ENERGIJA SUNČEVOG ZRAČENJA

PASIVAN SOLARNI ZAHVAT

Termin pasivne tehnike označava da nije potrebno ulaganje električne energije, a procesi se zasnivaju na spontanim prirodnim procesima.
To znači da je ova tehnologija 100% ekološka i usavršavana od prvih ljudskih naselja do danas.
Upravo zato nju i propagiramo iako postoji i aktivna solarna tehnika.
U kombinaciji sa modernim zaptivanjem, izolacijama i materijalima predstavljena pasivna solarna tehnika daje savršene rezultate, a ako je dopunite sa aktivnom solarnom tehnologijom dobijate autonomne sisteme, idealno rešenje za kuće daleko od naselja i infrastrukture.

Zagrevanje kuća pomoću vazdušnih kolektora

Princip zagrevanja kuca pomoću vazdušnih kolektora prikazan je na slikama.

U toku dana zagrejani vazduh iz vazdušnih kolektora prirodnom cirkulacijom prelazi u šljunak i zagreva ga, a rashlađeni vazduh iz šljunka prelazi u kolektor.
Pritom su otvori na podu unutar sobe zatvoreni.

U toku noći ili zime, poklopci u sobi su otvoreni, pa topao vazduh iz toplotnog skladišta zagreva prostorije kuće.

Staklena veranda

Korišćenje staklene verande kao sastavnog dela stambenog objekta poznato je od davnina.
Staklena veranda kao nezaobilazan deo solarne arhitekture postavlja se na južnu stranu zgrade.
Pomoću staklene verande se vrši zahvat direktnog i difuznog sunčevog zračenja.
Pasivan zahvat sunčevog zračenja pomoću staklene verande i Trombovog zida prikazan je na slici.
Obično se iza staklene verande nalazi masivan, tamno obojen zid koji apsorbuje prispelo sunčevo zračenje.
Noću ili zimi se otvaraju gornji i donji otvor na zidu i
preko gornjeg u kuću ulazi topao vazduh, a na donji izlazi hladan i kuća se zagreva.

Staklena veranda i podno skladište toplote

Kao podno skladište toplote najčešće se koristi rečni šljunak koji se deponuje ispod poda kuće.
Poprečni presek kuće sa staklenom verandom i podnim skladištem toplote.
Topao vazduh se iz staklene verande pomoću ventilatora prenosi do šljunka ispod poda prostorije.
Topao šljunak zračenjem zagreva prostoriju, dok hladan vazduh iz šljunka u toku noći odlazi u staklenu verandu.

Vodeni zid

U svetu se pokušava da se umesto Trombovog zida koristi transparentni vodeni zid poznat pod nazivom transvol.
Šematski prikaz vodenog zida kao apsorbera sunčevog zračenja i skladišta toplote dat je na slici.
U toku dana voda celom zapreminom apsorbuje sunčevo zračenje, dok je u toku noći zračenjem predaje unutrašnjosti kuće.

Osnovni elementi pasivne solarne arhitekture su:

• pravilna orijentacija zgrade,
• nadstrešnica,
• prozori,
• toplotni zastori,
• boja zidova i nameštaja,
• Trombov zid,
• vodeni zid,
• staklena veranda,
• podno skladište loplote
• itd.

Orijentacija zgrade

Kod direktnog zahvata sunčevog zračenja fasadu zgrade treba orijentisati
prema jugu sa mogućim odstupanjem od 20° prema istoku i 30° prema zapadu.
Za navedena odstupanja zgrada će primiti do 10% manje energije od energije
koju bi primila kada bi bila orijentisana strogo prema jugu.
Odstupanje za 45 stepeni od juga ne umanjuje zahvaćenu energiju više od 20%.

Nadstrešnica
Nadstrešnica treba da bude takvih dimenzija da u toku leta spreči, a u toku zime omogući prodor sunčevog zračenja u objekat za stanovanje.
Koriste se nepokretne i pokretne nadstrešnice.
Sa pokretnim nadstrešnicama može da se postigne optimalni zahvat sunčevog zračenja u toku cele godine.

1) sunčevi zraci 22. decembra,
2) sunčevi zraci /8. marta i 21. septembra,
3) sunčevi zraci 21. juna

Ugao upada sunčevog zračenja u objekat za stanovanje zavisi od geografskog položaja mesta u kome se objekat nalazi, godišnjeg doba i dnevnog kretanja Sunca.
Dimenzije nadstrešnice za naša područja zavise od upadnog ugla sunčevog zračenja 21. juna i 22. decembra, kao što se može videti na slici.

Prozori

U solarnoj arhitekturi prozori zauzimaju 60-90% južne fasade objekta za stanovanje. Veličina prozora zavisi od vrste i namene objekta, odnosno prostorija na kojima se nalaze, veličine nadstrešnice, mase zidova, toplotnih zastora itd.
Ograničavajući faktor prilikom dimenzionisanja prozora predstavlja moguće pregrevanje prostorija pod dejstvom sunčevog zračenja.

Vertikalni krovni prozori
Broj stakala na prozorima zavisi od klimatskih uslova u kojima se nalazi dati objekat.
Na primer u primorju su dovoljni jednostruki prozori, u kontinentalnim delovima dvostruki, a u severnim delovima trostruki.
U solarnoj arhitekturi se pored prozora koriste i krovni prozori različitih oblika, dimenzija i položaja.
Sunčevo zračenje koje je prošlo kroz vertikalne krovne prozore apsorbuje se na unutrašnjim stranama zidova kuće.
U toku noći dolazi do oslobađanja apsorbovane toplote i zagrevanja vazduha u kući.
Povećanje broja stakala na prozorima neznatno smanjuje prolaz sunčevog zračenja, a u znatnoj meri sprečava toplotne gubitke iz, prostorija.

Toplotni zastori

Toplotni zastori se koriste za zaštitu od pregrevanja i za sprečavanje toplotnih gubitaka iz, prostorija. Toplotni zastori su pokretni i mogu da se nalaze sa unutrašnje ili spoljašnje strane prozora. Toplotni zastori za sprečavanje pregrevanja svetlije su boje i efikasniji su ukoliko se nalaze sa spoljašnje strane prozora. Toplotni zastori za sprečavanje toplotnih gubitaka obično se nalaze sa unutrašnje strane prozora.

Boje zidova i nameštaja

Na zahvat sunčevog zračenja utiče boja zidova, zidovi tamnijih boja više apsorbuju sunčevo zračenje od zidova svetlijih boja.
U solarnoj arhitekturi prihvatljivi su obojeni zidovi sa koeficijentom apsorpcije od 0,5 -0,8.

Pored zidova sunčevo zračenje pada i na nameštaj u prostorijama.
Pri direktnom upadu sunčevog zračenja, nameštaj se više zagreva od zidova, jer za istu površinu ima manju masu, tako da doprinosi povećanju temperature u prostorijama.
U praksi se pokazalo da je sa stanovišta solarne arhitekture dozvoljeno da nameštaj apsorbuje 20-30% upadnog sunčevog zračenja.

Trombov zid

U mestu Odeju u Pirinejima (Francuska) Felix Tromb je 1965. godine sagradio kuću sa tamnim zidom na južnoj strani, koji je po njemu dobio naziv Trombov zid.
Pomoću ovog zida Tromb je demonstrirao mogućnost efikasne pasivne toplotne konverzije sunčevog zračenja. Zid je istovremeno služio kao apsorber, kao skladište toplote i kao grejno telo za zagrevanje unutrašnjih prostorija.
Trombov zid se obično izrađuje od cigli ili betona debljine 20-40 cm.
Na rastojanju 2-10 cm ispred zida nalazi se staklo.
U praksi se koriste dve konstrukcione varijante Trombovog zida:
bez otvora i sa otvorima pri osnovi i vrhu zida.
Nakon prolaska kroz staklo sunčevo zračenje pada na Trombov zid i zagreva ga.
Toplota se sa spoljašnje na unutrašnju stranu zida prenosi konduktivnim putem.
Brzina prenošenja toplote kroz Trombov zid zavisi od materijala od koga je napravljen i njegove debljine.
.
Poprečni presek kuće sa Trombovim zidom:
1) dvostruka stakla, 2) vazdušni prostor, 3) odzračni ventil, 4) Trombov zid, 5) hladan vazduh, 6) topao vazduh, 7) toplotno izolovan pod.



Trombov zid bez otvora za cirkulaciju vazduha:
l) prednje staklo, 2) unutrašnje staklo, 3) Trombov zid

U cilju sprečavanja preteranog zagrevanja prostorija ispred ili iza Trombovog zida postavljaju se odgovarajući toplotni zastori, kao što se može videti na slikama
.
Trombov zid sa unutrašnjim zastorom:
1) prednje staklo, 2) unutrašnje staklo,
3) unutrašnji zastor

Trombov zid sa spoljašnjim zastorom
1) prednje staklo, 2) unutrašnje staklo,
3) unutrašnji zastor

AKTIVNA SOLARNA OPREMA

U pricipu postoje dve mogućnosti za energetsko iskorišćavanje Sunčevog zračenja:

1) pretvaranje solarne energije u toplotnu

2) direktno pretvaranje u električnu energiju

i hibridni sistemi spoj oba.

FOTONAPONSKE ĆELIJE

Služe za direktno pretvaranje solarne energije u električnu sa veoma malim stepenom korisnog dejstva. One rade na pricipu fotoelektričnog efekta. Vrlo tanke pločice kristala silicijuma sa primesom arsena izložene zračenju Sunca ponašaju se kao puluprovodnički 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 usled čega imamo protok struje.

Zastarele tehnologije proizvodile su ploče sa niskim stepenom iskorišćenja oko 18 %. Da pojasnimo većina tehnološki zastarelih solarnih panela koji proizvode struju pretvori samo 20% zahvaćene sunčeve energije u električnu. Novi tehnološki napredniji modeli imaju efikasnost i do 40%. Ali treba da znamo i sledeće, da osim stepena iskorišćenja koji ima zastarela solarna ploča od 20% isto tako nizak stepen iskorišćenja ima i recimo sijalica koju napajamo pa tako na sijalici gubimo još oko 20 %.

Razvijena je generacija ploča sa stepenom iskorišćenja  40.7 % od strane Spectrolab, Inc. finansirana od Američkog ministarstva za energiju U.S. Department of Energy (DOE). Cena takvog sistema je $3 po watu W, a cena struje je  $0.08 do $0.10 centi po KW/h.

Trenutno je u razvoju i druga nova generacija ploča zasnovana na nano tehnologiji koja ima stepen iskorišćenja od 80% i smešno nisku cenu, ali još nije usavršena. Tehnologiju razvija - Steve Novack of Idaho National Laboratories.

Takođe novu tehnologiju razvija MIT koja je zasnovana na optičkim kablovima i posebnim vrstama stakala - sa idejom da se smanji cena koštanja.

Još novih ideja ima na pretek pa su se tako pojavile i one zasnovane na hemikalijama poput BakerClean PV-160 koja podiže efikasnost....

Paneli sa stepenom od 80% bi radili i noću.

Druga mana je tzv. niska energetska isplativost tehnološki starijih modela. Naime, izrada standardnih (ne nano) ćelija zahteva specifično veliki utrošak energetski najskupljih materijala (Al,Si,Cu) tako da je vreme vraćanja uložene energije oko 20 godina. Zato je trend da se umesto efikasnosti smanji cena proizvodnje, kako bi ste kupili što jeftiniji panel i pokrili što veću površinu. Ako je vek ovakvih uređaja manji od 20 godina ne možemo tvrditi da je ovo obnovljivi izvor energije. Sadašnji (tokom 2009.g) prosečno kvalitetni paneli imaju garanciju od 60 godina! Cene panela na tržištu drastično padaju.

PRIMENA U DOMAĆINSTVIMA
Na ovaj način je moguće obezbediti struju u objektima ili uređajima gde nije dostupna električna energija iz električne mreže. To su najčešće vikendice ili kuće u nepristupačnim mestima, plovni objekti, karavan kućice kao i razni telekomunikacioni ili uređaji na planinskim vrhovima ili signalni uređaji duž puteva.

Standardne komponente fotonaponskih sistema su:

• fotonaponski moduli (poznatiji kao solarni paneli ili pravilnije fotonaponski paneli)
• kontroleri punjenja akumulatora (mnogo vrsta i tipova i cena)
• akumulatori (potpuno drugačiji od automobilskih)
• Invertori (prevode jednosmernu struju u naizmeničnu)
• provodnici
• i noseći sistemi.

U primenama gde je potrebno da se obezbedi napajanje električnom energijom napona 220 V koristi se uređaj koji se zove invertor i koji pretvara jednosmernu struju iz akumulatora u naizmeničnu odgovarajućeg napona. Mnogo uređaja fabrički radi na jednosmernu struju pa naprotiv invertori nisu potrebni.

Invertor takođe ima stepen iskorišćenja, pa tako postoje različite vrste invertora. Savetuje se upotreba onih koji gube samo 5% do 10% , ali ima ih onih koji gube 50% energije. Takođe invertori su ZNATNO efikasniji ako se ne koriste u svojim minimalnim ali maksimalnim opsezima, pa tako na primer,  inverter od 1000W koji pogoni radio od 20 W će trošiti čak 40 W iz akumulatora. Većina ima dobre osobine ako koristite od 30% do 90% predviđene snage.

PAŽNJA! Invertori se ne smeju koristiti za pokretanje uređaja koji koriste elektroniku da kontrolišu temperaturu i vreme (tajmeri) i broj obrtaja. Tu spadaju mikrotalasne peci, neke veš mašine, fenovi, mikseri. To je stoga jer ovakvi uređaji stvaraju smetnju u pravljenju sinusnih talasa struje...Sa ostalim uređajima poput TV i kompijutera nema problema... Takođe ne smeju se koristiti punjači akumulatorkih baterija koji se ne isključuju kada se baterije napune.

Dva glavna tipa invertora su onaj sa ugrađenim punjačem akumulatora i bez njega. Većina invertora ispod 1000W nema ugrađene punjače akumulatora u sebi. 

Punjači koji se koriste zadnjih godina su trostepeni, što znači da ih možete ostaviti stalno uključene. Takođe invertori imaju u sebi preklopni relej, pa tako dok uređaj radi oniga pogone ali u isto vreme i pune akumulator, a kad nestane direktne struje prebace-preklope na energiju iz akumulatora a da ni ne primetite u radu uređaja.

Postoji posebna vrsta invertora zvana na engleskom "utility intertie" ili  "grid tie" koja ne koristi akumulatore, već direktno napaja. Ovakvi invertori traže jako visok ulaz u njih od 48 volti a neki modeli čak i do 600 V. Često ih koriste da direktno pogone lokalnu mrežu ili da izvozite struju nekome, ili čak prodajete struju recimo elektro privredi...

PAŽNJA! Često je potcenjena dužina i debljina kabla i to ona kritična od akumulatora do invertera što dovodi do kraha sistema. Recimo možda je kabl prividno dobar da nosi statički naboj, ali pri aktivaciji motora doći će do pada i invertor će se iključiti. Slična stvar se događa ako kupite invertor od 100W da pogonite TV od 100W, jer se u trenutku uključivanja TVa snaga diže na 300W, pa pada na 100W. Tih 300 verovatno niste predvideli, jel?

Ne postoji najbolji inverter, već se on bira prema nameni. Planirajte šta sve priključujete prvo, pa zatim tražite inverter.

Jedan fotonaponski modul je sastavljen od više ćelija i najčešće obezbeđuje napon od 12 ili 24 V (volti), snaga mu je od 10 do 150 W (vati). Modul ima snagu od 100 W i napon od 12 V a dimenzije su mu recimo 58 x 132 cm.

Broj modula i kapacitet akumulatora se određuju prema potrebama potrošača koji će se priključiti na fotonaponski sistem.

Koristiti kompakt fluo svetiljke snage 7 i 11 W koje rade na jednosmernom naponu od 12 V a priključuju se pomoću standardnog sijaličnog grla tipa E27. Za manje zahteve postoje i frižideri zapremine do 40 litara sa napajanjem od 12 V. Ukoliko želite da koristite postojeći frižider koji je predviđen za rad na 220 V onda je potreban invertor odgovarajuće snage da bi to omogućio. U tom slučaju obično se pravi cela električna mreža da radi na 220 V i koriste se kompakt fluo štedljive sijalice jer je potrebno da vodite računa o svakom potrošaču.
Regulatori koji vode računa o punjenju akumulatora iz fotonaponskih ćelija i o potrošnji struje kao i o stanju akumulatora proizvode se za struje od 6 do 30 A (ampera). Dobijena električna energija iz sunčanih ćelija akumulira se u olovnim akumulatorima sa elektrolitom u obliku gela jer su oni predviđeni da rade u režimu dubokog pražnjenja za razliku od akumulatora koji se koriste u automobilima.

Potražite:
o Projektovanje fotonaponskih sisitema
o Više tipova fotonaponskih modula i regulatora,
o Želatinske akumulatore kapaciteta od 20 do 120 Ah
o Fluorescentne sijalice snage 7 i 12 W za napone 12 ili 24 V
o Sinusne pretvarače jednosmernog napona 12 V i 24 V u 220 V AC
o Integraciju sistema sa napajanjem iz agregata ili vetrogeneratora
o Montažu opreme i puštanje u pogon

SOLARNI KOLEKTORI

Materijali koji imaju osobine crnog tela (potpuno apsorbuju sunčevu energiju) pogodni su za izgradnju kolektora. 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 debljine 50mm), apsorber (od Al lemela kroz koje su provučene bakarne cevi), stakleni pokrivač debljine 4mm i ram kolektora (od Al profila). Ovo su neki teh. podaci solarnog kolektora NAIS 80 firme Nisal iz Niša.

U sistemima za iskorišćavanje sunčeve energije razlikujemo dva cirkulaciona kruga: primarni i sekundarni.

U primarnom krugu, toplota apsorbovana u apsorberu kolektora se prenosi do izmenjivača toplote-IT.

Prenosilac toplote u primarnom krugu je najčešće smeša vode sa 30-40% etilenglikola.

U sekundarnom krugu se preko IT toplota predaje akumulatoru toplote, a odatle posredno ili direktno potrošaču, kao topla sanitarna voda ili voda za grejanje prostorija.

Međutim, moramo imati dodatni sistem za grejanje i toplu vodu, jer solarna energija noću i zimi ne može zadovoljiti naše potrebe. Ugradnjom kolektora u startu imamo dodatne investicije, ali kasnije štedimo novac 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!
Cene su znatno niže (i do par puta) na tržištima koja su veća od našeg i gde država dotira kupovinu podstičući građane.

                  
Konceptualno različite vrste kolektora (znatno efikasniji od ravne ploče)

 Za grejanje tople vode sistem se isplati za 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%. Sistemi za grejanje i toplu vodu mogli bi obezbediti 35% potreba u severnoj i centralnoj Evropi, oko 50% južno od Alpa, a na jugu Evrope čak 70%. Prema predviđanjima ukupna površina kolektora u EU dostići će 2010. cifru od 75 miliona km2, a u zemljama Evrope van EU još 40 miliona km2. To znači da sadašnja godišnja prodaja treba da se udesetostruči, što odgovara ciframa od 2.5 milijarde € godišnje.

MAPE PRILIVA SUNČEVE ENERGIJE

BEOGRAD

(Ekološki atlas Beograda, Gradski zavod za zaštitu zdravlja, Beograd, 2002) (GZZZ, 2002)
Prema prilivu Sunčeve energije teritorija Beograda spada u relativno bogatija područja.

Godišnji prosek dnevne količine energije kreće se od 3.76 do 3.86kWh/m2, što je čak nešto bolje od Severne Italije.
Prostorna raspodela energije globalnog sunčevog zračenja na horizontalnu površinu data je u Ekolškom atlasu Beograda Vol. B Karta 22 (GZZZ, 2002). Karta energetskog potencijala na teritoriji Beograda koja je pokrivena generalnim planom (Slika 5.2.1) ima sledeće karakteristike: Prikazane su vrednosti srednje dnevne energije globalnog sunčevog zračenja po kvadratnom metru horizontalne površine (kWhm-2d-1). Vidi se da linije jednake sunčeve energije (izopire) imaju približno meridionalni pravac pružanja, što je posledica topografskih prilika Balkana i s tim u vezi i uslova oblačnosti. Izopira 3.76 se pruža približno zapadnom granicom teritorije GP, dok je na krajnjem istoku te teritorije vredost 3.86kWhm-2d-1. To su vrednosti koje sasvim pouzdano obezbeđuju masovno i ekonomično korišćenje sunčeve energije kod nas.

U januaru dnevna količina globalne Sunčeve radijacije u Beogradu je od 1.1 do 1.4kWh/m2, ali u vedrim danima može da dostigne preko 3kWh/m2. Treba imati u vidu da se u zimskom periodu najveće količine Sunčeve radijacije dobijaju upravo u danima sa najnižom temperaturom, odnosno baš kada su i potrebe za zagrevanjem najveće. Ovaj prividni paradoks je uslovljen hlađenjem u vedrim noćima.

SRBIJA

Stvarno trajanje sijanja sunca- Savezni hidrometeorološki zavod (SHMZ) U okviru projekta SHMZ «Analiza stvarnog trajanja sijanja sunca u Jugoslaviji» rađenog 1979. godine, obrađeni su podaci sa 128 mernih stanica (od čega 36 stanica Srbije) za period 1951-1970. Rezultat ovog rada je 12 mesečnih karata i jedna godišnja koje prikazuju izohele srednjih mesečnih odn. srednje godišnje vrednosti (Gburčik, V, 1980b). Na Slikama 5.2.1.2 i 5.2.1.3 su prikazane karte za jul i godinu.

Stvarno trajanje sijanja sunca u projektu za Mediteran Komisije Evropske zajednice («Distribution du rayonnement solaire dans les regions limitrophes du bassin meditterraneen oriental et occidental»), (CEC, 1982).

Savezni hidrometeorološki zavod je bio uključen u projekat Evropske zajednice «Distribution du rayonnement solaire dans les regions limitrophes du bassin meditterraneen oriental et occidental» (Gburčik V., rukovodilac za teritoriju Jugoslavije). Pored podataka i mapa za celu teritoriju Mediterana obrađene su i mape za pojedinačne države (CEC, 1982). Na Slici 5.2.1.4 je prikazana julska mapa za Jugoslaviju.

Razlika u odnosu na mape urađene u prethodno prikazanom projektu SHMZ, je u tome da su ovde rađene mape sa prosečnim dnevnim vrednostima trajanja sijanja sunca (u destinama sata), dok su u projektu SHMZ rađene mape sa prosečnim ukupnim mesečnim trajanjem sijanja sunca (u satima).

Energija sunčevog zračenja u Evropskom atlasu sunčevog zračenja (European Solar Radiation Atlas, Vol. I Horizontal Surfaces, Vol. II Inclined Surfaces)

SHMZ je bio uključen i u ovaj projekat (Gburčik, V, rukovodilac za teritoriju Jugoslavije)

Komisije Evropske zajednice (CEC, 1984a, 1984b). U Atlas je uključeno 12 reprezentativnih stanica Jugoslavije koje su i pre toga bile u Svetskoj mreži stanica za sunčevo zračenje iz koje se podaci prikupljaju i obrađuju u Svetskom centru za podatke zračenja u Lenjingradu (sada St. Petersburg).

Mreža jugoslovenskih stanica je tada bila jedna od najboljih u Evropi, što je vidljivo i iz Atlasa, odnosno kvaliteta podataka. Sve stanice su imale vremensku seriju od 10 godina sa podacima kontinuiranih registracija (tada savremenih solarigrafa) globalnog i difuznog zračenja i trajanja sijanja sa heliografa.

Primera radi, iz tadašnje DR Nemačke je bilo uključeno 4 stanice koje su imale samo podatke o globalnom zračenju. Grčka je bila uključena sa 9 stanica od kojih je samo jedna imala globalno zračenje, ostale samo sijanje sunca. Potpuno kompletirane nizove i kvalitetne setove satnih vrednosti svih komponenata imale su, pored Jugoslavije (12 stanica, od čega 4 iz Srbije), još i Austrija (5 stanica), Švajcarska (3 stanice) Poljska (4 stanice) i Holandija (5 stanica). Danas se u Srbiji ne meri zračenje ni na jednoj stanici, i to je tako od 1991.

Slika 5.2.1.5 Globalno sunčevo zračenje na površinu orijentisanu ka jugu pod uglom od 600

KOMERCIJALNA UPOTREBA SOLARNE ENERGIJE

Najveće svetske operativne solarne elektrane i one koje su u najavi

Ostavljena su strana imena gradova i firmi kako bi ste mogli da potražite dodatne podatke o njima.

Do 2011.god., Deming, New Mexico, USA najava za solarnu elektranu od 300 Megawata 15X veću od trenutno najveće na svetu. Grade je kompanije New Solar Ventures i Solar Torx. Rasprostiraće se na  1300 hektara i imaće 300 do 400 zaposlenih. Napajaće 240 000 domova.

70 milja od Pheonix, pored Gila Bend, Arizona, USA biće gotova do 2011.g. Proizvodiće 280 megawata energije, imaće 1 500 zaposlenih na površini od o769 hektara.

Australija, Mildura, Victoria. Proradiće 2010 i nastaviće da raste do 2013. Grade je TRUenergy i Solar Systems.  Proizvodiće 154 Megawata solarne energije. Cilj im je 270,000 megavata.

80 megavata solarna elektrana u  Fresno, California, USA biće gotova 2011. god. Gradi je Cleantech, zajedno sa državnim California Construction Authority. Biće na 260 hektara. Planira se još par postrojenja slične veličine.

Waldpolenz Solarni Park u Brandis, Rhineland-Palatinate, Germany, pored Leipzig-a. Pored vojne avio baze je. Dobili su dozvolu za gradnju. Gradi je Juwi Solar, imaće 40 megawata i biće gotova 2009.g.

Jumilla, Murcia, Spain trenutno jedna od dve najveće solarne elektrane u svetu. 20 megawata ima 120,000 PV panela na 100 hektara površine. Napaja 20 000 domaćinstava. Zaradiće 28 miliona dolara.  Projekat je završila Luzentia Group uz pomoć Elecnor’s solar industry Atersa. Građena je 11 meseci. Oblast ima 300 sunčanih dana.

Drugi rekorder je u istoj zemlji Beneixama, Alicante, Spain. Otvorena 2007. God, pravi 20 megawata ima 100,000 ploča.

Tokom  2008, Sinan, Jeollanam-do, South Korea dostiže špansku solarnu elektranu od 20 megawata. 109,000 solarnih panela. Gradi je SunTechnics, u oviru državnog programa Act on Climate Change. Tvrde da će do 2014. God napraviti najveću svetsku elektranu na plimu i oseku.

Las Vegas, Nevada, USA 14,2 megavata održava je SunPower. Napaja obližnju vojnu bazu i štedi joj oko $1 million USD godišnje. Pokriva 56 hektara i ima 70,000 PV panela.

Otvorena tokom 2007.god. pored Salamanca, Salamanca, Spain. 70,000 PV panela od Japanske Kyocera Corporation postavljenih na 36-hektara. Stvara 13.8 megawata. Napaja 5000 domova.

Lobosillo, Murcia, Spain postrojenje od 12,7 megavata sa . 80,000 PV panela tipa Ecostream.

“Solarni park” u Arnstein, Bavaria, Germany sa 1,400 PV solarnih panela koji menjaju ugao i prate sunce hvata 35% više energije. Gradila se 14 meseci i pravi 12 megavata struje. Pravila ju je nemačka firma Solon AG. Germany.

Brdo iznad Serpa, Alentejo, Portugal, idealnih 3 300 sati sunca godišnje. 11 megavata 52 000 panela, otvorena 2007.god. na 60 hektara. Napaja 8 000 domova.

Izvor: ETF Beograd

Većina oblika energije nastala je ili nastaje delovanjem zračenja Sunca, npr. fosilna goriva su akumulisana energija zračenja Sunca koja su došla do Zemlje pre milion godina.
Kada govorimo o energiji zračenja Sunca podrazumeva se njegovo iskorišćenje u trenutku kada dođe do Zemlje, to je neposredno iskorišćavanje zračenja Sunca.

Dotok energije Sunčevim zračenjem naziva se solarna konstanta, koja je 1400W/m2 pri srednjoj udaljenosti Zemlje od Sunca, uz upadni ugao od 90 stepeni zanemarujući delovanje atmosferske apsorpcije. Pri prolasku kroz atmosferu deo energije se troši u složenim procesima, a deo se reflekuje i reemituje u svemir. Taj deo iznosi oko 1/3 energije koja je dospela na rub atmosfere, pa dotok energije do površine Zemlje iznosi prosečno 920W/m2. Ako je projekcija površine Zemlje 127.106 km2, dotok energije iznosi 117400TW. Zbog rotacije Zemlje ta se energija raspoređuje po celoj površini Zemlje (510.1.106 km2), pa je prosečni dotok energije 230W/m2, odnosno 5.52kWh/m2 dnevno. To su, naravno prosečne vrednosti, a stvarne zavise od geografske širine, dela dana, pojave oblaka, zagađenja itd.

Energija zračenja Sunca koja dolazi do Zemljine površine iznosi, dakle, oko 109TWh (8.6.1013toe) godišnje. Ta je energija oko 170 puta veća nego energija u ukupnim rezervama uglja u svetu. To je ogromni energetski izvor kojim se mogu zadovoljiti energetske potrebe za veoma dugo vreme.

Energija zračenja koja dopire do površine Zemlje zavisi u prvom redu od trajanja insolacije (trajanja 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. Za Podgoricu je to vreme 2442h.

Ipak, dotok energije Sunčevog zračenja nije proporcionalan trajanju insolacije. Naime, deo energije se gubi prolaženjem kroz atmosferu zbog apsorpcije kiseonika, ozona i ugljen dioksida. Gubitak je veći što je Sunce bliže horizontu. Osim toga, energija zračenja se u prolazu kroz atmosferu raspršuje, a najveći gubitak je neposredno nakon zalaska Sunca. Deo raspršene energije ipak dođe do površine Zemlje(oko 50%). Prema tome, ukupno zračenje koje dođe do površine Zemlje sastoji se od neposrednog i difuzionog zračenja koje je deo raspršene energije zračenja. Zbog svega toga snaga zračenja koja dođe na površinu, a koja bi se mogla energetski iskorišćavati, znatno se menja tokom dana, a njene promene zavise od godišnjeg doba i položaja obasjane površine.

Veoma se često energija zračenja prikazuje kao energija koja dođe do površine Zemlje tokom dana, naravno za vreme trajanja isolacije. Ta energija zavisi i od stanja oblačnosti i osobina atmosfere, ali je poželjno poznavati i potencijalnu energiju zračenja. To je maksimalna energija koja dođe do površine kroz suvu i vlažnu atmosferu. Ona zavisi i od geografske širine i nadmorske visine. Ona postaje sve manja sa smanjenjem nadmorske visine i povećanjem geografske širine. Na geografskoj širini od 43 stepena pot. energija iznosi oko 2500kWh/m2 godišnje, a na geografskoj širini od 46 stepena oko 2400kWh/m2 godišnje.

Stvarna energija zračenja koja dođe do površine znatno je manja od potencijalne zbog pojave oblaka, vlage i zagađenosti atmosfere. U Srbiji je ona u proseku oko 3.5kWh/m2 na dan, a u primoriju Crne Gore oko 4kWh/m2 dnevno.

Sve ovo pokazuje veliku promenljivost snage zračenja. Ipak, te su promene laganije od promena snage vetra i one se mogu s većom ili manjom tačnošću predviditi, jer je poznat ritam pojava (izlazak i zalazak Sunca). Intezitet zračenja koje nam stoji na raspolaganju ne možemo predviditi s većom sigurnošću. Kao izvor energije Sunčevo zračenje je povoljnije od vetra s obzirom na predvidivost pojave, ali je nepovoljnije s obzirom na to da zračenja nema u toku noći, i da je manje intezivno tokom zime kada je potrošnja energije najveća. Postrojenja mogu raditi samo u toku dnevnog ciklusa, što se ne poklapa sa ritmom potražnje energije. Moraju se graditi dodatna postrojenja ili osigurati akumulaciju energije pomoću koje bi vršili snabdevanje potrošača noću.

VELIKI POTROŠAČI

SOLARNE ELEKTRANE: u njima vršimo posrednu konverziju energije Sunca u el.energiju;
energija Sunca-->koncentracija toplotne energije na radni medij-->stvaranje pare-->meh.energija u parnoj turbini--> el.energija.

Primenom ogledala koncentrišemo energiju Sunca na kolektor kako bi zagrejali radni medij u njemu. Ako na taj način postižemo temperature manje od 100C, tada se u izmenjivaču toplote koristi freon, koji isparava i pokreće turbinu. Ako postižemo znatno veće temperature, tada se u IT predaje toplota vodi, koja se pretvara u paru, koja pokreće parnu turbinu.

Postoje dva sistema za solarne elektrane (SE):

• za manje SE: DCS-Distributed Collectors System, kod kojeg radni medij teče kroz cevi oko kojih su postavljena parabolična ogledala, koja fokusiraju zrake na cev, prenoseći na taj način toplotu na radni medij
• za veće SE: CRS-Central Reciver System, sa centralnim prijemnikom, na koga se ogledalima prenosi celokupna energija.

Najveća CRS elektrana u svetu je SE "Solar one", u Kaliforniji snage 10MW. Troškovi izgradnje iznosili su 142miliona USD, što daje specifične investicije od 14.2USD/W, što je oko 15 puta skuplje od klasičnih elektrana. Ako uzmemo u obzir da su to spec. investicije vršne snage dolazimo do zaključka da je cena desetak puta viša od cene klasične elektrane. Interesantan je podatak da 20 ekipa od po 20 ljudi neprekidno čisti ogledala kako bi SE mogla nesmetano da radi.

Specifični utrošak ključnih materijala (čelik i beton) je 20 do 30 puta veći nego u slučaju TE. Ako bi izračunali energiju koja se mora utrošiti za dobijanje materijala ugrađenih u SE dolazi se do zaključka da je vreme vraćanja energije oko 15 godina. Još jedan problem je i ogromni prostor koji zauzimaju ogledala, pa ako bi se takva SE gradila na nekom produktivnom prostoru, ne bi bila moguća bilo kakva produkcija bioenergije.

---

Predloži drugima i dodaj link na ovu stranu na svom