|
VSI VEMO, DA SONCE OBSEVA ZEMLJO, TUDI ČE VIDIMO SAMO OBLAKE. A NEKATERI KRAJI NA ZEMLJI PRAKTIČNO NE POZNAJO OBLAKOV, POZNAJO LE SONČNO VREME. IN TAM LAHKO SONCE IZKORIŠČAMO KOT VIR ENERGIJE. Sonce kot motor življenja na Zemlji lahko izkoriščamo za ogrevanje ali za proizvodnjo električne energije. Sončno sevanje je trajen vir energije, ki nastaja na podlagi jedrskih reakcij na Soncu. Letna količina sončne energije, ki pade na Zemljo, osemtisočkrat presega letne svetovne potrebe po energiji. Tako na primer rastline s fotosintezo pretvarjajo sončno energijo v kemično, solarni kolektorji v toploto, sončne celice pa pretvarjajo sončno energijo neposredno v električno energijo.
Sevanje v splošnem pojasnjujemo s pretokom fotonov. Fotoni so nedeljivi kvantni delci brez mase, z gibalno količino in točno določeno energijo. Sončno sevanje je sestavljeno iz množice fotonov različnih energij. Porazdelitev fotonov glede na njihovo energijo (valovno dolžino) imenujemo sončni spekter. Človeško oko kot vidno sevanje zaznava le del sončnega spektra. Ta del v praksi imenujemo svetloba. Za izrabo sončne energije je pomembno poznavanje količine in tipa vpadnega sevanja na zemeljsko površino. Gostota moči sončnega sevanja se spreminja glede na čas dneva, letni čas in vremenske razmere. Gostoto moči sevanja merimo v vatih na kvadratni meter. Energijo sevanja pa imenujemo obsevanje in jo podajamo v vatnih urah na kvadratni meter.
Velike količine sončne energije, ki pade na Zemljo, lahko pretvorimo v bolj priročno in uporabno obliko. Običajno jo pretvorimo v električno energijo ali pa toploto. Pretvorba v električno energijo poteka neposredno ali pa prek vmesnega sistema. Pomagamo si na primer s sistemi zrcal, ki zberejo sončne žarke, nato pa jih pretvorimo v toploto.
Toplote lahko nato uporabimo za pogon turbin in proizvodnjo električne energije, segrevanje prostorov, vode itd. Ogrevanje s pomočjo sončne energije je lahko pasivno, kot na primer uporaba velikih oken, ali pa aktivno, ko uporabljamo posebne naprave za distribucijo pridelane toplote. Elektriko lahko pridobimo s pomočjo parnih turbin, ki jih poganja para, pridobljena z uporabo sončnih kolektorjev. Lahko pa sončno energijo pretvarjamo v električno neposredno. Za ta namen potrebujemo sončne celice.
Sončne celice izdelujemo iz polprevodnih snovi. Silicij je zdaj daleč najbolj razširjen polprevodniški material za izdelavo sončnih celic. Za sončne celice je značilno, da proizvajajo enosmerni tok nizke napetosti (0,5–0,7 V). Da bi lahko s celicami oskrbovali standardne nizkonapetostne naprave (12 V), moramo več celic med seboj povezati v serijo. Ker so celice krhke, zaradi cene pa mora biti doba delovanja dolga, vstavimo celice v module. Najpogosteje module sestavijo iz dveh slojev toplotno in mehansko odpornega stekla. Med njima so v enkapsulacijsko snov zalite sončne celice.
Enkapsulacijska snov preprečuje oksidacijo, vdor zračne vlage in zagotavlja odpornost pred ultravijoličnim sončnim spektrom. Stekli sta s strani zatesnjeni z nosilnim kovinskim okvirjem. Moduli so preskušeni po mednarodnih standardih. Različne tehnologije izdelave sončnih celic omogočajo tudi izdelavo različnih panelov. Tako so ti pri tankoslojnih celicah lahko fleksibilni ali pa izdelani kot strešni ali celo kot izolacijsko fasadni elementi. Ti moduli so lahko veliki tudi nekaj kvadratnih metrov. Tako za namestitev modulov ne potrebujemo dodatne površine, pa tudi investicija je manjša, saj moduli nadomestijo klasično stekleno fasado. S poljubno gosto razporeditvijo kristalnih celic ali uporabo amorfno prosojnih celic lahko stavbe tudi senčimo in ustrezno naravno osvetlimo. In ker so količine sončnega sevanja na Zemlji res ogromne, so razvili elektrarne, ki jih poganja Sonce.
Sončne toplotne elektrarne se razlikujejo od drugih elektrarn predvsem po napravah, ki proizvajajo toploto. Pri sončnih elektrarnah je to množica koncentratorjev sončnega obsevanja. Najučinkoviteje delujejo v področju 30° do 40° severne ali južne zemljepisne širine, kjer je neposredno obsevanje največje. V povprečju dosegajo sončne elektrarne 15-odstotne letne izkoristke, kar je dvakrat bolj učinkovito in petkrat ceneje kot pri neposredni pretvorbi sončne energije v električno s sončnimi celicami. Glede na obliko koncentratorjev so sončne elektrarne opremljene s paraboličnimi koriti, heliostati ali paraboličnimi zrcali. Večje elektrarne zaradi preprostosti uporabljajo parabolična korita. Nosilec toplote se segreva v jeklenih ali steklenih ceveh, ki so nameščene v žarišču paraboličnih korit. Stopnja zgoščevanja teh izvedb koncentratorjev je med 40 in 80, temperatura nosilca toplote do 400 stopinj Celzija. Koncentratorji sledijo Soncu enostavno, z vrtenjem okoli vodoravne ali navpične osi.
Poznamo tudi bolj zahtevne izvedbe elektrarn, kot so elektrarne s heliostati in sprejemnikom v stolpu. V tem primeru veliko število ravnih zrcal (heliostatov) odbija sončno obsevanje na sprejemnik, ki je nameščen na visokem stolpu. Stopnja zgoščevanja je do 2000, temperatura nosilca toplote pa do 1500 °C. Zrcala so ravna, vsako od zrcal sledi soncu z dvoosnim gibanjem in je posebej krmiljeno. Velika stopnja zgoščevanja omogoča, da se v sprejemniku uparja voda, ki poganja turbino.
Sončne elektrarne niso glasne. Vse se zgodi po tihem. Nobenega izpusta toplogrednih plinov, nobenega rudnika, nobenih tovornjakov in transporta, nobenega hrupa. Tiho in čisto. Seveda pa za to potrebujemo sončne žarke, ne pa teme, megle, dežja in snežne brozge.
Vir: www.delo.si
|
