GBRSRB
Početna
Foto
Video
Novosti
Katalozi
Kontakt

Solarna Energija

Obnovljivi Izvori Energije | Solarna energija

Sunčeva energija nastaje u procesu fuzionih reakcija naše najbliže zvezde – Sunca i ova energija je osnov za stvaranje svih drugih vidova energija i procesa u prirodi. Prema danas dostupnoj tehnologiji Sunčevo zračenje se može iskoristiti na dva načina:

  • Korišćenje toplotne energije Sunca koja se može transformisati u mehaničku, odnosno električnu energiju. Za pretvaranje Sunčevog zračenja u toplotnu energiju koriste se kolektori, ili sistemi za toplotnu akumulaciju.
  • Direktna konverzija Sunčeve energije u električnu energiju preko procesa foto-naponske (pv) konverzije u procesu fotoelektričnog efekta, gde pretvaranje u električnu energiju se vrši pomoću solarnih ćelija.

Ukupna energija koja sa Sunca padne na Zemlju za godinu dana iznosi oko 16.1017kWh, što je izuzetno veliki potencijal dovoljan da snabde celo čovečanstvo strujom za 10godina, ali je gustina energije po jedinici površine mala oko 1000 W/m2 dok je za Srbiju ova gustina energije oko 1250 W/m2 odnosno oko 20% veća u odnosu na prosek ostalog dela EU. Zato je Srbija potencijalno dobra lokacija za investiranje u sisteme solarne energije. Gustina energije sunčevog zračenja, zavisi od niza faktora: sleda dana i noći, atmosferskih prilika, geografskog položaja itd. Bilans Sunčeve energije pri prolasku kroz atmosferu Zemlje: 47% se apsorbuje u atmosferi, 30% se reflektuje, 23% odlazi na hidraulični ciklus i 0.02% odlazi u proces fotosinteze što predstavlja izvor biomase.

 Grafik zavisnosti apsorbovane energije u zavisnosti od talasne dužine i slika odnosa apsorbovanja sunčeve energije i konverzije u toplotnu energiju u slučaju solarnih kolektora

Solarni sistemi koji se koriste za pretvaranje solarne energije u toplotnu:

  • Ravni pločasti kolektori
  • Kolektori sa vakumskim cevima
  • CSP Concentrated Solar plant – parabolični fokusni sistemi
  • CSP – parabolični solarni tanjir
  • CSP – sa heliostatima

   

 Slike, s leva na desno: Ravni pločasti kolektori, vakumske solarne cevi i parabolični fokusni sistemi

 

 Slike s leva na desno: princip paraboličnog solarnog tanjira i CSP heliostatski sistem Solar One (SAD)

Skladištenje solarne energije – akumulatori toplotne energije:
Osnovni problem pri upotrebi Sunčeve energije je neravnomernost protoka energije u odnosu dnevno – noćne i sezonske promene potrebne vrednosti energije. U periodu dana od oko 14 h insolacija pokazuje izraziti maksimum, dok je potrošnja približno konstanta, te je stoga Sunčevu energiju neophodno skladištiti. Sunčeva energija koja nije dostupna u toku noći i zimi usled niske temperature i malog prinosa sunčevih zraka neophodno je da se skladišti, kako bi bila stalno dostupna 24 časa u toku dana, 365 dana u godini. Načini skladištenja mogu biti:

  • Toplotni – klasičan toplotni rezervoar i skladištenje latentnom toplotom,
  • Hemijski – skladištenje toplotne energije u hemijskim vezama i izmeni osobina
  • Termohemijski – spada i adsorpcija i
  • Mehanički

    

 Slike solarne elektrane kapaciteta 50kW sa posebnim akumulatorom za skladištenje energije u okolini Kragujevca

Fotonaponska konverzija

Za pojavu fotonaponskog efekta pv – photovoltaic effect najvažnija je interakcija kvanata elektromagnetnog zračenja – fotona sa elektronom nekog provodnika, ili poluprovodnika. Fotodioda je dioda kod koje se okolina sloja prostornog naelektrisanja ne može izlagati dejstvu elektromagnetnog zračenja, odnosno svetlosti. Ukoliko je energija upadne svetlosti veća ili jednaka širini zabranjene zone u poluprovodniku, dolazi do pojave unutrašnjeg fotoefekta, odnosno dolazi do otkidanja elektrona iz kovalentne veze usled apsorpcije kvantna svetlosti. Pri svakom otkidanju elektrona iz kovalentne veze dobija se i po jedna šupljina. Ovako nastali elektroni i šupljine predstavljaju neravnotežne nosioce naelektrisanja u odnosu na one koji su nastali usled termičkog oscilovanja kristalne rešetke. Pri prelasku sporednih nosioca naektrisanja dolazi do naelektrisavanja pojedinih delova spoja različitim vrstama naelektrisanja. Kao posledica ovog naelektrisavanja na krajevima PN spoja javlja se razlika potencijala, koja se naziva napon praznog hoda. Ako krajeve ovog PN spoja kratko spojimo onda se dobija struja kratkog spoja. Struja kratkog spoja, kao i napon praznog hoda zavise od intenziteta svetlosti i frekvencije kojom se osvetljava dioda i to je struja koja nastaje u fotonaponskom procesu.

        

Princip rada fotonaponskih solarnih modula, od čega se sastoje i protok naelektrisanih čestica u poluprovodničkim slojevima

   

Slike s leva na desno, povezivanje elemenata za normalnu proizvodnju električne energije od pv solarnih ploča, spoljni izgled fotonaponskih modula i prikaz invertora - pretvara DC u AC struju


Koncept fokusirajućih fotonaponskih solarnih elektrana

Fotonaponska solarna elektrana, takođe može da koristi kolimator, ali se u ovom slučaju solarna energija, odnosno energija fotona pretvara direktno u električnu energiju u procesu fotonaponske konverzije. Sa kolimacijom snopa zračenja moguće je napraviti visok stepen fluksa fotona i umesto jednog poluprovodničkog sloja koji izvodi fotonaponski efekat, moguće je izvesti mrežu fotonaponskih poluprovodnika gde svetlost vrši fotoefekat po dubini omogućavajući visok stepen efikasnosti. Time se vrši ušteda, jer nije potrebno napraviti veliku površinu fotonaponskog elementa, već manju površinu. Sistem fokusirajućih ogledala koji se stalno usmerava normalno ka pravcu upada Sunčevih zraka, drastično povećavaju efikasnost u odnosu na statične pv – fotoploče. Inače se fotonaponske solarne elektrane postavljaju u formi velikog broja fotonaponskih ploča, koje se usmeravaju da im je fotonaponska površina normalna u odnosu na pravac sunčevog zračenja.

 

Fokusirajuće pv solarne elektrane - kolimišu svetlost na ricivere za fotonaponsku konverziju

Ostale slike solarnih sistema:

     

Slike s leva na desno, prikaz elemenata vakumske ćelije za vakumski kolektor i prikaz elemenata ravnog solarnog kolektora

Prikaz sistema heliostata, velikog sistema kolimatora - CSP sistema koji proizvodi električnu energiju od akumulirane fokusirane solarne energije iz nekog radnog fluida

Pronađite nas na: