Sluneční energie

Zdrojem většiny obnovitelných druhů energie je sluneční záření, které je využíváno buď přímo k výrobě tepla, chladu a elektřiny, nebo nepřímo uložené v jiný druh energie (energie vodních toků, větru, mořských vln, tepelná energie prostředí - atmosféra, hydrosféra, litosféra a energie živé hmoty - biomasa).

 

Pasivní solární systémy

Pasivní energetické systémy využívají především tyto jevy a vlastnosti:

• pohlcování energie povrchy materiálů
• akumulaci energie (tepelná kapacita látek)
• tepelnou vodivost (tepelněizolační materiály)
• přenos tepla prouděním vzduchu

 
Prvky používané v pasivních solárních systémech:

• Trombeho akumulační stěna - povrch stěny pohlcuje dopadající sluneční záření a mění jej v tepelnou energii, která se ukládá v materiálu zdiva, vedením je přenášena a předávána přestupem tepla do vzduch v interiéru budovy; většího efektu lze dosáhnout představěním skleněné steně - zmírnění ztrát energie vyzařováním a prouděním do venkovního vzduchu.
• Transparentní izolace - účinější využití Trombeho stěny, představená stěna je ze sla či plastů propouštějících sluneční záření k absorbujícímu povrchu a zabraňujících zpětnému výstupu tepelné energie do exteriéru.
• Výplně otvorů - představují velký podíl na tepelných ztrátách budov - trendem je snižovat součinitel prostupu těchto výplní (vakuovaná dvojskla, trojskla, přídavná skla, izolační průhledné fólie apod.).
• Tepelná zrcadla - tenké vrstvy přidané k výplním, mají malou pohltivost, neovlivňují dovnitř propouštěné sluneční záření, ale nepropouštějí tepelné záření ven z místnosti a odrážejí ho zpět do interiéru
• Inteligentní afasádní a stínící materiály - jsou to termotropní a fototropní látky, jejichž odrazivost, propustnost či pohltivost jsou řízeny jejich teplotou nebo intenzitou, popř. barvou dopadajícího světla

 

Aktivní solární systémy

• Fotovoltaický kolektor - přeměňuje přímé sluneční záření na elektrickou energii.
• Fototermický sběrač slunečního záření - základem tohoto druhu kolektoru je absorbér, který transformuje přímé a rozptýlené sluneční záření do tepelné energie.

 

VÝROBA ELEKTŘINY ZE SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ

Základním prvkem zařízení pro ořeměnu slunečního záření na elektrickou energii je solární článek.

Energetická účinnost přeměny slunečního záření na elektrickou energii je u současně vyráběných článků až 14-16% a u experimentálních článků až 28%. Celková průměrná využitelnost systému je 7-11%.

Typy solárních článků

• Monokrystalické články - s účinností až 17%
• Polykrystalické články - s účinností až 15%
• Amorfní články - s účinností max. 10%

Solární fotovoltaické systémy

• Autonomní systém 

• Hybrydní systém

• Systém přímo spojený se sítí bez akumulátoru

 

SOLÁRNÍ FOTOTERMICKÉ SYSTÉMY

Typy kolektorů

• Kapalinové kolektory - přeměňují sluneční energii zachycenou absorbérem na tepelnou energii, ta je odváděna teplonosnou kapalinou do místa spotřeby (např. solární zásobník).
• Ploché - absorpční plocha je shodná s čelní plochou, účinnost kolem 70%.
• Trubicové - absorbér je zataven ve vakuové trubici (vakuum snižuje ztráty a zvyšuje účinnost).
• Koncentrační - čelní nebo odrazová plocha koncentruje sluneční záření na menší absorpční plochu (dosažení vyšší teploty), účinnost až 90%.
• Vzduchové kolektory - konstrukce podobná jako u kapalinových kolektorů, teplonosnou látkou je vzduch.

Komponenty běžného systému pro solární ohřev teplé užitkové vody

• Solární kolektory - přeměňují sluneční záření na tepelnou energii.
• Solární z ásobník - zde je voda přes tepelný výměník ohřívána solární energiií.
• Čerpadlo, potrubí a armatury - oběhové čerpadlo zajišťuje cirkulaci teplonosné kapaliny, potrubí se volí s ohledem na požadované průtoky a hydraulické ztráty (nutno zaizolovat), armatury slouží k plnění systému a zabezpečení jeho správné funkce (manometr, teploměr, zpětný ventil).
• Zabezpečovací zařízení - expanzní nádoba s pojistným ventilem k vyrovnání kolísání tlaku a zabezpečení systému před poškozením.
• Regulační zařízení - zabezpečuje optimální výkon systému, chrání ho před poškozením.
• Teplonosná kapalina - pro sezónní ohřev se užívá voda, pro celoroční provoz nemrznoucí směs.