Ulaz za korisnike

Solarna energija - Energija budućnosti

|
Solarna energija - Energija budućnosti
 
Solarna energija - Energija budućnosti
Solarna energija - Energija budućnosti

Uslijed trenutnog rasipničkog trošenja energije, posebno nafte i plina, već će kroz nekoliko desetljeća svi resursi biti potrošeni. Posljedica toga je kontinuirani rast cijena. Novi putovi i rješenja za opskrbu energijom su neophodni

Na početku više ili manje poznate činjenice s područja ekonomije i ekologije, koje podvlače potrebu za djelovanjem u opskrbi energijom. Čovječanstvo u samo jednom danu uništava toliko prirodnih bogatstava za čije je nastajanje prirodi bilo potrebno 100 000 dana.

U Rusiji se godišnje gubi oko 15 milijuna tona nafte i oko 30 milijardi m3 zemnog plina uslijed propusnih mjesta. Te količine odgovaraju godišnjoj potrošnji nafte u Austriji i godišnjoj potrošnji zemnog plina u Francuskoj. Brtvljenjem propusnih mjesta na naftovodima i plinovodima mogle bi se uslijed ušteđenih količina nafte i plina isključiti sve 29 atomske elektrane u Rusiji.

Zbog nafte, kao nositelja energije do dana današnjeg se vode ratovi. Sve važne regije crpljenja nafte izvan Bliskog Istoka već su prekoračile maksimalnu proizvodnju i ne mogu u potpunosti izjednačiti opadajuću proizvodnju nafte. Cijene nafte su od golfskog rata dosegle povijesni vrhunac i neprestano i dalje rastu. Sve govori u prilog tome, da će se cijene zadržati na visokoj razini i da će i dalje rasti. Potrebe za energijom širom svijeta će s 9,3 milijarde tona ekvivalenta nafte (ROE), koliko su iznosile 2000. godine, narasti na 15 milijardi tona ROE 2020. godine. Porasti će i već jaka ovisnost EU o uvozu nafte do 2020. god. prema predviđanjima na više od 85 %.

Osim toga će se usljed sagorjevanja fosilnih energija kao što su nafta, plin i ugljen, oslobađati plin CO2, glavni uzročnik efekta staklenika, a time će se rapidno povećati zagrijavanje Zemlje sa svim svojim posljedicama. Čovjek se kao „stvaratelj klime“ smatra zbog trošenja fosilnih nositelja energije glavnim uzročnikom efekta staklenika, a to je utvrđeno s 95 %-tnom vjerojatnošću (Max-Planck-Institut, Hamburg).

Porast prosječne temperature na Zemlji iznosit će u sljedećih 100 godina između 1,5 i 6°C (Enquet-komisija njemačke vlade). Dosad je bio uobičajen porast od 0,1 do 0,2°C kroz stotinu godina. Za usporedbu: Globalna temperatura Zemlje je u vrijeme zadnjeg ledenog doba iznosila samo 1,4°C manje nego danas.

Do kraja ovog stoljeća bi zagrijavanje Zemlje moglo uništiti trećinu prirodnog životnog prostora flore i faune (studija WWF-a). U Njemačkoj već danas nastaju godišnji troškovi kao posljedica okoliša u visini od cca. 300 milijardi eura (Institut za sustavnu tehniku i istraživanje inovacija).

Na temelju povišenja temperature treba računati i s porastom razine mora za 15 do 95 cm, s drastičnim porastom broja hurikana, poplava usljed kiša i oluja, suša, propalih ljetina (žetvi), a kao rezultat toga je i porast kretanja izbjeglica (izvještaj „Intergovernmental Panel of Climate Change“ (IPCC), jedne grupe znanstvenika pri UNO).

Prema Shell-studiji porasti će i svjetska potrošnja energije u sljedećih pedeset godina na trostruko. Važni uzroci su svjetski porast broja stanovnika sa 6 na 10 milijardi ljudi (8 milijardi ljudi 2020. godine, a 10 milijardi 2050. godine), a te potreba za ekonomskim nadoknađivanjem (hvatanjem koraka) u zemljama u razvoju. Fosilni nositelji energije kulminirat će u periodu od 2020. do 2030. godine. Oko 2050. godine bi udio obnovljivih energija mogao iznositi i do 50 %.

Sve navedeno pokazuje koliko je u stvari potrebna nova strategija. Cilj nam mora biti da se postupno nafta zamijeni drugim vrstama energije, uglavnom upotrebom obnovljivih ili alternativnih energija. Ispitivanje tvrtke Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH omogućuje procjenu da se uzrok današnje krize cijena nafte može naći u tome da države izvan OPEC-a zbog geoloških prisila ne mogu više u potrebnom opsegu proširiti svoju proizvodnju. Vađenje nafte će već u sljedećih nekoliko godina znatno opasti, a cijene će srazmjerno tome znatno porasti, što će na burzi izazvati krizu.

Solarna tehnika kao alternativa

Izlaz nudi pojačano korištenje sunčeve energije, uvršteno u cjelokupni energetski koncept s pojačanim toplinskim izolacijama, kontroliranim provjetravanjem stambenog prostora s rekuperacijom topline i eventualno povezano s drvom (peleti) kao gorivom (rastućim u unutrašnjosti) kao sustavom za dogrijavanje. Korištenje sunčeve energije donosi sljedeće prednosti. Tehnika je sazrela, ekološka i nije podložna krizama. Jednom se troši novac za tehniku, sunce obasjava svaki krov i mnoge fasade i ne šalje nam nikakav račun.

Ne nastaju nikakve potencijalne opasnosti kod solarnih elektrana kao što je to primjerice slučaj s atomskim elektranama. Ne treba očekivati nikakve smetnje, sunce će sjati još minimalno 15 milijardi godina. Sa solarnom su energijom povezana domaća radna mjesta i regionalno novostvorene vrijednosti. Uslijed kratkih transportnih putova sunčeva je energija stabilna, što se cijena tiče, i ekološkija kod očekivanih povećanja troškova za pogonska goriva. Ne nastaje otpad, otpadi u proizvodnji ili stara odlagališta otpada kao ekološka prijetnja. Samo u Njemačkoj sunce šalje cca. 80 puta više energije u odnosu na našu potrošnju na Zemlji.

U Rusiji se godišnje gubi oko 15 milijuna tona nafte i oko 30 milijardi m3 zemnog plina uslijed propusnih mjesta. Te količine odgovaraju godišnjoj potrošnji nafte u Austriji i godišnjoj potrošnji zemnog plina u Francuskoj

Sunčeva toplina – solarna termija

Zračenje sunca se može pretvoriti u struju ili u toplinu. Uređaji, koji proizvode toplinu, zovu se termički solarni uređaji. Oni se u principu sastoje od sljedećih komponanata kolektorskog polja: spremnika topline, solarnog kružnog toka (zatvoreni kružni tok, koji se sastoji od cijevi koje spajaju kolektore i spremnik), regulatora.

Kako funkcioniraju termički solarni uređaji?

Solarni kolektori apsorbiraju sunčevo zračenje i predaju toplinu mediju nositelju topline. On se pumpa kroz sustav cijevi u spremnik, tamo preko izmjenjivača topline zagrijava vodu u spremniku i ohlađen struji nazad do kolektora. U periodima, u kojima solarna toplina nije dovoljna, nedostatak se topline nadomješta preko konvencionalnog goriva (npr. bio-masa, plin ili lož-ulje). Kod novogradnji je kombinacija bio-mase (drveni peleti) i solarne topline najbolji način očuvanja okoline. Kolektor je srce solarnog uređaja. Postoje različite vrste i oblici za različita područja upotrebe sa specifičnim troškovima i učincima.

Ravni kolektori

Svi se ravni kolektori, koji se trenutno mogu naći na tržištu (70 % svih u Njemačkoj upotrebljenih sustava), sastoje od metalnog apsorbera u ravnom, pravokutnom kućištu. Sa stražnje strane i s uskih bočnih strana je toplinski izoliran, a na prednjoj strani, koja je okrenuta prema suncu, ima transparentan pokrov (specijalno staklo). Ovisno o kolektoru razlučit je i spoj polaznog i povratnog voda.

Centralni dio ravnog kolektora je apsorber. Sastoji se od metalnog lima, koji dobro provodi toplinu (npr. od bakra) s tamnom (selektivnom) prevlakom i od bakrenih cijevi, koje su spojene s njim. Kod specijalnog, SIZ-„Deluxe-kolektora“ ona se sastoji od visokoeficijentne TiNOx-prevlake (apsorpcija: 95 %, emisija: 5 %), kod SIZ „Star-kolektora“ od Ni-Al203 (apsorpcija: 95 %, emisija: 7 %). Ukoliko solarno zračenje pogodi apsorber, pretežno se apsorbira, a djelomično se reflektira. Apsorpcijom nastaje toplina, koja se s lima odvodi u bakrene cijevi. Kroz njih struji tekućina-nositelj topline, koja preuzima toplinu i transportira je do spremnika.

Pri traženju učinkovitog kolektora s posebno istaklnutim osobinama i podacima o učinkovitosti trebalo bi obratiti pažnju na sljedeća obilježja: jamstvo preko deset godina, eloksiran aluminijski okvir H-presjeka za visoke stabilnosti, visokoselektivna prevlaka (apsorpcija: 95 %, emisija: 5 %), primjer: TiNO, sposobnost korištenja za sve vrste montaže, i za poprečnu montažu, 4 mm AFG tvrdo staklo, solarno staklo - eventualno prizmirano, optočno vulkanizirano brtvljenje, test na vijek trajanja preko 25 godina.

Korištenje sunčeve energije donosi sljedeće prednosti: ekološka je i nije podložna krizama, jednom se troši novac za tehniku, sunce obasjava svaki krov i mnoge fasade i ne šalje nam nikakav račun

Vakuumski cijevni kolektori

U svrhu smanjenja termičkih gubitaka u kolektoru se evakuiraju stakleni cilindri s unutra položenim apsorberskim trakama poput termosboca. Na taj se način gubici topline smanjuju pomoću konvekcije i vođenja topline. Gubici zračenja ne mogu se reducirati proizvodnjom vakuuma, budući da za transport zračenja nije potreban nikakav medij. Oni se, kao i kod ravnog kolektora, održavaju niskim putem selektivnih apsorpcijskih slojeva. Gubici topline, koja odlazi u okolni zrak, su na taj način jako smanjeni.

Svi se vakuumski cijevni kolektori sastoje od mnoštva međusobno spojenih pojedinačnih cijevi, koje su na vrhu spojene s razvodnikom, tj. sabirnikom, u koji idu izolirani polazni, tj. povratni vodovi. U podnožju su cijevi pričvršćene na šinu pomoću držača cijevi. Ovisno o načinu spajanja cijevi razlikujemo direktno prostrujene cijevi i heat-pipe-vakuumske cijevne kolektore.

Dok su se prije morale evakuirati staklene cijevi velikih promjera, usljed čega se pak jako brzo gubio vakuum, odnedavno se upotrebljavaju tzv. staklene cijevi treće generacije prema „Sydney-principu“. Upravo prema toj metodi je konstruiran npr. SIZ-cijevni kolektor „Premium“, koji stoga raspolaže visokom kvalitetom i dugim životnim vijekom: „Sydney cijevni princip“ bez prijelaza staklo-meta, punopovršinski apsorberi 360° mogu se optimalno koristiti i kod nepovoljnih položaja krovova, usljed posebne mase, kao što su varijabilne duljine cijevi, moguće su različite vrste montaža, reflektor kao stražnja stijenka omogućava dodatne dobitke pomoću reflektiranog zračenja.

Bazenski apsorberi

Ti se jeftini kolektori sastoje od plastike otporne na atmosferske utjecaje i UV-zračenje bez kućišta, toplinske izolacije i staklene ploče. Stoga u Srednjoj Evropi isključivo u ljetnim mjesecima ubiru dobre prinose, tako da se optimalno mogu upotrebljavati za zagrijavanje vode u vanjskim bazenima. Apsorpcijske ploče za bazene su po obliku ljepše od uobičajenih crnih savitljivih cijevi, ne prljaju se brzo i daju se lako montirati.

Solarna struja – fotovoltaik

Fotovoltaik uređaj se sastoji od više solarnih modula, koji sunčevu svjetlost pretvaraju u istosmjernu struju. U većini se slučajeva ta istosmjerna struja pretvara u uobičajenu izmjeničnu struju od 230 V/50 Hz.

Fotovoltaik-modul se pak sastoji od pojedinih solarnih ćelija. Uglavnom od 36 ili 72 ćelije od monokristalnog ili polikristalnog silicija ovisno o proizvodnom postupku. One se pak sastoje od različitih dotiranih poluvodičkih materijala, koji imaju svojstvo, da direktno iz sunčevog svjetla proizvode elektricitet. To se svojstvo bazira na fotovoltaičnom efektu. Stoga se ta tehnika naziva fotovoltaik.

Razvijeno je više vrsta solarnih ćelija, koje međusobno razlikuju u konstrukciji i eficijentnosti pretvaranja energije. Kristalne silicijske solarne ćelije nude se kao monokristalne i polikristalne solarne ćelije, a njihov udio na tržištu širom svijeta iznosi više od 85 %. Za mrežno spojene solarne uređaje upotrebljavaju se u pravilu moduli sa solarnim ćelijama od monokristalnog i polikristalnog silicija. Takođr i iz tog razloga, naravno i iz ekoloških, SIZ daje kod najvećeg njemačkog proizvođača modula, Solon u Berlinu, proizvoditi vlastiti modul s monokristalnim ćelijama i mnogim posebnostima.

Ćelije visokog učinka

Visokoučinske ćelije su većinom optimirane monokristalne ćilije, koje pomoću novih tehnologija, npr. kod kontaktiranja, obrade površina ili posebnog prevlačenja poluvodičima ostvaruju najviše korisnosti. Moduli s visokoučinskim ćelijama su relativno novi na tržištu i skuplji od standardnih modula.

Tankoslojne solarne ćelije:

Pored kristalnih solarnih ćelija nude se i tankoslojne solarne ćelije (amofni silicij, CIS- ili kadmij telurid-ćelije). One imaju manje korisnosti od kristalnih ćelija. Moduli od amorfnog silicija prvenstveno nalaze primjenu u području za provođenje slobodnog vremena (primjene na malo, kampiranje, čamci) ili kod sustava s integriranjem u krov i velikim krovovima hala.

U nastavku neka obilježja kvalitete za kristalne module: mjerne protokole po modulu treba pri izboru provesti prema Imppu, tolerancija učina od -3 % do + 5 % garantira visoku sigurnost dobiti, velika korisnost između 12 – 16 % garantira optimalno korištenje površine, solarno osiguranje kao osiguranje od svih rizika, okvir H-presjeka otporan na izvitoperenje za dug životni vijek, modul spreman za ugradnju s MC-utikačima za brzu i povoljnu montažu, garancija učina na 25 godina (80 % prvobitnog učina), garancija proizvoda 2 -5 godina, potrebno certificiranje modula, iguronosno staklo jačine 4 mm, antirefleksno staklo.

Nadalje se može koristiti staklena fasada (termija) ili kristalna fasada (fotovoltaik) kao oblikovni element. Pojedinačne ploče na krovovima mnogi arhitekti ne smatraju najpametnijom odlukom.

RAZLIČITOST Konstrukcija i eficijentnost pretvaranja energije različitih solarnih ćelija

Izvor: www.masmedia.hr

Materijali