U slučaju primene
solarne energije za napajanje ventilacionih sistema, proizvodnju
električne energije i industrijske potrebe, solarni paneli ne mogu
obezbediti dovoljno visoku temperaturu nosećeg fluida da bi sistem bio
efikasan. U ovom slučaju solarni paneli se obično koriste u prvim fazama
procesa ulaznog zagrevanja; temperatura fluida se nakon toga još više
podiže posredstvom konvencionalnih sistema zagrevanja. Alternativno, u
primeni se mogu naći kompleksniji i skuplji koncentracioni kolektori.
Ovi uređaji reflektuju zrake Sunca sa velike površine na malu zacrnjenu
prijemnu površinu. Intenzitet svetlosti je skoncentrisan na jednu tačku
da bi se dobile temperature od nekoliko stotina do nekoliko hiljada
stepeni Celzijusa; koncentratori se pomeraju prateći putanju Sunca
uređajima koji se nazivaju heliostati.
|
Koncentratori
koriste zakrivljena ogledala sa reflektujućom površinom izrađenom od
aluminijuma ili srebra koja pokriva podlogu od stakla ili plastike.
Naučnici razvijaju jeftine polimerne filmove koji bi trebalo da zamene
staklo a pored toga je inovirana i tehnologija koja koristi savitljivu
membranu razvučenu preko čela cilindra i još jednu takvu preko zadnjeg
dela tako da se između njih nalazi delimičan vakum – on izaziva
krivljenje membrana u sferičan oblik koji je idealan za koncentraciju
svetlosti Sunca. Koncentrisana energija Sunca je najjeftiniji vid
proizvodnje električne energije u komercijalne svrhe i time postaje
potencijal koji bi solarnu energiju učinio konkurentnom. Na osnovu toga,
vlade, industrija i komunalne kompanije zasnivaju partnerstva radi
smanjenja proizvodnih troškova koncentratora.
Interesantan vid
primene temperaturnih kapaciteta koncetratora su solarne peći. Najveća
solarna peć, smeštena u Francuskim Pirinejima, sadrži 63 ogledala ukupne
površine od približno 2835 m² koja proizvode temperaturu od 3 200°C.
Ovakve peći su idealne u istraživanjima koja zahtevaju visoke
temperature i okruženje bez kontaminanata, kao što je slučaj kod
ispitivanja termičkih svojstava materijala.
Još jedna vrsta
koncentratora naziva se centralni prijemnik (na zapadu poznat i kao
“power tower”); polje reflektora je postavljeno na kompjuterski
kontrolisane heliostate kako bi pratili putanju Sunca i fokusirali
svetlost na kotao sa vodom postavljen na vrhu tornja. Dobijena
para se može koristiti u konvencionalnim termoelektranama radi dobijanja
električne energije.
Ovakvo eksperimentalno postrojenje, Solar Jedan
(Solar One) je osamdesetih godina podignuto u pustinji Mohave. Tokom
ranih devedesetih podignuto je drugo postrojenje, Solar Dva (Solar Two),
koje primenjuje topljenu so grejanu u kotlu do temperature do 574°C radi
proizvodnje struje. Vrela so se potom skladišti i kasnije koristi radi
pretvaranja vode u paru koja pokreće turbine elektrogeneratora.
»
Sistem
Pasivnog
Grejanja
Solarna energija
koja prirodno dospeva do stambenog ili poslovnog objekta može se
koristiti za grejanje prostora bez potrebe za instaliranjem posebnih
kolektora. Pasivno solarno grejanje prati i ugradnja velikih
panorama-prozora okrenutih Suncu i građevinskih materijala kao što su
blokovi, cigle i pločice koje apsorbuju toplotu i postepeno je emituju.
Projektanti planiraju zgradu tako da najduži zidovi budu postavljeni
linijom istok-zapad, pružajući tako veliku površinu kroz koju svetlost
Sunca ulazi u prostorije tokom zimskih meseci. Zgrada ovakve
konstrukcije sa kvalitetno izvedenom izolacijom može da sakuplja solarnu
energiju i time smanji troškove grejanja i do 50 procenata. Pasivno
solarno projektovanje takođe obuhvata prirodnu ventilaciju radi
hlađenja. Zasenčavanje i odgovarajuće zavese redukuju ulazak letnje
toplote u objekat istovremeno puštajući zimsko Sunce unutra.
Šematizovani prikaz principa pasivnog solarnog grejanja
i hlađenja stambenog prostora |
Direktan sistem
pasivnog grejanja svodi se na sledeće: Sunce sija u kuću i zagreva je a
materijali primenjeni na kući sakupljaju toplotu i polako je otpuštaju.
Indirektan sistem pasivnog grejanja nasuprot tome, sakuplja toplotu
između Sunca i životnog prostora, obično iza zida koji dobro apsorbuje i
zadržava toplotu.
Postoji i tzv.
izolacioni sistem pasivnog grejanja koji izoluje ugrejanu prostoriju
(zastakljenu verandu ili staklenik, na primer) od dela kuće u kome se
najviše boravi i dozvoljava solarnoj toploti kretanje ka tom prostoru
posredstvom konvektivnih strujnica toplog vazduha.
»
Hlađenje Prostorija
Solarna energija se
takođe može koristiti za rashlađivanje. Apsorbcioni klima-uređaj ili
frižider koristi veliki solarni kolektor radi obezbeđivanja toplote koja
je potrebna za rasladni proces. Solarna toplota se dovodi do rashladnog
fluida ili apsorbcione mešavine, nakon čega se kombinuju pod pritiskom u
generatoru, odnosno bojleru. Toplota Sunca izaziva ključanje mešavine,
tako da rashladni fluid (najčešće amonijak) isparava i dolazi do
kondenzera gde odaje toplotu i vraća se u tečno stanje. Kako kapi čistog
rashladnog fluida padaju, cure u evaporator (jedinicu za zamrzavanje) i
tu dinamično isparavaju. Ovaj proces zahteva toplotnu energiju koja se
uzima iz okruženja a rezultat je hlađenje: dolazi do apsorbcije toplote
i rashlađivanja prostora - rashladni fluid, ponovo u gasnom astanju,
vraća se u mešavinu u bojleru i proces ponovo počinje.
Apsorpcioni uređaji
za rashlađivanje moraju biti prilagođeni normalnim radnim temperaturama
odgovarajućim solarnim panelima – između 82°C i 121°C. Alternativno,
mogu se koristiti koncentratori.
»
Fotovoltni Paneli
Solarne ćelije ovog
tipa, poznate kao fotovoltne ćelije, izrađene su od tankih slojeva
galijum arsenida ili nekog drugog poluprovodnog materijala koji solarno
zračenje direktno konvertuje u elektricitet. Danas već postoje
fotovoltne ćelije sa konverzivnom efikasnošću većom od 30 procenata.
Povezivanjem velikog broja ovih ćelija u module, cena ovako dobijene
električne energije je smanjena ali je i dalje prilično visoka u
poređenju sa strujom proizvedenom konvencionalnim putem.
Fotovoltne ćelije – svetlost pobuđuje elektrone iz
različitih slojeva poluprovodnog silikonskog materijala
što proizvodi elektricitet |
Najjednostavnije
solarne ćelije mogu da obezbede male količine elektriciteta za ručne
satove i digitrone. Kompleksniji sistemi mogu da daju električnu
energiju u komercijalne svrhe, za potrebe domaćinstava i industrije.
Ipak, za sada fotovoltne ćelije imaju ozbiljniju primenu kod generisanja
niskonaponske struje za potrebe izolovanih uređaja koji nisu lako
dostupni kao što su signalne bove, meteorološki i komunikacioni sateliti
ili oprema na svemirskim letelicama.
»
Budućnost - Razvoj
Futuristička vizija
proizvodnje električne energije predviđa gigantske solarne module u
geostacionarnoj orbiti oko Zemlje. Energija dobijena od svetlosti Sunca
bila bi pretvarana u mikrotalase i antenama usmeravana ka postrojenjima
na tlu u kojima bi se vršila konverzija u električnu energiju. Sunce bi
tako obasjavalo solarne kolektore u gestacionarnoj orbiti skoro 24 časa
dnevno; štaviše, ovakvi kolektori bili bi daleko iznad atmosfere tako da
ne bi bilo gubitaka solarne energije. Na kraju, ovakvi kolektori bi
sakupljali osam puta više svetlosti nego slični kolektori postavljeni na
tlu. Da bi se proizvela električna energija jednaka proizvodnji pet
velikih nuklearki pojedinačne snage od 1 000 megavata, bilo bi neophodno
da se u orbiti sastavi solarni kolektor površine od nekoliko kvadratnih
kilometara težak 5 000 tona. Na Zemlji bi bilo potrebno postaviti antenu
prečnika osam kilometara koja bi primala emitovane mikrotalase. Manji
sistemi mogli bi biti podignuti na izolovanim ostrvima, ali ekonomska
računica ipak sugeriše prednosti izgradnje jednog velikog sistema
velikog kapaciteta.
|