Zelená výstava - Energie - Sluneční energie

Energie - Sluneční energie

Sluneční energie (sluneční záření, solární radiace) představuje drtivou většinu energie, která se na Zemi nachází a využívá. Vzniká jadernými přeměnami v nitru Slunce. Vzhledem k tomu, že vyčerpání zásob vodíku na Slunci je očekáváno až v řádu miliard let, označuje se tento zdroj energie jako obnovitelný.

Solární články (sluneční baterie) jsou polovodičové prvky, které mění světelnou energii v energii elektrickou. Fotoelektrický efekt vysvětluje vznik volných elektrických nosičů dopadem záření. Celkově se daří přeměnit v elektrickou energii jen asi 17 % energie dopadajícího záření.

Solární články jsou tvořeny polovodičovými plátky tenčími než 1 mm. Na spodní straně je plošná průchozí elektroda. Horní elektroda má plošné uspořádání tvaru dlouhých prstů zasahujících do plochy. Tak může světlo na plochu svítit. Povrch solárního článku je chráněn skleněnou vrstvou. Sloužící jako antireflexní vrstva a zabezpečuje tak, aby co nejvíce světla vniklo do polovodiče. Antireflexní vrstvy se většinou tvoří napařením oxidu titanu. Tím získá článek svůj tmavomodrý vzhled. Jako polovodičový materiál se používá převážně křemík. Jiné polovodičové materiály, např. galium arsenid, kadmiumsulfid, kadmiumtellurid, selenid mědi a india, nebo sulfid galia se zatím zkoušejí. Krycí sklo chrání povrch solárních článků i před vlivy prostředí.

Využití solárních článků
Využití těchto článků je různorodé: od solárních kalkulaček až po energetické zabezpečení horských chat v rozsahu jednotek až desítek kW. Elektrický výkon je dán celkovou plochou a účinností solárních článků. Při ploše 1 dm² a plném slunečním svitu může při napětí 0,5 V a proudu 2,5 A dávat článek výkon 1,25 W. Vyšší napětí se získá sériovým řazením a větší proud paralelním řazením. Panel bývá složen z 33 až 36 křemíkových solárních článků. Nevýhodou je ale vyšší cena proti klasickým zdrojům.

Oblast průmyslu pro výrobu solárních článků a adaptaci sluneční energie zažívá v současné době rychlý růst a některé programy (jako např. Clean Power from Deserts od kooperace TREC při Římském klubu či projekt solárních ostrovů Spojených arabských emirátů) začínají pozvolna získávat prostor v energetických strategiích jednotlivých států.

Využití sluneční energie

Přímé
solární konstanta(1348,3 W/m^2) je energie od Slunce, za jednotku času, dopadající na jednotku plochy kolmou ke směru šíření záření, při průměrné vzdálenosti Slunce od Země (149,6 * 10^6 km), mimo zemskou atmosféru.
Na Zemský povrch dopadne maximálně 1100 W/m^2. Jedná se však stále jen o kolmé plochy na směr toku.

pro výrobu elektrické energie je nejrozšířenější fotovoltaický článek, využívají se však i jiné způsoby, jako stirlingův
motor, ohnisková zrcadla, Solární věže
v zemědělství (skleníky),
zpracování užitkové vody (ohřev, ale též desalinace a desinfekce),
vytápění.

Nepřímé
Nepřímo se sluneční energie v přírodě přeměňuje na:

potenciální energii vody (využívaná ve vodních elektrárnách),
kinetickou energii vzdušných mas (vítr),
chemickou energii biomasy (včetně fosilních paliv, kde akumulace sluneční energie proběhla před dlouhou dobou).

Jiný způsob využití sluneční energie je nikoli přijímat ji plošně, ale pomocí soustavy parabolických zrcadel ji odrážet a soustředit do jednoho místa s „receptorem“ schopným tuto přesměrovanou energii zpracovat nebo uchovat. Tímto receptorem může být i Stirlingův motor.

Konstrukce, které tento způsob získávání energie využívají, se označují jako CSP (zkratka z Concentrating Solar Power).

A máme zde malé zopakování.

Co jsou to solární panely?
Patří do přímého využití sluneční energie chemická energie biomasy?
V které části České republiky je největší sluneční záření na m2?