energetyka solarna

Słońce jest pierwotnym źródłem energii dla Ziemi. To dzięki promieniowaniu słonecznemu dociera do nas określona dawka energii, z której wynika ziemski klimat. To dzięki Słońcu rośnie biomasa, powstały zasoby paliw kopalnych, wieją wiatry itd. Energia promieniowania słonecznego stanowi nieograniczone i darmowe źródło energii, którym dysponuje człowiek. Słońce wysyła w ciągu 14 dni do powierzchni Ziemi tyle energii, ile wynosi całoroczne zapotrzebowanie energetyczne naszej planety.

Solar land area

Rozkład nasłonecznienia kuli ziemskiej z uwzględnieniem wpływu atmosfery ziemskiej

 

Najpopularniejsze sposoby wykorzystania energii słonecznej to konwersja fototermiczna i konwersja fotowoltaiczna.
Do pierwszej grupy zaliczamy płaskie i próżniowe kolektory słoneczne wspomagające przygotowanie ciepłej wody użytkowej (i ogrzewanie). Należą on do systemów aktywnych wykorzystania promieniowania słonecznego. Należy jednak także wspomnieć o systemach pasywnych, w których na etapie projektowania i dzięki zastosowaniu odpowiednich materiałów w znaczący sposób można wykorzystać „słoneczne” zyski ciepła i obniżyć zapotrzebowanie budynku na ciepło i oświetlenie.

Proste podgrzewacze ciepłej wody w sezonie letnim są łatwo dostępne dla każdego dysponującego dachem korzystnie usytuowanym względem stron świata. Metodą gospodarską można za niewielkie pieniądze zbudować czarny zbiornik i oszczędzać na przygotowaniu wody do kąpieli w ciepłe dni.

Znacznie rzadsze kierunki wykorzystania promieniowania słonecznego jako źródła ciepła to cieplne elektrownie słoneczne zbudowane z wielu zwierciadeł z magazynowaniem energii (CSP+) czy wykorzystanie zwierciadeł do ogrzewania górnego źródła ciepła w silniku Stirlinga. Takie innowacje nie osiągnęły jednak jeszcze efektywności kosztowej. Poniżej można zapoznać się z demonstracjami tych technologii: elektrownia CSP+ (napędzajaca turbinę parową) w Sevilli w Hiszpani, Stirling Energy Systems w USA (generatory napędzane silnikami Stirlinga) oraz przedstawiona przez Billego Grossa idea wykorzystania silnika Stirlinga napędzanego energią słoneczną.

 


Zdecydowanie największą popularnością cieszą się ogniwa fotowoltaiczne umożliwiające bezpośrednią zamianę promieniowania słonecznego na energię elektryczną przez wykorzystanie efektu fotovoltaicznego w materiałach półprzewodnikowych.Ogniwa są zbudowane z krzemu monokrystalicznego, krzemu polikrystalicznego lub polimerów. Technologia dynamicznie się rozwija i osiąga coraz wyższe sprawności referencyjne, przekraczające już poziom 20%. Masowa produkcja doprowadziła do znacznej poprawy efektywności kosztowej oraz spopularyzowała stosowanie ogniw pV nie tylko do zasilania pojedynczych małych odbiorników poza siecią energetyczną (znaki drogowe, oświetlenie, teletransmisja itp.) czy wspomagania zasilania gospodarstw domowych ale również wielkoobszarowych instalacji przemysłowych o mocach rzędu kilku MW.

Poniżej film zawierający przegląd budowy największej na świecie farmy fotowoltaicznej w USA