Energia słoneczna

Energia słoneczna

Technologie energii słonecznej bazują na wykorzystaniu energii cieplnej do celów grzewczych, a także wykorzystują promieniowanie słoneczne do produkcji energii elektrycznej. Dziś energia słoneczna jest jednym z najszybciej rozwijających się przemysłów na świecie i jedną z najszybciej rozwijającą się technologią energetyczną.

Roczna gęstość promieniowania słonecznego w Polsce na płaszczyznę poziomą waha się w granicach 950 – 1250 kWh/m2. Około 80% całkowitej rocznej sumy nasłonecznienia przypada na sześć miesięcy sezonu wiosenno-letniego, od początku kwietnia do końca września, przy czym czas operacji słonecznej w lecie wydłuża się do 16 godz./dzień, natomiast w zimie skraca się do 8 godzin dziennie

Kolektory słoneczne

Kolektory słoneczne służą do konwersji fotochemicznej energii słonecznej w ciepło użyteczne, do wykorzystania dla potrzeb ogrzewania pomieszczeń (c.o.), produkcji ciepłej wody użytkowej (c.w.u.), chłodzenia oraz wytwarzania ciepła technologicznego.
slon3
Gdzie można umieszczać kolektory słoneczne?
Przeważnie kolektory słoneczne umieszczamy na dachach domów, stosunkowo rzadko na elewacjach. Spotyka się także konstrukcje wolnostojące, na działkach. Tego typu rozwiązania mają sens wtedy, kiedy posiadamy dość spory teren, a w pobliżu nie ma drzew czy zabudowań. Najlepiej jest zorientować powierzchnię kolektora w kierunku południowym. Wg badań optymalna wartość kąta nachylenia kolektora powinna wynosić ok. 42 – 55 st. C.

Płaskie kolektory słoneczne

Najważniejszym elementem kolektora słonecznego jest absorber z blachy miedzianej lub aluminiowej, rzadziej stalowej, do której przymocowane na całej swojej długości są rury miedziane, przez które przepływa czynnik niezamarzający. Całość pokryta jest warstwą wysokoselektywną, czyli taka, która slon2posiada bardzo wysoki współczynnik absorpcji dla promieniowania słonecznego oraz niski współczynnik emisji dla promieniowania podczerwonego. Aby uchronić absorber przed stratą ciepła do otoczenia umieszcza się go w szczelnym „pudle” dobrze izolowanym płytą poliuretanową lub wełną mineralną od spodu. Całość przykryta jest szybą. Drugim równie ważnym elementem jest jego przeźroczyste pokrycie. Najczęściej używa się szyb szklanych hartowanych o niskiej zawartości żelaza w celu zwiększenia przepuszczalności dla promieniowania słonecznego.

Ogniwa fotowoltaiczne

Ogniwa fotowoltaiczne (PV) służą do przekształcania energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną za pomocą tzw. ogniw słonecznych. Ogniwa fotowoltaiczne wytwarzają prąd stały (DC), który przekształcany jest w prąd zmienny (AC) lub bezpośrednio ładuje akumulatory. Wykorzystuje się je w elektrowniach słonecznych, do ogrzewania domów, w małych zegarkach i kalkulatorach, a przede wszystkim w przestrzeni kosmicznej, gdzie promieniowanie słoneczne jest dużo silniejsze.

Obecnie wyróżnia się trzy typy ogniw fotowoltaicznych:slon1

-monokrystaliczne – wykorzystujące jednorodną warstwę krzemu;
-polikrystaliczne – wykorzystujące niejednorodną warstwę krzemu;
-amorficzne – krzemowe ogniwa, w których krzem jest materiałem mniej uporządkowanym w stosunku do klasycznych ogniw.

Ogniwa monokrystaliczne stosuje się zazwyczaj przy mocach do 150-180W jednego panelu fotowoltaicznego, z kolei polikrystaliczne są stosowane dla mocy powyżej 200W w jednym panelu fotowoltaicznym. Natomiast ogniwa z krzemu amorficznego są powszechnie używane w produktach wymagających małej mocy zasilania (kalkulatory kieszonkowe, zegarki, itp.).
Typowe ogniwo fotowoltaiczne jest to płytka półprzewodnikowa z krzemu krystalicznego lub polikrystalicznego, w której została uformowana bariera potencjału np. w postaci złącza p-n. Grubość płytek zawiera się w granicach 200 – 400 mikrometrów. Na przednią i tylnią stronę płytki naniesione są metaliczne połączenia, będące kontaktami i pozwalające płytce działać jako ogniwo fotowoltaiczne.