Metode pretvaranja solarne energije i njihova efikasnost

Zračenje Sunca cijelo vrijeme nosi energiju na Zemlju. To je u biti elektromagnetska energija. Spektar elektromagnetskog zračenja iz sunca nalazi se u širokom rasponu: od radio valova do x-zraka. Maksimalni njegov intenzitet pada na vidljivu svjetlost, naime na žuto-zeleni dio spektra. Općenito, može se reći da energija sunčevog zračenja kontrolira život na Zemlji, klimu i vremenske prilike na našem planetu - sva živa priroda na Zemlji duguje Suncu svoje postojanje.

Činjenica je da sa Sunca - u gornje slojeve Zemljine atmosfere snaga u obliku zračenja neprekidno stiže u obliku zračenja reda od 174 petavata (peta - 10 do 15. stupnja). Istodobno, 16% dolazne energije apsorbira se gornjim slojevima atmosfere, a 6% se reflektira iz nje. Ovisno o vremenskim uvjetima, do 20% se također odražava u srednjim slojevima atmosfere, a oko 3% energije koja dolazi sa Sunca se apsorbira.

Stoga se naša atmosfera raspršuje i filtrira značajan dio spektra, međutim, prolazeći na njegovu površinu značajan dio u obliku infracrvenog zračenja i malo ultraljubičastog zračenja. Kao rezultat toga, možemo promatrati vodeni ciklus u prirodi, fotosintezu biljaka i imamo prosječnu temperaturu zemljine površine oko 14 ° C.

Tehnologija koja omogućuje čovječanstvu da gotovo i svjesno koristi ovu energiju naziva se sunčevom energijom. I ova situacija nije bez zdravih razloga, jer prema znanstvenicima potencijal Sunčeve energije koja se može primiti na površini zemlje i pretvoriti u oblik koristan za ljude danas je maksimalno gotovo 49,9 pretresanja godišnje (egza - 10 u 18 stupanj), što prelazi 10 000 trenutnih potreba čovječanstva.

Čak i u Njemačkoj, gdje klima nije vrlo sunčana, energija koja bi se idealno mogla dobiti od Sunca bila bi sto puta veća od potreba cijele države. A u Austriji do 1480 kWh godišnje po 1 kvadratnom metru zemljine površine. A samo 50% ove energije u zemlji primaju solarni koncentratori, zagrijavajući rashladno sredstvo u svom fokusu.

Zatim pogledajmo najprihvatljivije metode pretvaranja solarne energije do danas i procijenimo ih koeficijent performansi (COP).

Solarni kolektor

Solarni kolektori, iako se odnose na niskotemperaturne instalacije, ipak mogu proizvesti oko 1250 kWh po četvornom metru energije godišnje. Ovdje se dobiva energija u obliku topline, pogodna za industrijsko grijanje i opskrbu toplom vodom.

U praksi, instalacija pretvara energiju vidljivu svjetlost i blizinu infracrvenog zračenja u toplinu, jer se ovdje zagrijava rashladna tekućina, voda. U nedostatku unosa topline (stagnacije), sakupljači ovog plana mogu zagrijati vodu do 200 ° C.

Instalacija ima premaz posebnog apsorbera koji dobro apsorbira sunčevo zračenje i prenosi toplinu u sustav za provođenje topline. Selektivni premaz je obično prskanje niklom ili titanovim oksidom. Prosječna učinkovitost takvih instalacija je 50%.

Zrcalo paraboličnog cilindra

Postrojenja koja se temelje na paraboličnim cilindričnim ogledalima spadaju u postrojenja za srednje temperature. Omogućuju vam 375 kWh po četvornom metru električne i toplinske energije godišnje. Fokus takve instalacije je cijev (u kojoj je rashladno sredstvo ulje) ili fotoelektrični pretvarač. Ulje u epruveti zagrijava se ovdje na 350 ° C i još više.

Jedan parabolični cilindar, iz kojeg se regrutuje velika elektrana, ima duljinu do 50 metara.Toplinska učinkovitost paraboličnih koncentratora doseže 73% pri temperaturi grijaćeg medija od 350 ° C. Prosječna učinkovitost takvih instalacija doseže 20%.

Heliostatski sustavi

Solarni sustavi pripadaju visokotemperaturnim instalacijama. Godišnje dobivaju 500 kWh po kvadratnom metru električne energije, a heliostatske jedinice omogućuju primanje toplinske energije. Ovdje se zagrijava nosač topline koji se temelji na natriju i plinu (sustav dvostrukog kruga s termalnom soli). Mnoga ogledala odražavaju sunčevo zračenje, usmjeravajući ga u spremnik s rashladnom tekućinom smještenom na vrhu kule. Učinkovitost takvih sustava doseže 20%.

Solarna baterija

Solarni paneli pripadaju elektroenergetskim postrojenjima i omogućuju primanje 250 kWh električne energije godišnje uz pomoć fotoelektričnih pretvarača. Njihova efikasnost dovoljna je za opskrbu električnom energijom malog kućanstva u solarnoj regiji, a mali solarni paneli mogu napajati struju cestovnim znakovima, rasvjetnim uređajima, sustavima za navodnjavanje itd.

Danas je učinkovitost solarnih panela mnogo što poželjnije, njihova prosječna učinkovitost je relativno niska, oko 10%, ali tehnologija se neprestano poboljšava.

Vidi također:24-satna solarna elektrana Gemasolar i Učinkoviti solarni paneli