Energia słoneczna

Uważa się, że słońce jest największym i najbardziej wydajnym z dostępnych źródłem energii. Mimo, że do Ziemi dociera zaledwie połowa promieniowania słonecznego (ponieważ podczas przechodzenia przez atmosferę, promieniowanie to jest osłabiane na skutek odbicia, rozproszenia i absorpcji na cząsteczkach gazów i pyłów), to wystarczą zaledwie dwa tygodnie, aby dotarło do nas tyle energii, ile potrzebują wszyscy ludzie na rok życia.

 

Energia słoneczna użytkowana może być na dwa sposoby: bezpośredni i pośredni. Do wykorzystania bezpośredniego potrzebne jest odpowiednie urządzenie, np. ogniwa słoneczne, kolektory słoneczne, suszarki słoneczne, kuchenki i piekarniki słoneczne. Niektóre z instalacji słonecznych na dużą skalę produkuje parę, która napędza turbiny lub generatory produkujące prąd elektryczny. Pośrednio, energia słoneczna wykorzystywana jest przede wszystkim w budowie dobrze termoregulowanych domów (np. zastosowanie dużych, skierowanych na południe okien).

 

Obecnie wykorzystywane są dwie metody konwersji promieniowania słonecznego:

 

Konwersja fotowoltaiczna

 

Ogniwa fotowoltaiczne to ogniwa zamieniające promienie słoneczne bezpośrednio w energię elektryczną. Tego rodzaju fotoogniwa znamy właśnie z kalkulatorów czy promów kosmicznych. O ile proste bateryjki słoneczne znane z zegarków czy kalkulatorów to technologia tania i prosta, o tyle trudniejsze jest zastosowanie jej na potrzeby mieszkalnictwa i działalności gospodarczej. Po raz pierwszy efekt fotowoltaiczny zaobserwował A.C. Becquerel już w 1839 roku. Stosowanie fotoogniw staje się opłacalne w miejscach trudno dostępnych, o ile zapotrzebowanie na moc elektryczną jest niewielkie (pojedynczy dom), zaś odległość od najbliższej linii energetycznej jest większa niż kilka km lub też budowa nowej linii jest utrudniona z powodu ukształtowania terenu. W niektórych miejscach na świecie, ogniwa fotowoltaiczne wykorzystywane są do zasilania automatów telefonicznych oraz aktywowanych ruchem kamer lub urządzeń pomiarowych. Ciekawostką jest, że w 1981 r. słoneczny samolot Solar Challenger przeleciał nad kanałem La Manche, wykorzystując jako źródło zasilania tylko energię słoneczną. Skrzydła tego samolotu pokryte były bateriami słonecznymi, które zasilały silnik elektryczny.

 

Konwersja fototermiczna

 

Wykorzystywana jest w małych instalacjach m.in. do pasywnego ogrzewania budynków, ale przede wszystkim konwersja fototermiczna aktywna wykorzystywana jest do podgrzewania wody. Kolektory słoneczne (a ściślej mówiąc instalacje solarne, które stanowią zespół dobranych do siebie urządzeń takich jak: kolektory słoneczne, zespoły sterująco-tłoczące i pojemnościowe zasobniki wody użytkowej lub zasobniki buforowe z przepływowymi wymiennikami ciepła) wykorzystuje się najczęściej do ogrzewania wody na potrzeby gospodarstw domowych lub innych obiektów. Mogą również wspomagać ogrzewanie budynków lub basenów.

Zasadę działania kolektorów słonecznych można w skrócie przedstawić w następujący sposób - promienie słoneczne nagrzewają nośnik energii cieplnej (np. glikol), który następnie podgrzewa wodę zebraną w specjalnym zbiorniku. Tego typu układ można zintegrować z tradycyjnym systemem nagrzewania wody, dzięki czemu ewentualne niedobory energii słonecznej będą rekompensowane przez tradycyjne nagrzewanie energią elektryczną.

 

W trakcie badań są natomiast metody:

Na świecie spotkać można również elektrownie słoneczne (helioelektrownie), które mogą opierać się na różnych, wyżej opisanych procesach konwersji energii. Można tego dokonać: bezpośrednio w ogniwie fotowoltaicznym lub pośrednio przetwarzając promieniowanie słoneczne na ciepło, a ciepło na energię elektryczną.

 

Z punktu widzenia wykorzystania energii promieniowania słonecznego najistotniejszymi parametrami są roczne wartości nasłonecznienia - wyrażające ilość energii słonecznej padającej na jednostkę powierzchni płaszczyzny w określonym czasie. Innym parametrem, decydującym o możliwościach wykorzystania energii promieniowania słonecznego w kolektorach są średnioroczne sumy promieniowania słonecznego.

 

Na potrzeby wykorzystania energii promieniowania słonecznego powstała nowa gałąź przemysłu nazywana energetyką słoneczną.

 

Warunki meteoroligiczne Polski charakteryzują się bardzo zróżnicowanym rozkładem napromieniowania w cyklu rocznym. Prawie 80% rocznego całkowitego napromieniowania przypada na okres od początku kwietnia do końca września. Warunki nasłonecznienia charakteryzują się również dużymi wahaniami w krótkich przedziałach czsu. Potencjał ekonomiczny w Polsce określono na ok. 83 PJ, przy czym dla przygotowania ciepłej wody użytkowej 36 PJ, a ogrzewania pomieszczeń 47 PJ. Na podstawie raportu z 2010 roku Instytutu Energii Odnawialnej stwierdzić można, że w 2009 roku sprzedaż kolektorów słonecznych wzrosła względem roku 2008 o 11%.

 

Oprócz terenów Nadmorskich, województwo lubelskie jest jednym z najkorzystniej usytuowanych terenów pod względem możliwości wykorzystania energii słonecznej. Wartości napromieniowania słonecznego kształtują się (w zależności od źródła) od 950 kWh/m² do 1200 kWh/m². Warto zaznaczyć jednak, że Lubelszczyzna ma najbardziej równomierny rozkład miesięcznych sum napromieniowania w roku. Najbardziej perspektywicznymi obszarami pod względem rozwoju energii słonecznej jest centralna i południowa część województwa. Kolektory słoneczne wykorzystywane są przede wszystkim do przygotowania ciepłej wody użytkowej. Projekt, którego realizację rozpoczęła Gmina Biłgoraj jest obecnie największym tego typu projektem w Polsce. Ogniwami fotowoltaicznymi zasilane są na terenie województwa niewielkie układy autonomiczne - zazwyczaj oznakowania drogowe. Brak jest natomiast obiektów, które miały by cechy domu pasywnego. Obiekty takie są już jednak w fazie planowania.

 

Dlaczego warto interesować się energią słoneczną? Z prostego powodu. Z perspektywy trwania naszego życia Słońce jest stałym i niezagrożonym dostawcą niemalże darmowego ciepła. Nic nie wskazuje na to, żeby zatrucie środowiska powodowało w naszym kraju ograniczenie możliwości wykorzystania kolektorów słonecznych. Nie musimy się także przejmować przecież tym, że Słońce zgaśnie. Do niewątliwych zalet energii słonecznej zalicza się jej ekologiczny charakter. To energia czysta. Nie zatruwa środowiska, nie powoduje powstawania nadmiernego hałasu, nie wpływa na systemy biologiczne wód.

________________________________________________________
Żródła:
http://www.greenpeace.org/poland/solar-generation/energia-sloneczna
http://www.energia-sloneczna.net/
http://www.energia-odnawialna.pl/wykorzystanie_es.htm
http://www.zrodlaodnawialne.pl/energia-sloneczna/19-co-to-jest-energia-sloneczna

http://pl.wikipedia.org/wiki/Energetyka_słoneczna
A.Raczkowski, J.Matczuk, T.Mitura, M.Białach; "Możliwości rozwoju energetyki odnawialnej w województwie lubelskim"; styczeń 2011
foto - sxc.hu