plochy , ktoré články zaberali (8-10 m2) v praxi neosvedčili, boli tieto zdroje energie stabilne inštalované na jednom mieste (slnečná elektráreň) , z ktorej sa energia čerpá pri dobíjaní akumulátorov slnečných automobilov. V prípade, keď výroba presahuje spotrebu, dodávajú tieto zdroje elektrinu do elektrickej siete. VYUŽÍVANIE SLNEČNÝCH KOLEKTOROV VO SVETE
Najväčší podiel využívania slnečnej energie na jedného obyvateľa je v súčasnosti na Cypre , kde až 90 % obytných budov ma inštalované slnečné kolektory. V Izraeli je viac ako 700 000 domácnosti vybavených jednoduchými slnečnými kolektormi v cene cca 500 dolárov.

Na podporu rozvoja tejto technológie, s cieľom znížiť závislosť na dovoze ropy, izraelská vláda prijala v roku 1980 zákon, podľa ktorého je povinnosťou zabezpečiť slnečný ohrev vody vo všetkých nových budovách, ktoré majú viac ako štyri poschodia. Využitie slnečných kolektorov ma svoje opodstatnenie aj v oblastiach s miernou klímou, príkladom môže slúžiť Rakúsko, kde len v jednej spolkovej krajine ( Steiermark ) je inštalovaných 77 000 m2 slnečných kolektorov. Takto získaná energia tu predstavuje cca 7 % energie používanej na prípravu teplej úžitkovej vody. S cieľom pokryť v budúcnosti približne 60 % spotreby energie na tieto účely , tu ročný prírastok slnečných kolektorov predstavuje 10 000 až 15 000 m2. Okrem vody môže v kolektoroch prúdiť aj vzduch ako teplonosné médium. Toto riešenie je veľmi rozšírené hlavne v USA ,nakoľko tieto "vzduchové" slnečné kolektory sa dajú výhodné kombinovať s klimatizačnými zariadeniami.