Spútaná slnečná energia

Spútaná slnečná energia

23. 03. 2009
Zdieľať

Zo vzdialenosti 150 miliónov kilometrov dopadá na zemský povrch nepretržite a bezplatne slnečné žiarenie – najbohatší energetický zdroj dostupný na Zemi, ktorý je navyše z ekologického hľadiska úplne čistý. Energiu zo Slnka už vieme využívať nielen pasívne, ale súčasné technológie ju vedia aj aktívne zhodnotiť: modernizujú sa slnečné kolektory na ohrev vody, fotovoltické články a solárne elektrárne vyrábajú elektrickú energiu.

Solárny systém, ktorý sa väčšinou inštaluje na ohrev teplej vody v rámci bežného použitia v domácnosti, na vykurovanie vody v bazénoch a skleníkov alebo ako prídavné zariadenie k nízkoteplotným vykurovacím systémom (podlahovým, stropným, stenovým), sa skladá z:


Spútaná slnečná energia

186043

• kolektorov,
• zásobníkových ohrievačov s výmenníkom tepla,
• obehových čerpadiel,
• potrubnej siete s armatúrou,
• zabezpečovacieho zariadenia,
• doplnkových armatúr na plnenie a vypúšťanie systému,
• elektrického regulátora so snímačmi teplôt.

Kolektory

Kolektory sa používajú v nízkoteplotných systémoch, kde teplota teplonosnej látky nepresahuje 100 °C (zvyčajne má teplotu 60 °C). Premieňajú slnečné žiarenie na teplo, ktoré zohrieva teplonosnú látku (vodu, nemrznúcu zmes). Tento proces sprevádzajú optické a tepelné straty, ktorých veľkosť závisí od kvality a druhu použitých materiálov kolektoru a od vonkajšej teploty vzduchu. Kolektory majú tri vrstvy, ktoré sa buď dodávajú ako celok, alebo sa zostavujú priamo na mieste inštalácie a ukladajú sa do ľahkej rámovej konštrukcie:


Spútaná slnečná energia

186044

• transparentná vrstva je najviac namáhaná klimatickými zmenami a znečistením. Vyrába sa z fólie alebo môže byť sklenená. Existujú aj kolektory bez transparentnej vrstvy;

• absorpčná vrstva je najdôležitejší funkčný prvok. Tzv. absorbér (z dobre vodivého kovového plechu) pohlcuje slnečné žiarenie, premieňa ho na teplo a odovzdáva teplonosnej látke. Na zvýšenie účinnosti sa natiera čiernym matným lakom;

• tepelnoizolačná vrstva (jednovrstvová alebo viacvrstvová) redukuje tepelné straty. Vhodnou tepelnou izoláciou sú organické látky, ktoré slabo vodia teplo, napríklad penový polyuretán a polystyrén, ľahčený polyvinylchlorid, polyuretán alebo sklenená a čadičová vlna; z tých najnovších to sú minerálne vlákna.

Zásobníkové ohrievače a výmenníky tepla

Tip: Všetok nábytok a bytové doplnky na jednom mieste


Spútaná slnečná energia

186048

Pri príprave ohriatej vody sa teplo prostredníctvom teplonosnej kvapaliny odvádza potrubím do výmenníka, v ktorom sa úžitková voda ohrieva. Následne sa uskladňuje v zásobníku teplej vody, kde ostáva pripravená na bežné použitie. Zásobníky uskladňujú ohriatu vodu, aby sa dala využívať aj vtedy, keď nastane nerovnomernosť medzi príjmom energie zo slnečného žiarenia a odberom potrebnej energie zo slnečných kolektorov. Zásobníky môžu byť dimenzované na maximálnu dennú potrebu vody alebo môžu byť kombinované – s výmenníkmi tepla pre každé odberné miesto – a pripojené na dodatkový zdroj tepla. Pre pokles teploty teplonosnej látky a nespoľahlivosti slnečného žiarenia (vzhľadom na meniace sa poveternostné podmienky) sa vkladá do zásobníka elektrická ohrevná vložka.

Obehové čerpadlá

Obehové čerpadlo je motor poháňajúci teplonosnú látku na trase medzi kolektormi a zásobníkom tepla. Zároveň vyrovnáva tlakové straty v potrubnej sieti kolektorového okruhu. V prípade, že je teplonosnou látkou v systéme voda, je takmer každé teplovodné čerpadlo schopné prekonať tlakovú stratu približne 3 kPa (stratu 3 kPa treba prekonávať pri sústave ôsmich za sebou spojených slnečných kolektorov). Obehové čerpadlo sa s elektromotorom na jednosmerný alebo striedavý prúd osadzuje do systému rozvodov. Spotrebitelia sa nemusia obávať hluku z týchto zariadení; moderné čerpadlá sú veľmi tiché a navyše sa ľahko montujú. Ich výkon sa dá regulovať trojstupňovou zmenou otáčok a závisí od množstva dopravovanej teplonosnej látky a jej maximálne dosiahnuteľnej teploty.


Spútaná slnečná energia

186043

Potrubná sieť, armatúry a zabezpečovacie zariadenia (solárna inštalačná jednotka) Parametre potrubných rozvodov primárneho okruhu slnečného zariadenia musia vyhovovať trom požiadavkám:
• musia byť dostatočne odolné proti poveternostným vplyvom vrátane vysokých teplôt a účinku ultrafialového žiarenia,
• musia minimalizovať tepelné straty,
• musia zabezpečiť správnu cirkuláciu teplonosnej látky.

Preto sa rozvody v celom systéme navrhujú zvyčajne z rovnakého materiálu. Vhodné sú tenkostenné medené a oceľové nepozinkované rúrky s veľmi dlhou životnosťou a malým hydraulickým odporom. Pri navrhovaní svetlosti potrubia sa ráta s priemerným prietokom teplonosnej látky v kolektore (60 až 80 l/hod). Potrubie sa chráni tepelnou izoláciou na báze minerálnych látok s hydrofóbnou úpravou, ktorá musí vydržať teplotu až 180 °C, a vrstvou pevného obalu, napríklad z kašírovanej hliníkovej fólie.

Rozvod teplonosnej látky sa reguluje pomocou dvoj- alebo trojcestných zmiešavacích a rozdeľovacích armatúr, teplomerov na meranie tlaku, prietokomerom a doplnkovými armatúrami. Vhodným doplnkom sú rôzne filtre.

Využitie


Spútaná slnečná energia

186046

Na letné obdobie, teda od mája až do septembra, pokryjú solárne monovalentné systémy takmer celú spotrebu energie na ohrev vody na hygienické účely. Ako doplnkový zdroj tepla počas zamračených dní sa používa elektrické vyhrievacie teleso, prípadne kotol alebo prípojka ústredného vykurovania. Bivalentné systémy – s kotlom ústredného vykurovania alebo s tepelným čerpadlom – sú určené na celoročný ohrev vody a dimenzujú sa na plný tepelný výkon.

Solárny systém môže ročne pokryť iba 15 až 30 % celkových potrieb na vykurovanie dobre izolovaného domu s nízkoteplotným vykurovacím systémom. Na zosilnenie efektu treba nainštalovať zásobník energie, tepelne zaizolovať budovu a nainštalovať nízkoteplotný vykurovací systém.

Nádejná fotovoltika

Fungovanie väčšiny kalkulačiek, hodiniek a systémov GPS zaisťujú fotovoltické články na báze kremíka. Kremík sa ako hlavná surovina používa aj vo fotovoltike – priamej premene energie slnečného žiarenia na energiu elektrickú. Okrem budovania veľkých, samostatných solárnych elektrární je oveľa výhodnejšie, ak sa na existujúce budovy (strechy priemyslových hál, hotely, bytové domy) inštalujú fotovoltické články z amorfného alebo kryštalického kremíka. Amorfný kremík má schopnosť využiť celé farebné spektrum slnečného žiarenia.


Spútaná slnečná energia

186047

Fotovoltické systémy majú množstvo výhod:
• dajú sa integrovať do akejkoľvek budovy, kde výrazne znižujú energetickú spotrebu,
• nespôsobujú hluk, nie sú zdrojom škodlivých emisií a znečisťujúcich plynov – kremík je netoxická surovina,
• sú bezpečné a vysoko spoľahlivé. Životnosť panelov je 30 rokov (po 25 rokoch prevádzky ich výkon neklesne pod 80 % štartovacieho výkonu), názory na energetickú návratnosť sa pohybujú v rozmedzí od 3 do 7 rokov (iba na porovnanie: energetická návratnosť jadrovej elektrárne sa uvádza 10 rokov),
• ich premávka nevyžaduje žiadnu údržbu, panely sa ľahko inštalujú,
• fotovoltické panely sa dajú recyklovať (na ich výrobu sa okrem kremíka používa napríklad aj sklo a hliník).

Inštalácia fotovoltických článkov je tiež riešením pre oblasti, ktoré dosiaľ nemajú zavedenú elektrickú rozvodnú sieť, sú ideálnym riešením pre vidiek. Fotovoltiku možno využiť nielen ako zdroj svetla, ale aj pri napájaní nemocničných prístrojov alebo v systémoch na čerpanie vody. 





Množstvo dopadajúcej slnečnej energie na územie Slovenska je dvestokrát väčšie ako súčasná spotreba zo všetkých primárnych zdrojov energie v krajine. Priemerné množstvo energie z ročného žiarenia na území Slovenska je 1 055 kWh/m2 za rok.
 





Výber vhodného kolektora a jeho inštalácia

Vybrať vhodný kolektor z veľkého množstva druhov, ktoré sú v ponuke, je náročné. Vyberať môžeme podľa druhu ohrievanej teplonosnej látky (okrem vody a nemrznúcej zmesi to môže byť aj vzduch) alebo podľa dosahovanej maximálnej teploty (60, 100 alebo 2 000 °C). Môžeme si nainštalovať buď kolektor stabilný, pevne uložený na konštrukcii, alebo pohybujúci sa podľa smeru dopadajúcich slnečných lúčov.

Aj umiestnenie kolektora je variabilné: ak ho neosadíme do strešnej alebo zvislej konštrukcie, príp. si nevybudujeme celú tzv. energetickú strechu, môžeme ho osadiť na pozemok pred budovu. Platí, že najvýhodnejšia poloha je orientovať kolektory na juh, ale môžu byť vychýlené aj na východ a západ. Maximálne množstvo energie môže kolektor prijať, ak jeho plocha zviera so slnečnými lúčmi pravý uhol. V našich klimatických podmienkach je najefektívnejšie nasmerovať vyhrievaciu plochu v lete pod uhlom 30 až 45°, v zime 60 až 90°.


Všetko o vykurovaní a úspore energií

Kategória: Nezaradené
Tagy: dom fotovoltaika kolektor slnečná energia solárny panel
Zdieľať článok

Diskusia