Viliam Hudák

II.G 2011/12

Spojená škola J. Henischa, Slovenská 5, Bardejov

OBSAH

• Čo je to slnečná energia

• Prejavy slnečnej energie

• Využitie slnečnej energie

– pasívne

– aktívne

• Výhody slnečnej energie

• Nevýhody slnečnej energie

• Premena na tepelnú energiu

• Premena na elektrickú energiu

• Záver

Čo je to slnečná energia

• Slnečná energia alebo solárna energia je energia získaná zo Slnka. Na Zem dopadá vo forme žiarenia. Skladá sa z tepelnej a svetelnej energie. Prichádzajú vo forme elektromagnetických vĺn.

• Slnečné žiarenie je elektromagnetické a korpuskulárne žiarenie. Z tohto žiarenia približne 47% pripadá na viditeľnú oblasť spektra s vlnovými dĺžkami od 380-400 do 750-800 nm, cca 7% tvorí ľudské oko neviditeľné ultrafialové žiarenie (vlnové dĺžky pod 380 nm) a zvyšná časť (cca 46) pripadá na infračervené žiarenie s vlnovými dĺžkami nad 800 nm.

Prejavy slnečnej energie• Podľa zákona o zachovaní energie sa energia dopadajúca na

planétu Zem premieňa bezozvyšku na iné formy.

• Medzi prejavy slnečnej energie na Zemi patria:

energia fosílnych palív

uhlie

ropa

zemný plyn

veterná energia

vodná energia

teplo

energia biomasy

Využitie slnečnej energie

• V dnešnej dobe dokážeme pre naše každodenné potreby

efektívne využiť energiu, ktorú nám slnko bezplatne posiela

na nasledujúce účely:

Ohrev úžitkovej vody

Fotovoltické systémy

Ohrev vody v bazénoch

Prikurovanie budov

• Podľa toho, v akej forme bude slnečná energia využitá,

pomocou akých technických prostriedkov, hovoríme o jej

pasívnom alebo aktívnom využívaní.

Pasívne využitie

• Najjednoduchšou formou pasívneho využívania slnečnej energie je navrhovanie a stavba domov tak, aby množstvo dopadajúcej energie bolo čo najvyššie. Pre typickú budovu môže príspevok pasívneho slnečného dizajnu predstavovať až 15%-nú úsporu energie na vykurovanie. Keď si uvedomíme, že na Slovensku sa až 40% spotrebovanej energie (v prípade domácností až 78%) využíva na vykurovanie budov zistíme, že v slnečnej architektúre sa skrýva obrovský potenciál úspor.

Pasívne využitie slnečnej energie

Aktívne využitie

• Použitie slnečných

kolektorov na výrobu tepla,

napr. pre prípravu teplej

úžitkovej vody

• použitie fotovoltických

článkov na výrobu elektriny,

napr. fotovoltika,

• použitie tepelných čerpadiel

na využitie teploty

prostredia vzduchu, vody

alebo pôdy.

Výhody slnečnej energie

• nízke prevádzkové náklady (slnečná energie je zadarmo)

• vysoká životnosť zariadení 15 - 20 rokov a ich nenáročná obsluha a údržba,

• získaná energia zo slnečného žiarenia môže nahradiť 20 – 50 % spotrebovaného tepla na vykurovanie a 50 –70% spotrebovaného tepla na ohrev vody v domácnostiach

• významným prínosom je aj úspora fosílnych palív, ktorých spaľovaním znečisťujeme prírodu (emisie SO2 , CO2 , NOx a prachové častice)

Nevýhody slnečnej energie

• slnečnú energiu nemožno využiť ako samostatný zdroj tepla

• pre celoročné využívanie je nutný doplnkový zdroj energie - zemný plyn, elektrická energia, kvapalné palivá, atď., ktorý pokrýva zvýšenú potrebu v dobe, keď je slnečného žiarenia nedostatok

• návratnosť vložených finančných prostriedkov je závislá na cenovej úrovni používaného paliva pred inštaláciou kolektorov, na veľkosti sústavy a spôsobe využitia (ohrev vody, prikurovanie, ohrev bazénu, atď.)

• pri inštalácii slnečnej sústavy do stavajúceho objektu je návratnosť investícii závislá na rozsahu úprav, ktoré je nutné previesť pred inštaláciou

Premena na tepelnú energiu

• Solárny kolektorSlnečné teplo tu

ohrieva čierny povrch

kolektora. Prenos

energie do rúrky s

kvapalinou prebieha na

veľmi veľkú

vzdialenosť, následkom

čoho sú problémy s

výmenou tepla pri

nízkych a premenlivých

hustotách toku energie.

• Slnečná pecSlnečná pec je

technologické zariadenie

pracujúce na princípe

sústreďovania slnečnej

energie pomocou sústavy

zrkadiel do jedného bodu.

Teplota ktorú možno

takýmto spôsobom

dosiahnuť je okolo 3

000 °C.

• Slnečný varičSlnečný varič môže pracovať na

podobnom princípe ako slnečná pec, no v

oveľa menšej mierke. Slúži na bežné

varenie v miestach s nedostatočnou

dostupnosťou palív.

Premena na elektrickú energiu

• Fotovoltaický článok

Tieto články sa nachádzajú napr. v kalkulačkách, hodinkách. Fotovoltaický článok je vlastne veľkoplošná polovodičová dióda, na ktorej vzniká napätie. Podstatou celej premeny slnečného žiarenia na elektrickú energiu je vnútorný fotoelektrický jav. Svetlo dopadajúce na polovodičový materiál v ňom zvyšuje koncentráciu nosičov náboja oproti stavu bez osvetlenia. Dopadajúce fotóny, ktoré sú polovodičovým materiálom prijaté, odovzdaním svojej energie vytvárajú elektróny a diery. Elektróny a diery separované PN prechodom sú potom zberané do vonkajšieho obvodu, kde je ich prítomnosť registrovaná ako elektrické napätie alebo jednosmerný prúd. Využívajú sa aj vo vesmírnych sondách.

• Slnečná prúdová veža

Slnečná prúdová veža pracuje na princípe kombinácie troch zložiek. Efektu komína, skleníkového efektu a veternej turbíny.

Vzduch nahromadený v priestore podobnému obrovskému skleníku, ktorý je umiestnený dookola základne vysokého komína je ohrievaný slnečným žiarením, následkom čoho zohriaty vzduch uniká hore komínom. Vzniknuté prúdenie vzduchu poháňa turbíny produkujúce elektrickú energiu.