BESPLATNI GOTOVI SEMINARSKI, DIPLOMSKI I MATURSKI RAD.RADOVI IZ SVIH OBLASTI, POWERPOINT PREZENTACIJE I DRUGI EDUKATIVNI MATERIJALI.

WWW.SEMINARSKI-RAD.COM

WWW.DIPLOMSKI-RAD.COM

WWW.MATURSKI-RAD.COM

NA NAŠIM SAJTOVIMA MOŽETE PRONACI SVE BILO DA JE TO SEMINARSKI, DIPLOMSKI ILI MATURSKI RAD, POWERPOINT PREZENTACIJA I DRUGI EDUKATIVNI MATERIJAL. ZA RAZLIKU OD OSTALIH MI VAM PRUŽAMO DA POGLEDATE SVAKI RAD NJEGOV SADRŽAJ I PRVE TRI STRANE TAKO DA MOŽETE TACNO DA ODABERETE ONO STO VAM U POTPUNOSTI ODGOVARA. U NAŠOJ BAZI SE NALAZE GOTOVI SEMINARSKI, DIPLOMSKI I MATURSKI RADOVI KOJE MOŽETE SKINUTI I UZ NJIHOVU POMOC NAPRAVITI JEDINISTVEN I UNIKATAN RAD. AKO U BAZI NE NADJETE RAD KOJI VAM JE POTREBAN, U SVAKOM MOMENTU MOZETE NARUCITI DA SE IZRADI NOVI UNIKATAN SEMINARSKI ILI NEKI DRUGI RAD NA LINKU NOVI RADOVI. SVA PITANJA I ODGOVORE MOŽETE DOBITI NA NAŠEM FORUMU. ZA BILO KOJI VID SARADNJE ILI REKLAMIRANJA MOZETE NAS KONTAKTIRATI NA OFFICE@SEMINARSKI-RAD.COM

Sadržaj

1. UVOD...............................................................................................................................................................2

2. OBNOVLJIVI IZVORI ELEKTRICNE ENERGIJE.................................................................................................3

2.1. Opšta razmatranja....................................................................................................................................3

2.2. Energija vetra, vetroelektrane..................................................................................................................4

2.2.1. Istorijat vetroenergetike....................................................................................................................4

2.2.2. Vetar, ekološki izvor energije.............................................................................................................4

2.2.3. Snaga vetra........................................................................................................................................6

2.2.4. Merenjebrzine vetra,ruza vetrova,Weibull distrubucija.....................................................................8

2.2.9. Ekonomika vetroelektrana...............................................................................................................17

2.2.10. Razvoj vetroenergetike..................................................................................................................18

2.2.11. Nedostaci vetroelektrana...............................................................................................................19

2.3. Solarni, fotonaponski sistemi napajanja..................................................................................................19

2.3.1. Uvodna razmatranja.........................................................................................................................19

2.3.2. Istorijskirazvoj fotonaponskih (PV) celija..........................................................................................19

2.3.4. Modul i niz.......................................................................................................................................31

2.3.8. Visokotemperaturni solarni kolektori...............................................................................................40

2.3.9. Potencijal solarne energije...............................................................................................................43

3. ZAKLJUCAK....................................................................................................................................................45

LITERATURA.......................................................................................................................................................45

2

1. UVOD Globalni razvoj društva u budućnosti će u ogromnoj mjeri zavisiti od stanja u

oblasti energetike problemi sa kojima se sučcavaju u manjoj ili većoj mjeri sve zemlje svijeta su povezani sa obezbjeđivanjem energije i očuvanjem životne sredine eksplozija ljudske populacije na zemlji uzrokuje stalno povećanje potreba za energijom, naročito električnom energijom. Trend rasta potreba na globalnom nivou iznosi oko 2,8 % godišnje. Sa druge strane, trenutna struktura primarnih izvora električne energije ne može na globalnom nivou obezbijediti takav trend povećanja proizvodnje električne energije. Razlog za to su aktuelni ekološki problemi direktno uzrokovani sagorijevanjem fosilnih i nuklearnih goriva, na kojima se bazira sadašnja proizvodnja električne energije u svijetu osim toga, postojeća dinamika kojom se eksploatišu fosilna goriva će u bliskoj budućnosti dovesti i do iscrpljenja njihovih rezervi.

Direktna poslijedica ovih oprečnih uslova proizvodnje i potrošnje je stalni porast cijene električne energije, čime se, već na sadašnjem nivou, stvara ekološki i ekonomski opravdana potreba uključivanja alternativnih izvora u globalnu strategiju razvoja energetike i takvi energetski tokovi su primorali visokorazvijene zemlje da ulažu ogroman kapital i angažuju veliki broj stručnjaka u razvoj sistema za korištenje obnovljivih izvora elektricne energije (vjetroelektrane, solarne elektrane, elektrane na biomasu i biogas, geotermalne elektrane, itd.). Kao rezultat takvog ulaganja osvojena je tehnologija i razvijena industrija za tehnički pouzdanu konverziju nekih primarnih obnovljivih izvora osim toga, međunarodni protokoli i obaveze o smanjenju emisije CO2 (Kyoto protokol) i lokalni ekološki problemi primorali su vlade mnogih zemalja da različitim subvencijama podstiču izgradnju ekološki čistih elektrana koje koriste obnovljive izvore. Ovakvi energetski tokovi su primorali visokorazvijene zemlje da ulažu ogroman kapital i angažuju veliki broj stručnjaka u razvoj sistema za korištenje obnovljivih izvora električne energije, posebno energije vetra i solarn energije, kao trenutno najperspektivnije obnovljive izvore.

3

2. OBNOVLJIVI IZVORI ELEKTRICNE ENERGIJE

2.1. Opšta razmatranja

Energija obnovljivih izvora može se koristiti za proizvodnju toplotne i električne energije. Trenutno hidroenergija ima značajan udio u proizvodnji električne energije ali se posljednjih godina energija vjetra značajno približila komercijalizaciji.Na slici 2.1.,dat je grafikon udjela obnovljivih izvora u proizvodnji elektricne energije

u Evropskim zemljama.

4

eored prethodnonavedenih izvoraenergijepostoje sledeci obnovljivi izvori energije: • nolarna asuncevasenergija; • Biomase; • Geotermalna energija; • Energija mora (energija plime i oseke, morskih talasa i prirodnih struja).

2.2. Energija vetra, vetroelektrane

2.2.1. Istorijat vetroenergetike

Ljudska vrsta koristi energiju vetra još od davnina. Primena energije vetra seze u vreme prvih civilizacija, kada se energija vetra koristila za pogon camaca na reci Nil (5000 godina pre Hrista), a oko 700. godine pre Hrista, u današnjem Avganistanu, pojavile su seprve vetrenjace koje su sluzile za mlevenje zitaricap Tokom XIX veka u Severnoj Americi je bilo instalirano na hiljade vetrenjaca, koje su uglavnom bile koriscene za pumpanje vode na karmama i plantazamap eocetkom XX veka u SAD-u masovno su koriscene prve malevetrenjace za proizvodnju elektricne energije, ali su mnoge od njih prestale sa radom tokom tridesetih godina, zbog intenzivnog proširenja elektrodistributivnog sistema i do najudaljenijihnaseljenihpodrucjap

eroizvodnja elektricne energije iz vetra dozivela je nagli porast tokom naftne krize pocetkom novk-ih, ali je tek 1980-ih godina proslog veka dozivela izuzetan rast primenom novih tehnoloskihdostignucap

id noskp godine vetroenergetika je snazno napredovala, kako u instaliranoj snazi tako i u obimu proizvodnjep vak pre nekoliko godina vetroturbina od 500 kW bila je svojevrsnasenzacijapDanasvetroturbineod npk do epW Mi,sprecnikom rotoraod Wkdo ok metara,vec predstavljaju standardna rešenja. Na slici 2.2. prikazan je razvoj tehnologije vetroturbina.

Slika 2.2. Razvoj tehnologije vetroturbina

5

2.2.2. Vetar, ekološki izvor energije

oetar predstavlja neiscrpan ekoloski izvor energije ciji globalni potencijal visestruko prevazilazi svetske potrebe za elektricnom energijomp roriscenje energije vetra u proizvodnji elektricne energije je pocelo da se razvija tridesetih godina dvadesetog veka i tada je pocela izgradnja prvih vetroelektrana – postrojenja za elektromehanicku konverziju energije vetrap Danas vetroenergetika predstavlja granu energetike koja se najbrze razvija, kako u pogledu tehnologije, tako i u pogledu porasta instalisanih vetroelektrana u svetu (slika 2.3).

Slika 2.3 Godišnji porast instalisanih snaga vetroelektrana u svetu

6

Vetroelektrane koriste kineticku energiju vetra, koju pomocu turbina navetar pretvaraju u mehanicku idalje,preko elektricnih generatora,u elektricnuenergijup n prilog vecemkoriscenju vetrogeneratora idu zajedno ekonomija i ekologijap

Oko 75% svih svetskih vetroelektrana je instalirano u zemljama Evropske Unije (EU). EU iz instaliranih 34 466 MW (decembar 2004.) podmiruje oko 3% ukupnih potreba zaelektricnom energijomp 3emacka je vodeca zemlja po broju instalisanih vetroelektrana sa ukupno 16 629MW vetrogeneratora, što je duplo više nego snaga svih elektrana u Srbiji.3ajveci udeo vetroelektrana u proizvodnji elektricne energije ima Danska, koja iz o nnv Mi instalisanih vetroelektranapodmiruje preko ekk svojih potrebazaelektricnom energijomp

2.2.3. Snaga vetra

vlise rotora vetroturbine okrecu se zbog strujanja vazdusne masep rolicina energije

koju vetar prenosi na rotor direktno zavisi od gustine vazduha, površine rotora i brzine vetra.rineticka energija tela u pokretu proporcionalna je njegovoj masi, tako da kineticka energija vetra zavisi od gustine vazduha. Tacnije receno, sto je vazduh tezi, dobije se vise energije na vetroturbini.

Gustina vazduha jednaka je kolicini molekula po jedinici zapremine vazduhap eri normalnom atmosferskom pritisku i temperaturi vazduha od 15 ºC, tezina vazduha je

3

1.225mkg / , ali sa povecanjem vlaznosti vazduha opada i njegova gustinap Hladniji vazduh gusci je od toplijeg, zato ce vetroturbina pri istoj brzini vetra proizvesti vise elektricne energijetokomzimenego tokomletap btmoskerskipritisakopada sa povecanjem nadmorske visine,zatoje navecim nadmorskimvisinamaaplanines pritisaknizi,a vazduh jemanjegustp

oetroturbina dobija svoju ulaznu snagu pretvaranjem kineticke energije u 7

snagu okretanja elisa rotorap 3amece se logicki zakljucak da povrsina rotora odre uje kolicinu energije koju vetroturbina moze dobiti iz vetrap eosto se povrsina rotora povecava sa kvadratom precnika rotora, dvostruko veca turbina dobija cetiri puta vecu kolicinu energijep eovecanje povrsine rotora nije toliko jednostavno kao postavljenje duzih elisa, buduci da se povecanjem povrsina rotora povecava naprezanje celog sistema, nezavisno od brzine vetrap rako bisekompenzovalo naprezanjepotrebno je ojacaticeli mehanickisistemp

8

Drugi kaktorkojiuticenaizlaznu snagu vetroturbine je cinjenicadavetroturbina utice naskretanjevetra, cakprenego sto vetar budeobuhvacen lopaticamarotorap Dakle, rotor usporavabrzinu vetra,tako da je brzinavetra manjaisprednego iza rotora,sto znaci da vetroturbina ne moze iskoristiticelokupnu energiju vetrapeovecanjembrzinevetra rastekolicinavazdusnemase kojaprolazi kroz rotor,odnosno dolazidoporasta izlaznesnage vetroturbine. Teoretska izlazna snaga vetroturbine data je izrazom:

P = 1

ρ ⋅ν 3 (2-1)

2 gde je:

2

P–specikicnasnaga vetra P [kW/ m ]u

ν – brzina vetra na ulazu u turbinu ρ -gustina vazduha (1.225 kg/ m3)

Maksimalna snaga koja se moze dobiti pomocu vetroturbine racuna se pomocu Betzovog zakona, prema kojem se samo deo raspolozive energije vetra aWo ks moze iskoristiti zato što vetar mora da nastavi da duva u svom smeru kako bi ostavio slobodan prostor zanadolazeci vazduhp dato se celokupna kineticka energija vetra ne moze isporuciti na vetroturbinu, što je prikazano na slici 2.4.

Iz gornjeg obrasca (2-ns moze se zakljuciti da je razvijena snaga turbine proporcionalna trecem stepenu brzine vetra sto dalje dovodi do zakljucka da je dostupnost izvora vetra kljucni kaktor uodre ivanju lokacijenakojojce se

graditivetroelektranep

Dijapazon brzina vetra u kojem vetrogenerator generise elektricnu energijuje tipicno od o do 25 m/s, a maksimalnu anominalnus snagu postize pri brzini vetra od ne do nW mnsp da brzine vetra iznad eW mns vetroturbina se iz mehanickih razloga zaustavljap eokazalo se da ekonomski nije isplativo projektovati vetroturbine za aktivan rad pri brzinama vetra vecim od 25 m/s jer se takvi vetrovi relativno retko javljaju. Iz ovog razmatranja proizilazi jedna veomavazna tehnicka karakteristika vetroturbine koja se

9

naziva kriva snage aslika 2.5.). Na ovoj karakteristici,prikazanesu cetiri karakteristicnebrzine vetrak

Obnovljivi izvori elektricne energije 6.

10

Vnom -nominalna brzina (rated wind speed), Vmin -minimalna brzina (cut-in wind speed), Vmax-maksimalna

brzina (cut-out wind speed)i, V -prosecnabrzina aaverage wind speed)av

Slika 2.5. Kriva snage vetroagregata

snage 2MW

ronstrukcija savremenog vetroagregata je projektovana da izdrzi udare vetra i do esk

km/h. Vetroagregati se grade na vetrovitim lokacijama na kojima je srednja godišnja brzinavetra

vecaod g mnsanavisiniWkmiznadzemljesp aedan vetroagregatsnage nMi moze na ovakvoj lokaciji proizvesti oko ekkk Mih elektricne energije godisnje, sto je dovoljno da podmiri potrebe okoWkk prosecnihcetvoroclanih domacinstavap

2.2.4. Merenjebrzine vetra,ruza vetrova,Weibull distrubucija

Brzina vetrase obicno merisa anemometrom sa poluloptastimcasicama aslika 2.6.). Takav tip anemometra sastoji se od vertikalne osovine na kojoj se na vrhu nalaze tri poluloptaste casice koje se okrecu u smeru vetrap Broj obrtaja u minuti registruje se elektroniskim putem. Uz anemometar se obicno postavlja mehanizam za utvr ivanje smera vetra (slika 2.6.). Drugi tipovi, ukljucujuci ultrazvucni ili laserski anemometar,

utvr uju kazni pomeraj zvuka ili koherentnu svetlost reflektovanu molekulima vazduha, cime precizno odre uju brzinu vetra na raznim visinama.

11

Slika 2.6. Anemome60r (levo) i meh0ni30m30u6vr iv0nje smer0ve6r0 (desno)

Na osnovu prikupljenih podataka o brzinama i pravcima vetrova, mogu se izraditidijagrami ruza vetrova za neku lokacijup Dijagram ruza vetrova prikazuje se u

obliku kruga

12

koji je, kao kompas, podeljen na 12 jednakih delova, svaki od 30 stepeni horizonta, što se uzima kao standard za evropski atlas vetrova (slika 2.7.).

Slika 2.7. Primer ru�0 ve6rov030 5rzine, smerove i frekvencije vetrova

Karakteristike vetrova na nekoj lokaciji mogu se razlikovati iz godine u godinu, takoda se energetski potencijal vetra moze razlikovati od godine do godine i do nkk, pa je preporucljivo osigurati visegodisnja merenja karakteristika vetrova na nekoj lokaciji.

n primenjenoj vetroenergetici vazno je tacno odrediti promenjivost brzine vetra na potencijalnoj lokacijikako biprojektantismanjiliproizvodne troskove elektricne energijep

Na karakteristike vetropotencijala neke lokacije utice konfiguracija terena, odnosno hrapavost terena, prepreke na kopnu i slicno. Šumska prostranstva, livade obrasle niskim rastinjem i drvecem smanjuju brzine vetra, dok vodene površine gotovo da i ne uticu na smanjenje brzine vetra. Zato se tereni klasifkuju prema hrapavosti. Teren sa više stabala ili visokih objekata ima visoku klasu hrapavosti, napr. od 3 do 4. Suprotno tome, morska površina ima nisku klasu hrapavosti, najcešce 0. Kao rezultat uticaja konfiguracije terena mogu nastati lokalne promene brzine vetra, tzv. "tunel efekat" i "brdski efekat".

"Tunel efekat" je pojava povecanja brzina vetra, kada vazdušne mase prelaze preko planinskih perevoja, a nastaje zbog znacajnih redukcija strujnih vazdušnih površina.

"Brdski efekt" se objašnjava cinjenicom da se vazduh komprimira kad vetar struji prema brdu, što dovodi do uzlaznog toka vetra uz povecanje njegove brzine.

eromenljivost brzine vetra na nekoj lokaciji moze se izraziti grakickim putem koristeci tzv. "Weibull" distributivnu krivu, koja graficki pokazuje verovatnocu pojave odre ene brzine vetra (slika 2.8.).

Slika 2.8 Primer Weibull distributivne krive

13

Detaljan prikaz vetropotencijala za neku lokaciju, ili šire, daje atlas ili karta vetrova. Izrada atlasa vetrova skup je i komplikovan postupak koji obuhvata unos svih mogucih komponenti koje uticu na ponašanje vetra. Topografija terena se ucrtava pomocu satelita i kompjuterskih programa. Detaljan atlas vetrova prikazan je na slici 2.9, izrazen je za podrulje Zapadne Evrope, gde postoji višegodišnja tradicija merenja brzina vetrova, smera i slicno.

Slika 2.9. Evropska

karta vetrova

2.2.5. Konstrukcija vetroelektrane

eretvaranje kineticke energije vetra u mehanicku energiju obrtnog kretanja vrsi se pomocu

vetroturbinekoja moze imati razlicite konstrukcije, od kojih su neke date na sledecim 14

slikama:

„PAC“ vetroturbina „MAG“ vetroturbina

15

Teorijski stepen iskoriscenjavetroturbine je Wok, a prakticnorade sa iskoriscenjem od oW do eWkp interesantno je da slican stepen iskoriscenja imaju i parne turbine u termoelektranama i nuklearnim elektranama atipicno ok do ekks, dok hidraulicke turbine, u hidroelektranama, imaju najveci stepen iskoriscenja odskk do oWkp

Moderne vetroagregati imaju vetroturbinu sa horizontalnom osovinom (slika 2.10.)koja ima sistem za zakretanje osovine u horizontalnoj ravni za pracenje promene smera vetra. Osim prethodno navedenih, postoje još i vetroagregati sa vertikalnom osovinom (slika 2.11.).vlektrane sa horizontalnom osom vecih snaga moraju imati veliki raspon krakova rotora stozahteva visi noseci stub, a ovo stvara dopunske mehanicke i konstrukcione probleme zbog cega je snaga ovih turbina ogranicenap eri velikim brzinama vetra rotor se mora zastititi odopasnih mehanickih naprezanja tako sto se, posredstvom pogodnog mehanizma, automatski dovodi u stanje proklizavanja cim njegova brzina obrtanja pre e granicnu vrednost ili se zakoci kada je brzina obrtanja ispod donje granicne vrednostip 3edostatak vetroturbine s horizontalnom osom je u tome sto su izlozene vecim mehanickim naprezanjima asavijanju, vibracijama, centrifugalnim silama, naglim pritiscima vetra itd.) u odnosu na turbine sa vertikalnom osom. Od turbina sa vertikalnom osom koristi se Darrieus-ova turbina.

Slika 2.10. Vetroturbina sa horizontalnom

osovinom

Slika 2.11. Vetroturbina sa

vertikalnom osom (Darrius-ova turbina)

16

oetroturbine mogu imati razlicit broj lopatica, ali se za vece snage najcesce koriste turbine sa tri lopatice. erecnik vetroturbine zavisi od snage i krece se od n m za snagu od k,W kW do 120 m za snagu od 5 MW. Vetroturbina se postavlja na vertikalni stub koji, uzavisnosti od njenog precnika, moze biti visok i preko nek mp Turbina pokrece vetrogeneratorkoji moze biti razlicite konstrukcijep Vetroturbina i vetrogenerator zajedno sa stubom na koji su postavljenicinevetroagregatp3a sledecoj slici data je konstrukcija jednog vetroagregata.

Slika 2.12 Konstrukcija vetroagregata

2.2.6. Regulacija brzine vetroturbina Pri brzinama vetra vecim od nominalne brzine ane mns-15 m/s) javlja se potreba za

regulacijom snage vetroturbina kako ne bi došlo do ostecenja generatorap isnovna regulacija se vrsi natri nacinak

17

1. konstrukcijom lopatica; 2. zakretanjem lopatica; 3. konstrukcijom i zakretanjem lopatica.

1. Regulacija konstrukcijom lopatica (stall regulacija) predstavlja pasivan sistem regulacije snage, pošto nema pokretnih delova. Lopatice se konstruišu tako da automatski smanjuju svoju ekikasnost pri jakim vetrovimap berodinamicki dizajn lopatica je takav da što se više ide ka vrhu one su više uvrnute na jednu stranu, da bi se sila uzgona smanjila sapovecanjem brzine rotiranja lopatica. Ova vrsta regulacije snage našla je primenu kod indukcionog kaveznog generatora.

2. Regulacija snage zakretanjem lopatica (pitch regulacija) koristi se za vetrogenerator vece snage sa promenljivom brzinom obrtanjap �opatice vetroturbine zakrecu se pomocu hidraulicnog servomotorap Komandni signal za zakretanje lopatica daje sistem za nadgledanje i pracenje rada vetroturbine kada snaga ima tendenciju da premasi nominalnu vrednost. Hidraulicki sistem polako rotira lopatice oko svojih osa za nekoliko stepeni sa ciljem da smanji ili poveca njihovu ekikasnost u iskoriscenju snage vetra. Pri jakim vetrovima cilj je da se smanji napadni ugao na lopaticu. Ova vrsta regulacije snage našla je primenu kod indukcionog generatora sa namotanim rotorom.

3. Regulacija snage vetroturbine zakretanjem i konstrukcijom lopatica (aktivna stall regulacijas predstavlja kombinaciju prethodna dva nacina regulacijep ivaj nacin regulacije koriste veoma veliki vetrogeneratori, snage preko 1MW. Cilj je da se eliminišu negativni efekti stall regulacijep To se postize kada brzina vetra pre e nominalnu vrednost, pa umesto da sesmanji napadni ugaona lopatice, onse povecadabise izazvao stall efekat.

Od generatora kod elektrana na vetar koriste se:• indukcioni kavezni generator; • indukcioni generator sa namotanim rotorom; • dvostrano napajani indukcioni generator; • višepolni sinhroni generator.

Najveci problem integrisanja ovih generatora u sistem vetrogeneratora predstavlja brzina vetra koja varira u vremenu, a time i brzina rotora turbine, sto rezultira naizmenicni izlazni napon promenljive ucestanosti, koji je naravno nepogodan za vezivanje na standardnu distributivnu mrezup n zavisnosti od toga da li vetrogenerator radi na principu konstantne (fixed-speed) ili promenljive brzine (variable-speeds, u daljem tekstu ce biti izlozen koncept najcesce koriscenih vetrogeneratora renomiranih svetskih proizvo aca, poput kirmi ENERCON, DE WIND, VESTAS, BONUS…

1. Vetroturbina sa indukcionim generatorom sa kaveznim rotorom za konstantne brzine (slika 2.13.), se najcesce srece u aplikacijama gde se vetrogenerator direktno prikljucuje na mrezu abez invertorasp Brzina obrtanja rotora, odnosno klizanje, se menjaju u zavisnosti od generisane snage. Ali ipak su promene brzine male i krecu se u granicama n do2%. Kako je ovaj koncept vetrogeneratora primenjen na vetroturbinama za konstantne brzine (fixed-speeds, najcesce se koristi generator koji radi na dve, ili vise, brzina promenom broja pari polova statorskog namotaja, ili cak dva generatora, jedan manje snage za manje brzine vetra, a drugi snaznijiza vece brzinevetrap

Slika 2.13. Vetroturbina sa induk. generatorom sa kaveznim rotorom za konstantne brzine 18

Me utim mana je sto generator sa kaveznim rotorom uvek treba reaktivnu snagu za svoj rad, sto je u mnogim

slucajevima nepozeljno, narocito kod velikih i snaznih turbina islabe elektricne mreze na koju su prikljucenip Moguce je ovu energiju kompenzovati umetanjem odre enih kapacitivnostip erednost ovakvog koncepta je u njegovoj jednostavnostip eosto je brzina obrtanja rotora generatora vezana za krekvenciju mreze i skoro da ne moze da se kontrolise, nije moguce iskoristiti vetroturbinu pri turbulentnim brzinama vetra, jer bi za ovakav sistem, turbulencija prouzrokovala varijaciju snage, to bi se odrazilo i na kvalitet generisane energije. Postoji još jedna metoda rada indukcionog generatora sa kaveznim rotorom, ali sa promenljivim otoprom na strani rotora. Naime, energetska elektronika omogucava promenu otoprnosti kola rotora sto se odrazava na promenu karakteristike momenatnbrzinap ivim je moguce menjati brzinu rotora i do nkk, a pomenuti nacinregulacijeje poznatiji kao sistem sapolu-promenljivom brzinom (semi-variable speed system).

2. Vetroturbina sa indukcionim generatorom sa kaveznim rotorom za pun opseg brzina se re e srecep Ovakav koncept vetroturbine radi pri promenljivim brzinama vetra (variable-speed), a prikljucenje na mrezu je omoguceno punoupravljaivim invertorom aslika 2.14.).

Slika 2.14. Vetroturbina sa indukcionim generatorom sa kaveznim rotorom

Prednost ovako upotrebljenog indukcionog generatora jednostavnije konstrukcije jeupravo u ceni i zato sto nema ogranicenja brzine pri kojoj se generiše elektricna energija. Tako e je dosta vazno da mozemo energetskom elektronikom kontrolisati reaktivnu snagu. ipet, ovakav model ima dosta nedostataka jer se primecuje da sada koristimo dva invertora za punu snagu u seriji i imamo gubitke od oko 3% generisane snage. I dalje su nam potrebni veliki kondenzatori za odrzavanjenaponame ukolap

3. Vetroturbina sa dvostruko napajanim indukcionim generatorom, odnosno sa namotanim rotorom (slika 2.15.s je u poslednje vreme cesto koriscena opcija sa konvertor-

19

invertor kombinacijom sa nadokna ivanjem energije rotoru, a koristi se za vece snage apreko nMisp Da bi omogucila rad pri promenljivim brzinama, energetska elektronika je u sluzbi tzv. back-to-back naponskog invertora koji napaja trofazni rotorski namotaj. Ovako su mehanicka i elektricna krekvencija rotora razdvojene i frekvencije statora i rotora mogu biti postignute,

nezavisno od mehanicke brzinerotorap

Slika 2.15. Vetroturbina sa dvostruko napajanim indukcionim generatorom

ntatorski namotaji mogu biti prikljuceni na mrezu samo kada je brzina rotora bliska sinhronoj brzini, dok je kolo rotora uvek povezano na mrezu preko konvertor-invertor veze. da manje brzine rotora, pristupa se dopunjavanju rotora energijom iz mreze, dok se za vece brzine rotora deo energije vraca u mrezup erednosti ovakvog nacina generisanja el. energije su u tome što dva konvertora u vezi rade samo sa 20-okk snage anajcesces pri prenosu energije na relaciji rotor-mreza i obrnutop Zbog toga su i gubici znatno manji (nekih 0.6-0.9% generisane snage) a induktansa samo 3-epWk asto i dalje cini 12-15% snage rotora). Opet gledano Indukcioni generator sa namotanim rotorom nije standardan, te se javljaju sada problemi sa kvarovimap Tako e sada ne radimo u celom opsegu brzina vec imamo minimalnai maksimalna ogranicenja brzina vetroturbine koja odgovaraju razmeni rotor-mrezap erakticniproblemi se javljaju i pri startovanju ovakvog modela i njegovoj zaštiti, a treba napomenuti danajcesce konvertor na rotorskoj strani radi na malim ucestanostima te se javljaju zahtevi za dvostrukim dimenzionisanjem poluprovodnickih komponentip

nolucija sa veoma slicnim kolom ali bez kliznih prstenova je stator sa dva trokazna namotaja gde je jedan namotaj vezan na mrezu, a drugi na vezu konvertor-invertor za dodavanje energije rotoru. Energija prenešena od rotora ka dodatom statorskom namotaju jepostignuta indukcijom kao u prostom trakskormatorup vnergija rotora moze biti uzeta ilidodata pomocu razlicite krekvencije invertorap rod ovakvog koncepta nemamo kliznekontakte amanje kvarovas i oba invertora rade sa istim ucestanostima, dok se javlja potreba za dodatim namotajem na statoru. 4. Vetroturbina sa sinhronim generatorom sa promenljivim brojem pari polova (slika 2.16.) radi u punom opsegu brzina vetra. Sinhroni generator sa promenljivim brojem polova ima dobro razvijeno upravljanje, pa se zato vrlo cesto srece u ponudi mnogih kompanija a glavni je adut nemackog v3vpCi3-a. Izlazni napon sinhronog generatora je nizi pri nizim brzinama vetra, pa se zbog toga koristi jedan coper koji je stavljen izme uispravljaca i kapacitivnostip eri nizim brzinama ovaj coper povecava ispravljeni napon na strani generatora na onu vrednost na koju invertor racuna za svoj neometani radp erednost

20

ovako koriscenog modela je sto nema ogranicenja brzine pri generisanju elp energije, ne poseduje reduktor, a tako e je i uproscena kontrola prilicno jednostavnim coperom ikovertorompn drugestrane ipak koristimo dva,odnosno tri, pretvaracaza punu snagu a gubici su nam nekih 2-okod generisane snagepTako esu prisutnivelikikondenzatoriu me ukolu i prilicna induktansakojaje oko nk-15% generisane snage.

21

Slika 2.16. Vetroturbina sa sinhronim generatorom sa promenljivim brojem pari polova

2.2.7. Vetroelektrane, farme vetrogeneratora

3a pogodnim lokacijama se grupise obicno vise vetroagregata koji cine vetroelektranu. oetroelektrana moze imati i nekoliko stotina vetroagregata i snagu preko okk MW. Grade se na kopnu (onshore wind farm), ali i u priobalnom pojasu plitkih mora (offshore wind farm) gde duvaju jaki i stabilni vetrovi. Primeri onshore i offshore vetroelektrana prikazani su na slikama 2.18. 2.19., respektivno. Prednosti povezivanja vetrogeneratora u celinu su niza cena razvoja lokacije, jednostavnija interkonekcija sa vvnom i centralizovan pristup upravljanju i odrzavanjup eroblem koji nastaje u vezi sa grupisnjem vetroagregata, vezan je za optimalno razmestanje vetroagregata kako bi njihov ucinak bio maksimalan. iptimalna rastojanja izme u vetroagregata prikazana su na slici 2.17.,gde je D precnik vetroturbinep

Slika 2.18. Vetroagregati na kopnu (onshore wind farm)

22

Slika 2.19. Vetroagregati u

probalnom pojasu(offshore wind

farm)

2.2.8. Karakteristike vetroelektrana • Godisnji

kaktor iskoriscenja ovih elektrana reda 10 – 15%. • iko eWk vremena u godini elektrana ne moze da radi jer je brzina vetra manja

od minimalne, aokoWkvremena jerjevecaod maksimalno dozvoljenep • U energetskom smislu vetrogeneratori se koriste za popunjavanje baznog dela

dijagrama opterecenjap dbog male snage, najcesce ulaze samo u energetske bilanse lokalne (regionalne) potrošnje.

2.2.9. Ekonomika vetroelektrana rako jeprag startne brzinekorisnog rada vetrogeneratorarelativno visok,

ocigledno je da je njihova lokacija, s obzirom na intenzitet vetra i verovatnocu pojave vetrovitih dana, osnovni kaktor ekonomicnog koriscenjap

vesto su vetrovite oblasti dosta udaljene od naselja i adekvatno razvijenih distributivnih mreza, pa na ekonomiju elektrana na vetar dosta uticu i troskovi njihove integracije u elektroenergetski sistem. 3a sledecoj slici prikazan je odnos izme ucene proizvodnje el. energije u vetroelektrani i snage vetroelektrane.

23

Pogonski troškovi vetrogeneratora su neznatni. ncestvuju u ukupnoj ceni proizvedene energije sa samo oko nkk anema troskova goriva, vec postoje samo troskovi odrzavanja, personala, taksa, osiguranja, poreza i drugih administrativnih izdataka). Zavisno od broja vetrovitih

dana i brzina vetra iznad praga korisnog rada vetrogeneratora aizme u e i W mns, ili izme u ne,e i ns kmnhs, vec sada je u nekim zemljamanjihova proizvodna cena (reda 6 c/kWh za eksploatacioni vek 15 – 20 god.) konkurentna ceni elektrana na fosilna goriva, dok su specikicne investicije, osim za gasnoturbinske termoelektrane, nešto manje (oko 1000 – 1500 USD/kW).

Cena jenog vetroagregata snage 1MW je oko jedan milion eura, koliko košta iinstalacija nMi u prosecnoj termoelektrani na ugaljp Za razliku od termo i hidroelektrana vetroelektrane se grade veoma brzo, za svega nekoliko mesecip 3emacka je, na primer, u poslednje cetiri godine izgradila preko skkk Mi vetrogeneratora, sto odgovara snazi svih hidro i termo elektrana u Srbiji. Vek trajanja vetroelektrane je oko 25 god. Ipak, cena proizvedeneelektricne energije iz prosecnog vetroagregataje jos uvek skuplja od cene kih izkonvencionalnih eleketranap erosecan vetroagregat od nMi instalisane snage proizvede elektricne energije na godisnjem nivou duplo manje nego 1MW instalisane snage uhidroelektrani, odnosno oko tri puta manje nego u prosecnoj termoelektrani i oko o,W puta manje nego ista instalisana snaga u nuklearnoj elektrani. Osim toga, proizvodnju vetroelektrane diktira vetar, dok u akumulacionim hidroelektranama upravljanje proizvodnjom se vrsi na osnovu zahteva trzistap 3a jako vetrovitim lokacijama, cija je srednjagodisnja brzina veca od vmns, vetroelektrane mogu biti i ekonomicnije od komercijalnih izvora ali su takve povoljne lokacije relativno retke.

nmatra se da ce vetroelektrane po ceni proizvedenog kih biti u potpunosti konkurentne konvencionalnim izvorima kada se u cenu proizvodnje elektricne energijeukljuci i uticaj na zivotnu sredinup da proizvodnju nkih u prosecnoj termoelektrani na lignit se potrosi oko n,W do e kg uglja pri cemu se u atmoskeru oslobodi oko nkg ugljen-dioksida ( CO2 ) i oslobodi oko 2kWh toplotne energije koja se rasipa u

okolinu i lokalno zagreva reku i atmosferu. CO je uz vodenu paru najveci uzrocnik globalnog zagrevanja aekekta staklene

2

bašte). Prema sporazumu iz Kjota svaki kilogram CO2 koji se emituje u atmosferu ima svoju

24

cenu i ti takozvani eksterni troskovi mogu povecati troskove proizvodnje nkih elektricne energije u termoelektranama i do 200%.

2.2.10. Razvoj vetroenergetike

erognoze razvoja vetroenergetike su vrlo optimisticke i u svim varijantama predstavljaju vetroelektrane kao vrlo bitan izvor elektricne energije u buducnostip Takve prognoze su realne jer je vetar neiscrpan energent, a njegov potencijal višestruko prevazilazi globalne potrebe za elektricnom energijomp ipak, vetar ce, zbog svoje nepredvidive astohastickes prirode imati ogranicen udeo u ukupnoj proizvodnji elektricne energije.Prema studiji izvodljivosti iind Force ne, koju je kinansirala i sprovela vvropska nnija, ucesce vetroelektrana u globalnoj svetskoj proizvodnji elektricne energije u ekekp godini se procenjuje na 12%. Razvoj tehnologije vetroelektrana je intenzivan u svim elementima. Pre svega je usmeren na dalje povecavanje snage koju daju pojedinacni vetroagregatip 3a postojecem nivou komercijalno su dostupni vetroagregati snage do 5 MW, a do 2010. planira se razvoj vetroagregata snage 8 – nk Mip eosebna paznja se posvecuje daljem razvoju vetroagregata za rad u planinskim lokacijama sa otezanim klimatskim uslovima i turbulentnim vetrovimap 3eki proizvo aci vec su uspesno instalirali komercijalne turbine za ekstremne planinske uslove.

U Srbiji nije sprovedeno sistematsko istrazivanje vetroenergetskog potencijala, ali na osnovu postojecih meteoroloskih podataka i nekih pojedinacnih namenskih merenja se moze zakljuciti da postoje perspektivne lokacije sa znacajnim vetroenergetskimpotencijalomp To su pre svega juzni Banatgdeduva jak jugoistocnivetarakosava), Zlatibor, Kopaonik i Vlasina.

2.2.11. Nedostaci vetroelektrana

Jedan od najnepovoljnijih aspekata vetroelektrane jeste taj što imaju varijabilnu istohasticku proizvodnju aproizvodnju koja se ne moze predvidetisp Zbog ovog razloga ne bi trebalo da udeo vetroelektrana prede 10% u snazi svih elektrana elektroenergetskog sistema.ndeo ovih elektrana moguce je povecati ako se osigura akumulisanje energijep 3eka od mogucih resenja jesu kombinovanja vetroelektrana sa pumpno-akumulacionim postrojenjima ili solarnim elektranamap oisak elektricne energije dobijene iz vetrogeneratora moguce je iskoristiti za kompresiju vazduha koji se zatim uskladišti u nadzemnim ili podzemnim rezervoarima. U pogodnom trenutku taj se vazduh

Problemi koji se još javljaju u vezi sa radom vetroelektrana jesu buka pri prolasku krila kroz zavetrinu stuba i buka koju prave lopatice pri kretanju kroz vazduh, ometanjeelektromagnetnih talasa, mehanicke vibracije, zauzimanja povrsine zemljistap Iako velike vetroturbine rotiraju veoma sporo javljaju se klikeri sunceve svetlosti, tjp pojavljivanje iiscezavanje senki sto moze biti veoma uznemiravajuce za ljude koji zive u blizini vetroturbina. Nova tehnološka rešenja na polju vetroenrgetike iz dana u dan znatno smanjuju probleme vezane za eksploataciju vetroelektrana.

25

2.3. Solarni, fotonaponski sistemi napajanja

2.3.1. Uvodna razmatranja

Fotonaponski ekekat je ustvari elektricni potencijal koji se javlja izme u dva razlicita materijala kada se njihov spoj osvetli snopom kotonapFotonaponske celije, znaci, konvertuju svetlost u struju. PV efekat je otkriven 1839. godine od strane krancuskog kizicara Bekerelap Sve do 1954. godine, ovaj efekat se mogao dobiti samo u laboratorijama, kada su Bel �aboratorije proizvele prvu silikonsku solarnu celijup orlo brzo, ove celije su nasle svoju primenu u svemirksim programima Sjedinjenih Drzava, i od tada cine jako vazan izvor energije za satelite. Nakon svemirskih programa, PV tehnologija polako pronalazi svoje mesto i urazlicitim zemaljskimaplikacijamap

2.3.2. Istorijskirazvoj fotonaponskih (PV) celija Razvoj fotonaponskih celija pocinje nsoop godine istrazivanjima krancuskog

kizicara Edmonda Becquerela. On je primetio fotonaponski efekt dok je eksperimentisao sa elektrodama u rastvorima elektrolita prilikom cega se stvorio napon kada su elektrode bile izlozene svetlup 3edugo nakon Becquerel-ovog otkrica, tacnije nsvkp godine Hertz je proucavajuci selen (Se) uspeo ostvariti pretvaranje svetla u elektricitet efikasnosti oko 1 %.3akon navedenih otkrica pocinje razvoj solarnih celija, anajvazniji doga ajisuk

• 1883. godine americki istrazivac Charles Fritts opisao je prvu PV celiju nacinjenu od selena kao provodnika sa vrlo tankim slojem zlata. • nokWp godine proslavljeni kizicar Albert Einstein objavio je naucni dokaz fotonaponskog efekta, ali i teoriju relativnosti. Upravo za naucni dokaz kotonaponskogefekta 1921. godine osvojio je Nobelovu nagradu (jedinu).

• 1916. godine Robert Millikian pruzio je eksperimentalni dokaz kotonaponskog ekektap • 1918. godine poljski naucnik Jan Czochralski otkrio je nacin proizvodnje cistog silicijuma

(Si), a koji je uspeo proizvesti tek nakon 1950. vistog proizvedenog silicijuma bilo je oko 99.99 %, te je od tada pa do današnjeg dana na osnovu silicijumske tehnologije proizvedeno daleko najviše elektronskih komponenti.

• 1954. godina smatra se pocetkom kotonaponske tehnologijep 3aime, te godine su triamericka naucnika aPeasron, Fuller i Chapins razvili prvu eo celiju koja je mogla generisati upotrebljivu kolicinuenergije aekikasnostioko eksp • noWsppocinjeupotrebaeotehnologije u svemirskom programu SAD-a.

Dakle, pocetkom gk-ih godina proslog veka pocinje razvoj kotonaponske tehnologije prvenstveno za potrebe svemirskog programa, odnosno napajanja satelita, što je na kraju dovelo dokomercijalneprimeneeo celija kakvu danaspoznajemop

Fizika PV celija jejako slicna kizickomprocesu koji se odvija kod klasicnediode sa p-n spojem (slika 2.21.). Kada se svetlost apsorbuje od strane spoja, energija apsorbovanih fotona se prenosi ka sistemu elektrona u materijalu, što rezultira stvaranjem naelektrisanih nosilaca koji su u samom spoju razdvojeni. Naelektrisani nosioci mogu biti parovi elektronajona koji se nalaze u tecnom elektrolitu, ili parovi elektron-supljina koji se nalaze u cvrstom

26

poluprovodnom materijalu. Naelektrisani nosioci u spoju kreiraju gradijent potencijala, ubrzavaju se pod uticajem elektricnog polja i kruze kao struja kroz spoljno kolop eroizvod kvadrata struje i otpora kola je snaga koja se konvertovala u elektricitet. Preostala snaga kotona povecava temperaturu celijep

27

Poreklo fotonaponskog potencijalalezi u razlici hemijskih potencijala,koji senazivaju Fermijevim nivoima elektrona u dva izolovana materijalap rada se spoje, spoj dostize stanje nove termodinamicke ravnotezep ivakva ravnoteza se moze postici samo kada su Fermijevi nivoi u dva materijala jednakip ivo se postize protokom elektrona iz jednog u drugi materijal sve dok se izme u dva materijala ne uspostavi naponska razlika ciji su potencijali jednaki pocetnojrazliciFermijevih nivoap nsledovog potencijalakotostrujaproticep

Slika 2.21. �o6on0ponsku fo6on0u n0pondu�p-n spoja.

Posebno iskonstruisan i dizajniran oblik p–n spoja, koji omogucuje prostorno padanje svetla na što vecu njegovu površinu, pri cemu svetlost (fotoni) ulaskom u materijal p–n spoja prenosom svoje energije “osloba

Slika 2.22. Prikaz fotonaponskog efekta

28

aju” slobodne nosioce naelektrisanja elektrone i šupljine, naziva se fotonaponska celija. Pojava koja ima za posledicu "osloba anje" slobodnih nosioca naelektrisanja pod delovanjem svetlosti i stvaranje elektricnog toka naziva se fotonaponski efekat, koji je prikazan na slikama 2.21 i 2.22.

Prvi korak na slici 2.22 prikazuje stanje kotonaponske celije pre nego što se p-tip i n-tip poluprovodnika spoje. Iako su oba poluprovodnika materijala elektricno neutralna, spajanjem p-tipa i n-tipa poluprovodnika nastaje takozvani p-n spoj koji za posledicu imastvaranje elektricnog poljap n trenutku kada se n-tip Si poluprovodnika i p-tip Si poluprovodnika spoje, višak elektrona od strane n-tipa krece se ka p-tip strani. Rezultat navedenih doga aja jenagomilavanje pozitivnog naelektrisanjana n-tip strani celije, odnosno nagomilavanje negativnog naelektrisanja na p-tip strani celije akorak esp rada kotoni pogode kotonaponsku celiju oni se mogu reklektovati, proci direktno kroz nju ili biti apsorbovani. Samo apsorbovani fotoni daju energiju za proizvodnju struje. Kada poluprovodnik apsorbuje dovoljno svetla elektroni se istiskuju iz atoma materijala, sele se ka prednjem (negativnom) kontaktu celije dok se u isto vreme supljine krecu u suprotnom smeru ka donjem apozitivnomskontaktu celije gde ocekuju elektrone akorak osp 3apon na spoljasnjim kontaktima p-n spoja moze se povezati sa potrosacima pri cemu ce se stvarati

naelektrisanje i teci ce DC struja sve dok postoji upadni snop svetlosti (korak 4).

29

Slika 2.23. Osnovna konstrukcija PV oelijes0oso5in0m0 po5oljb0nj0perform0nse (mre�0 s0 sakupljanje struje, anti-reflek6ujuo0 o5log0i 30b6i60 uvidu s60kl0).

30

Na slici 2.23. prikazana je osnovna konstrukcija celijep da prikupljanje kotostruje, naobe strane spoja su postavljeni metalni kontakti kako bi oni sakupljali fotostruju koja nastaje nakon udara fotona o površinu. Kontakt od provodne folije (kalaja) se nalazi preko donje (tamnijes povrsine i na jednoj od ivica gornje aosvetljenes povrsinep Tanka provodna mreza na preostalom delu gornje povrsine sakuplja struju i propusta svetlop pazmak izme u provodnih vlakana mreze je stvar kompromisa izme u maksimiziranja elektricne konduktanse i minimizacije blokiranja svetla. Dodatak osnovnim elemntima su i odre ena poboljsanja kojasu tako e ukljucena u konstrukcijup 3a primer, prednja strana celije ima anti-reklektujucu oblogu kako bi absorbovala sto vecu kolicinu svetla uz minimizaciju rekleksijep Mehanicka zastita je obezbe ena pomocuzastitnog stakla sa transparentnimadhezivomp

2.3.3. Nacin izrade itipovi fotonaponskih celija

Fotonaponske celije mogu biti izra ene od razlicitih tipova poluprovodnih materijala, koji mogu biti slozeni u razlicite strukture sa ciljem postizanja što bolje efikasnosti pretvaranjap da izradu kotonaponskih celija koriste se sledeci poluprovodni materijali i tehnologije:• Silicijum (Si) – ukljucujuci monokristalni silicijum ac-Si), polikristalni silicijum (p-Si) i amorfni silicijum (a-Si). • Polikristalni tankoslojni materijali (polikristalni tanki film) – ukljucujuci Cin spoj poluprovodnih materijala (Bakar-Indij-Diselenid), CdTe (Kadmij-Telurid) i tankoslojni silicijum (veinom amorfni silicijum). • Monokristalni tankoslojni materijali (monokristalni tanki film) – vecinom izvedeni od Galijijum-Arsenida (Ga-As). • Multijunction strukture materijala – kombinacije raznih poluprovodnih materijala.

1. PV celije izra ene od monokristalnog (c-Si) silicijuma. eo celije izra ene od monokristalnog silicijuma imaju tzv. homojunction strukturu, sto znaci da se sastoje od istogmaterijala koji je modikikovan tako da je na jednoj strani celije p-sloj, a na drugoj n-sloj Si poluprovodnikap nnutar celije, p-n spoj lociran je tako da se maksimum suncevog zracenjaapsorbuje blizu spojap eovrsina takvih celija zavisi od preseka monokristala od kog seproizvode, iznosi od 5 do 10 cm, debljina im je od 200 do 300 m.3apon takvih celija je od kpWW do kpvk op Teorijska ekikasnost im je oko 22 %, dok je stvarna ekikasnost oko nW kp aedina mana celija izra enih od monokristalnog silicijuma je visoka proizvodna cena, zbog komplikovanog procesa proizvodnje. Najpouzdanije metode proizvodnje monokristalnog silicijuma su Czochralski (Cz) i Float-zone (FZ) procesi, dok se u zadnje vreme sve više koristi tzv. Ribbon growth tehnologija.

Czochralski metodom, silicijum visoke cistoce se zagreva na velikoj temperaturi dokse ne rastopi (slika 2.24). Zatim se na površinski deo rastopljenog silicijuma koji se nalazi u cilindricnom kalupu dodaje zrnce monokristalnog silicijumap Dok se zrno polagano uzdize iz kalupa, atomi rastopljenog silicijuma zgušnjuju se u strukturu dodatog zrnca, odnosno monokristalnu strukturu.

Slika 2.24. Czochralski metoda

31

Float-zone poces proizvodi cistiju kristalnu strukturu u odnosu na Czochralski proces buduci da ne sadrzi posudu za topljenjep n float-zone procesu poluga sacinjena od silicijuma visoke cistoce postavlja se iznad monokristalnog zrna i propušta se kroz elektromagnetnikalemp Magnetno polje kalema indukuje elektricno polje unutar poluge, usled cega se površinski spoj izme u poluge i zrna zagreva i topip eosto se zavojnica polagano uzdize,unutar spoja poluge i zrna formira se monokristalni silicijum koji "raste prema gore".

Czochralski i Float-zone procesi proizvode monokristalni silicijum u obliku kalupa ili podloge, koje je potrebno razrezati u tanke plocice pri cemu se ek k skupog materijala gubi (piljevina). Kao alternativa navedenim tehnologijama pojavila se Ribbon growth tehnologija.

Ribbon growth proces zapoicnje sa dva monokristalna ni zrnca koji rastu i zauzimaju povrsinu tankog okvira dok se polagano izvlace iz posude sa tekucim silicijumomp rada jeokvir izvucen iz posude, iz njega se vadi gotova tanka plocicap ivakva tehnologija nema velikih gubitaka materijala, ali zato kvaliteta monokristalnog silicijuma nije na visini Cz ili FZ procesa.

2. PV celije izra ene od polikristalnog silicijuma (p-Si). Identicno c-Si celijama, PV celije izra ene od polikristalnog silicijuma imaju tzv. homojunction strukturu. Suprotno monokristalnom silicijumu, polikristalni silicijum sacinjen je od više malih kristala, zbog cega dolazi do pojave granica. Granice sprecavaju tok elektronima te ih poticu na rekombinovanje sa šupljinama što rezultira smanjenjem izlazne snage takvih celija.

Polikristalni silicijum moguce je proizvesti na više nacina, najraširenija metoda sastoji se od izlivanja tekuceg silicijuma u kalup, koji se ostavlja da se zgusne u cetvrtasti oblik poput cigle. Krajnja kolicina kristala i necistoca unutar cetvrtastog oblika zavisi od brzine hla enja.

Rasecanjem cetvrtastog oblika (cigle) dobiju se tanke plocice. Postupak dobijanja polikristalne Si PV celije identican je postupku kod c-Si celija. Isto tako, presek p-Si PV celije identican je preseku c-Si celije. Jedina razlika je u obliku p-Si celija, koje su cetvrtaste azbog kalupas stoga se mogu bolje sloziti u eo modulep eroces proizvodnje celija od polikristalnog silicijuma je znatno jeftiniji od procesa proizvodnje monokristalnih celija, ali p-Si fotonaponske celije imaju manju efikasnost od c-Si

3. PV celije izra ene od amorfnog silicijuma (a-Si). Atomi unutar amorfnih materijala nisu slozeni u nikakvu posebnu strukturu, odnosno ne formiraju kristalnu strukturu. Tako e, amorknimaterijali sadrzeveliki broj strukturnih defekata i lošu povezanost atoma, što znaci da atomi nemaju suseda sa kojim bi se mogli povezati. Zbog navedenog razloga elektroni ce se rekombinovati sa šupljinama umjesto da "u u" u strujni krug. Buducida defekti limitiraju tok elektricne struje, ovakve vrste materijala su inace neprihvatljive u elektronskim ure ajima. Defekti se mogu delimicno ukloniti ako se u amorfni silicijum ugradi mala kolicina vodonikap eosledica takvog tretiranja amorfnog silicijuma je kombinovanje atoma vodonika sa atomima amorfnog silicijuma koji nemaju suseda (nisu vezani) tako da elektroni mogu nesmetano putovati kroz materijal.

aos novep godine istrazivaci su otkrili da je amorfni (a-Si) silicijum upotrebljiv u PV tehnologiji ukoliko se kontrolišu uslovi polaganja materijala i pazljivo modifikuje njegov sastav. Danas se amorfni silicijum koristi u ure ajima koje koriste suncevu energiju kao izvor napajanja i imaju male energetske zahteve (kalkulatori, rucni satovi i sl.). Amorfni silicijum upija suncevo zracenje 40 puta

32

efikasnije naspram monokristalnog silicijuma, tako da sloj debljine n m mozeupiti oko ok k energijesuncevog zracenja, naravno kada je osvetljen. Upravo to svojstvo amorfnog silicijuma bi moglo sniziti cenu PV tehnologije.

Ostale prednosti amorfnog silicijuma tako e su ekonomskog karaktera, na primer amorfni silicijum je moguce proizvesti na niskim temperaturama i moze biti polozen na

Obnovljivi izvori elektricne energije 23.

33

jeftine podloge (plastika, staklo, metal i sl.) što ga cini idealnim za integrisanje PV tehnologije kao sastavni deo objekata. Na slici 2.25 prikazani su nacini integrisanja a-Si fotonaponske tehnologije u

objekte, odnosno kao krov objekta koji proizvodi elektricnu energiju.

Slika 2.25. Struktura amorfne a-Sioelijei pr0k6i0n0 primen0 uo5jek6im0

4. Polikristalne tankoslojne PV celije. Termin "tankoslojni", tacnije "tanki film" odnosi se na tehnologiju polaganja filma, a ne na debljinu filma (sloja), pošto se tankoslojne PV celije polazu u izrazito tankim, uzastopnim slojevima atoma, molekula ili jona. PV celije izra ene tehnologijom tankog filma imaju puno prednosti naspram celija izra enih klasicnim metodama, na primer:

• pri izradi tankoslojnih celija koristi se puno manje materijala pošto debljina takvih celija varira od 1 do 10 m, dok su klascine Si celije debljine od 100 do 300 m, • tankoslojne celije proizvode se automatizovanim, besprekidnim procesima i mogu se polagati na jeftine podloge (staklo, ner ajuci celik, plastika i sl.), zbog fleksibilnosti proizvodne tehnologije polaganja slojeva tankog filma, celija standardnih dimenzija (125mm x 125mm) pa je modul saicnjen kao jedna velika celija (75cm x 150cm) mogu se proizvesti istom aparaturom, • celijama izra enim tehnologijom tankog kilma nije potrebna metalna mreza za gornji kontakt (kao kod c-Si celija), vec koriste tanki sloj transparentnog vodonik oksida, • slojevi tankog kilma polazu se na odabranu podlogu ukljucujuci antireklektujucisloj i transparentni sloj vodonik oksida, cime se skracuje proces proizvodnje.

Polikristalne tankoslojne celije proizvode se od malih kristalnih zrna poluprovodnih materijala. Materijali koji se koriste za izradu polikristaklnih tankoslojnih celija imaju drugacija svojstva nego silicijumski pluprovodni materijali. Stoga se za stvaranje elektricnog polja unutar celije koriste dva razlicita poluprovodna materijala, a takva struktura celija naziva se heterojunction struktura. Tipicna polikristalna celija izra ena tehnologijom tankog filma ima jako tanak (manji od 0.1 m) gornji sloj n-

34

tipa koji se naziva "window" sloj (u doslovnom prevodu sloj koji djeluje kao prozor). Uloga gornjeg (window) sloja je fokusiranje suncevog zracenja i to samo visokoenergetskog dela spektra. Stoga mora biti jako tanak i imati dovoljno širok energetski procep (2.8 eV ili više) kako bi kroz propustio što vecu kolicinu energije suncevog zracenja donjem aapsobujucems slojup Donji aapsorbujuci) sloj vecinom je dopirani p-tip poluprovodnika, a obicno se nalazi ispod "window" sloja. Poluprovodni materijal p-sloja mora biti visoko apsorbujuceg karaktera i mora imati prikladan energetski procep (band gap) kako bi se dobile vece vrijednosti napona celije. Ipak, donji psloj je jako tanak, debljine od 1 do 2 m. Struktura opisane polikristalne tankoslojne PV celije i izgled krajnjeg proizvoda (low-cost) prikazani su na slici 2.26.

35

Slika 2.26.

Struktura polikristalne tankoslojne PV oelije i izgled krajnjeg proizvoda

Bakar-Indijum-Diselenid (CuInSe ili CIS), polikristalni tankosloji materijal ima 2 ekstremno velika svojstva apsorpcije, što znaci da je 99 % sunceve svetlosti obasjane na PV celiju sacinjenu od CIS tankog filma biti upijeno. CIS ceclije obicno imaju heterojunction strukturu, gornji ili "window"sloj najcešceje sacinjen od Kadmijim-Sulfida dok se donjem (apsorbujujucem) sloju cesto dodaju male kolicine Galijuma kako bi se poboljšala efikasnost ure aja (CIGS struktura). Teorijska efikasnost ovakvih celija je oko 15 %, stvarna efikasnost je puno manja.

Kadmijum-Teluirid (CdTe), polikristalni tankoslojni materijal ima gotovo idealan energetski procep od 1.44 eV i veliko svojstvo apsorpcije. Iako se najcešce koristi u PV

mogu se polagati na jeftine podloge (plastika, staklo i sl.). CdTe celije imaju homojunction strukturu, sa Kadmijum-Sulfidom kao gornjim "window" n-slojem. Za antireflektujuci sloj, ali i transparentni vodonicni sloj koristi se tanki sloj oksida. Zbog unutrašnjeg otpora p-tipa CdTe materijala, CdTe materijal se postavlja kao osnovni sloj dok se kao p-tip materijala koristi Cink-Telurid (ZnTe). Teorijska efikasnost ovakvih celija je oko 15 %, stvarna efikasnost je puno manja.

5. Monokristalne tankoslojne PV celije i multijunction strukture celija. Monokristalne tankoslojne PV celije vecinom su izra ene od Galijum-Arsenida. Galijum-Arsenid (Ga-As) je poluprovodnik sastavljen od dva elementa: galijuma i arsena. Osim što se koristi u PV tehnologiji, Ga-As se koristi kod LED dioda, lasera i ostalih elektronskih ure aja koji koriste svetlostp �elije sacinjene od Galijum-Arsenida uglavnom imaju tzv. multijunction struktru koja se cesto naziva i kaskadnom strukturom. Multijunction strukturom PV celije postize se visoka ekikasnost pretvaranja buducida se obuhvata veci deo solarnog spektra. U tipicnoj multijunction strukturi, celije sa razlcitim energetskim procepima su naslagane jedna iznad druge na takav nacin da sunceva svetlost prvo pada materijal sa najvecim energetskim procepom. Fotoni koji nisu apsorbovani u prvoj celiji se prenose na drugu celiju koja upija visoko-energetski deo preostalog suncevog zracenja za koje vreme ostaje transparentna za nisko-energetske fotone. Ovakav selektivni proces apsorpcije se nastavlja do zadnje celije koja ima najmanji energetski procep.

36

Slika 2.27. Nekoliko PV oelij0 0ini modul, 0nekolikomodul0 0inini3.

2.3.4. Modul i niz

nolarne celije koje smo vec opisali predstvaljju osnovu za stvaranje blokova PVsistemap ibicno je velicina jedne celije nekoliko kvadratnih centimetara i daje snagu od oko jednog vatap rako bi se dobila veca snaga, veci broj celija se povezuje serijski i paralelno na panelu (modulu) koji iznosi nekoliko kvadratnih decimetara (slika 2.27.). Solarni niz ili paneldekinise se kao grupa od nekoliko modula koji su elektricno povezani u serijsko-paralelnoj kombinaciji, a koja generiše potrebnu struju i napon. Na slici 2.28. prikazan je izgled modula u okviru koji se moze montirati na nekoj od stuktura.

37

Slika 2.28. Konstrukcija PV modul0: 1) okvir, 2) vodoo6porno kuoib6e spoj0, 3) n06pisn0 plo0ic0, 8) 30b6i60 od vremen0 30 period od 30 godin0, o) PV oelij0,s)o5r0 eno s60klo s0 visokom 6r0nsmisijom, v) spolj0bnji elek6ri0ni 0vor, d) slo5od0npros6oruokviru.

38

Moduli se mogu montirati u razlicitim konkiguracijama kao sto se moze videti sa slike

2.29. nkoliko je rec o montazi na krovu, moduli su u obliku koji se direktno moze poloziti na krovp eomocu tehnologije amorknog silikona, koja je novijeg datuma, PV ploce se izra uju u obliku plocica koje mogu da zamene tradicionalne krovne ploce, cime se smanjuju troskovivezani zamaterijal i ulozeniradp

Slika 2.29. Ekviv0len6no kolo sol0rneoelije

ntruja diode data jeklasicnim izrazom za struju diodek

⎛QUok ⎞UkT ok

II Ie 1

=− −− (2-2)

s 0 ⎜⎟R⎝⎠ p

gde je: Is =strujazasicenjadiode Q = naelektrisanje elektrona K = Bolcmanova konstanta = 1.37 / °

⋅10−23JKT � temperatura apsolutneskaleizrazenau °K U =+UI ⋅R �naponotvorenog kola celije

ok s

2.3.5. i-v i p-v krive

39

vlektricne karakteristike PV celije opisuju se krivom struje u zavisnosti odnapona ai-v kriva). Na slici 2.30. prikazana je i-v karakteristika PV modula kada se onna eu dve razlicitesituacije, pod suncevom svetloscu i u mrakup n prvom kvadrantu, gornji levi deo i-v krive pri nultom naponu naziva se strujom kratkog spoja. Ovo je struja koja bi se mogla izmeriti ukoliko bi izlazni terminali bili kratkospojeni (pri nultom naponu. Donji desni deo i-v krive naziva se naponom otvorenog kola. Ovo je aglo dobija velike vrednosti. U mraku, struja je sve do napona proboja koji je isti kao i za situaciju kada je celija osvetljenap

Slika 2.30. i-v karakteristika PV modula u mraku i na svetlosti.

40

Izlazna snaga panela je proizvod napona i struje. Na slici 2.31., data je kriva snage u zavisnosti od napona. erimetite da celija ne daje nikakvu snagu

kada su napon ili struja jednaki nuli, a maksimalnu snagu daje kada napon odgovara tacki kolena i-v krive. Ovo je razlog zbog kog se PV kola proizvode tako da im se radna tacka nalazi u blizini tacke na kolenu i-v karakteristike. PV modulise konstruisuslicnokonstantnimstrujnimizvorimap

Slika 2.31. p-v karakteristika PV modula na svetlosti

2.3.6. Dizajn nizova

3ajvaznijikaktori koji uticuna elektricni dizajnsolarnihnizova suk

1. intenzitetsunceve svetlosti, 2. Ugao sunceve svetlosti, 3. nskla ivanje maksimalnesnage i opterecenja,

4. Radna temperatura.

1. Intenzitet sunceve svetlosti. aacina kotostruje maksimalna je kada je i sunceva svetlost maksimalna anpk sunsp rada je delimicno suncan dan, kostruja se menja u skladu sa intenzitetom sunceve svetlostip i-v karakteristika se smanjuje sa smanjenjem intenziteta sunca. Kao što je prikazano na slici 2.32. rada je dan oblacan, struja kratkog spoja se znacajnosmanjuje. Smanjenje napona otvorenog kola je, sa druge strane, zanemarljivo.

41

Slika 2.32. i-v karakteristika

PV modula se pomera nani�ek0d0se in6en3i6e6sun0eve svetlosti smanjuje, sa zanemarljivim smanjenjem napona.

2. �gao sunceve svetlosti. izlazna struja celije data je kao = 0 cos θ , gde je

II I0

struja pri normalnomsuncevom zracenju arekerencas,a θ je ugao suncevog zracenja u odnosu na normalup ivaj kosinusni zakon je odlican kada su u pitanju uglovi

42

Tabela 1. Kelly-eve kosinusne vrednosti fotostruje u silikonskim oelij0m0

3. Efekat senke (uskla

ivanje maksimalne snage i opterecenja). 3iz se moze sastojati od velikog broja paralelnih serijski vezanih celijap Dva takva dela prikazana su na slici 2.34. oeci niz se moze naci u delimicnoj senci usled strukture koja se nalazi izme udatog niza i sunceve svetlostip nkoliko je celija poptuno zaklonjena, izgubice kotonapon, ali ce i dalje prenositi struju niza zato sto je serijski povezana sa ostalim radnim celijamap Bez

43

izme u 0i 50° .Za uglove vece od 50° , izlaz znacajno odstupa od kosinusnog zakona tako da za uglove vece od 85° celija ne generise snagu, iako matematicki, kosinusni zakon predvi a generisanje snage od 7.5 procenata. Stvarna kriva PV celije naziva se Kelly kosinusna kriva, prikazana je na slici 2.33.,aodgovarajuce vrednosti datesuu tabeli np

2

opterecenje, usled cega se na njoj javljaju IR gubici i toplotap istale celije rade na povecanom naponu kako bi nadoknadile gubitke koji se javljaju na celiji koja se nalazi u sencip oeci napon u kzdravima celijama znaci nizu strujup ivo je prikazano u donjem delu slike 2.34. ntrujni gubici nisu proporcionalni zasecnenom delu slikep nkoliko je broj celija u senci veci od neke kriticne granice, i-v kriva pada ispod radnog napona niza, ulsed cega struja pada na nulu, tako da je krajnja posledica gibitak snage.

3ajuobicajeniji metod za eliminisanje gubitaka koji se javljaju usled senke je podelakola na nekoliko segmenata pomocu dioda za premoscenje aslika 2.35.). Diode

koje se nalaze na

segmentu koji se nalazi u senci premoscuje samo taj nizp nsled ovog javljaju se proporcionalni gubicinapona istrujesegmenta, bez gubitkasnagecitavog nizap

Slika 2.34. Efekat senke na delu PV niza. Degradacija snage je

mala sve dok broj delova uSlika 2.35. Diode 30premoboenje minimi3ir0ju gu5i6ke sn0gekod delov0 ni30 koji se nalaze u senci.

44

sencinepre e30d06ugr0ni0nu vrednos6.

4. Temperaturni efekat. na povecanjem temperature, struja kratkog spoja celije se povecava, dok se napon otvorenog kola smanjuje (slika 2.36.). Efekat temperature na snagu celije je kvantitativno procenjen ispitivanjem ekekata struje i napona odvojenop 3eka su I0i V0 struja kratkog spoja i napon otvorenog kola, repsektivno, na referentnoj temperaturi T, iΔT ,

a αβsu njihovi temperaturni koekicijentip nkoliko se radna temperatura poveca za nova struja i napon dati su kao:

I =I (1+α⋅ΔT)iV =V (1−β⋅ΔT) (2-3) sc0 oc0

eosto se radna struja i napon menjaju priblizno isto kao i struja kratkog spoja i napon

otvorenog kola, nova snaga je: P =V ⋅I =I (1+⋅

T) (2-4)

T)⋅V (1−⋅0 0

da tipicnu silikonsku celiju sa samo jednim kristalom, αje 550 [ µjedinica po

�C�, a βje 5[mjedinica po �C�perema tome, snaga jek

P =P [1 +(500 k −5mu)⋅T]=P [1 −0.0045

p ] (2-5) 0 0

45

Slik0 2.3s.Efek066emper06uren0 pv oelije.

Ovaj izraz nam indicira da za svaki �C porasta radne temperature iznad rekerentne temperature, silikonska celija ima smanjeni izlaz i to za kpeW procenatap eosto je povecanjestruje mnogo manje u odnosu na smanjenje napona, ukupan efekat je smanjenje snage na visokim radnim temperaturama.

Efekat varijacije temperature na izlaznu snagu prikazan je na slici 2.36. Slika nam pokazuje da je maksimalna snaga dostupna pri nizim temperaturama veca od snage koja jedostupna pri nizim temperaturamap dnaci, nize temperature su bolje za eo celiju posto se u tom slucaju proizvodi vise snagep ipak, dve P tacke nisu iste za isti naponp rako bi dobili

max

maksimalnu temperaturu pri bilo kojoj temperaturi, PV sistem mora biti dizajniran tako da se izlazni napon modula moze povecati na V kako bi se dobila snaga P na nizim

2max2

temperaturama i da u svakom trenutku moze da se smanji na V za snagu P pri višim 1max1

temperaturama.

46

2.3.7. �skla

ivanje elektricnogopterecenja

padna tacka bilo kog sistema predtsvlja presek prave krive izvora napajanja i krive opterecenjap nkoliko eo izvor ima i-v i p-v karakteristike koje su prikazane na slici 2.37. napaja otporno opterecenje R , njegova radna tacka ce biti tacka A1. Ukoliko se

otpornost 1

poveca od R na R radna tacka se pomera sa tacke A na A . Repsektivno. Maksimalna 2323

snaga iz modula se dobija kada jeotpornostopterecenja jednaka R (slika 2.37.). 2

ivakvo uskla ivanje opterecenja sa uzvorom energije je uvek potrebno ukoliko zelimo da iskoristimo maksimalnu snagu eo modulap pad sa konstantnim opterecenjem prikazan je na slici epovpacs i adsp rriva konsantnog opterecenja ima dve tacke preseka sa krivom izvora, koje su oznacene kao B i B p aedino je tacka B stabilna, pošto bilo koji

122

poremecaj nakon te tacke stvara snagu koja ce pokusati da rad vrati u tacku B p dnaci, radna

tacka sistema je B2.

2

47

Slik02.3v. R0dn0 s605ilnos6i uskl0 iv0nje elek6ri0nogop6ereoenj0 s0 o6pornim i konstantnim op6ereoenjem.

eotrebni uslovi zaelektricnuradnu stabilnost solarnog niza jek

⎡ dP ⎤ dP ⎤⟩⎡

(2.6) ⎢⎣dV ⎥⎦ ⎢⎣dV ⎥⎦opter izvor

3eka opterecenja, kao sto su grejaci, imaju konstantnu otpornost, pri cemu njihova snaga zavisi od kvadrata naponap na druge strane, neka opterecenja, kao sto su indukcioni motori, ponasaju se kao konstantna opterecenja, pri cemu im je za vise struje potreban nizi naponprod vecinevelikih sistema samesovitimopterecenjem, snaga varirapriblizno linearno sa naponom.

2.3.8. Visokotemperaturni solarni kolektori

n solarnim termalnim elektranama suncevo zracenje se socivima i ogledalima koncentrse radi postizanja vece temperaturep Takva tehnika naziva se sunceva asolarnas koncentrsana energija.

Zavisno od temperature medijuma u solarnim se elektrana koriste odgovarajucepogonske mašine. Parne turbine koriste se do 600°C temperature medijuma, dok se iznad tetemperature koriste plinske turbinep orlo visoke temperature uslovljavaju koriscenje razlicitih materijala i tehnikap 3a primer, za temperature iznad nnkk�C predlaze se koriscenje tecne kluoridne soli kao radnog medijuma i visestepeni turbinski sistem, cime je moguce postizanjestepena korisnog dejstva i do gkkp oisoka radna temperatura omogucava znatne uštede vode, sto posebno dolazido izrazaja upustinjamagde seizgradnjatakvih elektrana i ocekujep

rako je skladistenje toplotne energije jektinije od spremanja elektricne energije, solarne termalne elektrane se najcesce izvode sa toplotnim tankovima. Time se, osim danju, omogucava proizvodnja elektricne energije i nocup nolarne elektrane mogu biti pouzdan izvor elektricne energije na lokacijama s dobrim suncevim zracenjemp eouzdanost se nadalje moze povecati ugradnjom pomocnih sistema na kosilna goriva koja mogu koristiti veci deo podsistema solarne elektrane.

Uprkos visokoj pouzdanosti, lokacijama na kojima se takve elektrane grade i besplatnom izvoru energije jedina prepreka implementaciji takvih elektrana je cena sociva, odnosno ogledala kojima je potrebno prekriti velike povrsine, kako bi se dobile znacajnije kolicineenergijep

eostoje cetiri osnovna nacina konstruisanja sistema visokotemperaturnih solarnih kolektora:

1. izvo enje s’ parabolicnim kanalnimreklektorima 2. izvo enje s’ koncentrisanim tanjirom 3. izvo enje sa središnjim solarnim tornjem 4. Frenelova ogledala

1. Elektrane s parabolicnim kanalnim reflektorima (slika 2.38.) sastavljene su od mnostva paralelno postavljenih ogledala koji reklektuju direktno suncevo zracenje na kolektore koji se nalaze iznad njih. igledala su parabolicna u jednom i ravna u drugom smerup rako promena polozaja sunca paralelna s’ kolektorom ne skrece kokus s’

48

kolektora, potrebno je menjati polozaj kolektora samo radi promena polozaja sunca na horizontu. Ta cinjenica omogucava ugradnju jednoosovinskog sistema pracenjap n ovom sistemu najcesciradni medijumi su sinteticko ulje, rastvor soli ili kompresovana parap rolektor se obicnonalazi u vakuumskoj komori kako bi se smanjila konvekcija toplote na vazduh. Ovaj sistem je 1985. godine u Kaliforniji prvi put pušten u pogon. Kako su drugi sistemi tek nedavno razvijeni ili pusteni u pogon moze se reci da je ovo jedini dokazani sistem sunceve koncentrisane energije.

49

Slik0

2.3d.Elek6r0n0s0p0r05oli0nimk0n0lnimreflek6orim0

2. Izvo enje s' koncentrisanim tanjirom. Ovaj sistem (slika 2.39.) koristi veliko parabolicno reklektujuce ogledalo u obliku tanjurap ino kokusira suncevo zracenje u tacki iznad reflektora, gde se na kolektoru Stirling motorom ili parnim pogonom pretvara umehanicku energiju pa potom generatorom u elektricnup Prednost sistema s’ koncentrisanim tanjirom je mogucnost postizanja vrlo visokih temperaturap 3edostatak je svakako cinjenica da je veliki deo sistema pokretan, što zahteva robustan dvoosovinski sistem za pracenje suncap

Slika 2.39. Elektrana sa koncetrisanim tanjirom

3. Elektrane sa središnjim solarnim tornjem (slika 2.40.) koriste mnoštvo ravnih, pokretnih ogledala za kokusiranje suncevih zraka na kolektor tornjap erednost ovakvog sistema je viša temperatura pri kolektoru, za razliku od parabolicnog kanalnog sistema. Naime, toplotna energija se na visim temperaturama moze ekikasnije pretvoriti u elektricnu energiju ili iskoristiti za kasniju upotrebu. Nedostatak ovakvog sistema je cinjenica da svako ogledalo mora imati sopstveni dvoosovinski sistem pomeranja, sto otezava njegovo odrzavanjep

Slika 2.40. Elektrana sa središnjim solarnim tornjem

50

4. Elektrana s’ Frenelovim ogledalima (slike 2.41. i 2.42.) sadrzi seriju dugih, uskih, ravnih ili blago zakrivljenih ogledala koji kokusiraju suncevo zracenje na jedan ili vise linearnih kolektora iznad njihp 3a vrhu kolektora obicno se nalazi malo parabolicno ogledalo za što bolje fokusiranje svetlosti. Ovakv sistem prema kome skup ogledala deli isti kolektor, uz jednoosovinski sistem pracenja smanjuje cenu izgradnje i pojednostavnjuje odrzavanjep Osim navedenih, prednost ovog sistema je svakako fiksirani kolektor koji ne opterecuje ogledala, a time i sistem za pracenjep

Slika 2.41. Elektrana s’ Frenelovim ogledalima

51

2.3.9. Potencijal solarne energije

Solarna energija pokriva tek delic od 1% globalne potraznje elektricne energijep3emacka je svetski lider u ovom sektoru i proizvodi dovoljno struje da podmiri potrebe domacinstava jednog grada od Wokpkkk stanovnika, pokazuju podaci nemackog ndruzenja zasolarnu energijup icekuje da ce ovaj procenat do ekekp porasti na vise od pet procenatap 3a sledecoj slici prikazana je karta Evrope na kojoj je dat solarni potencijal po regionima (slika 2.43.).

na slike se moze uociti da ukoliko je solarni sistemi postavljeni na pogodnim lokacijama kao što su Španija, Malta, jug Turske itd. mogu proizvesti dvostruko više elektricneenergije nego severnijezemlje ajkotska,

nkandinavskezemlje, pusija itdpsp

52

Broj suncanih dana u nrbiji je, prema podacima Ministarstva energetike, veci od ekkk casovap To je veca vrednost nego u vecini evropskih zemalja, ali je kod nas solarni potencijal sasvim neiskoriscenp Trenutno u našim uslovima, solarna energija je pogodna samo za stvaranje toplotne energije, gde je vrlo isplativa. Zato su solarni kolektori postali donekle popularni u domacinstvima za grejanje tople vodep intenzivnije sveukupno koriscenje solarne energijezavisiodsprovo enja nacionalnog programa obnovljivih izvora energije.

Slika 2.43. Mapa solarnog potencijala u Evropskim zemljama

53

54

3.

ZAKLJUCAK Globalni razvoj drustva u buducnosti ce u ogromnoj meri zavisiti od stanja oblasti

energetikep eroblemi sa kojima se suocavaju u manjoj ili vecoj meri sve zemlje sveta su povezani sa obezbe ivanjem energije i ocuvanjem zivotne sredine. Trend rasta potreba na globalnom nivou iznosi oko 2,8 %. Ovakvi energetski tokovi su primorali visokorazvijene zemlje da ulazu ogroman kapital i angazuju veliki broj strucnjaka u razvoj sistema za koriscenje obnovljivih izvora elektricne energije (vetroelektrane, solarne elektrane, elektrane na biomasu i biogas, geotermalne elektrane, itd.).

3ajznacajniji kaktori koji su uticali na pridavanje znacaja obnovljivim izvorima energije su:

• Brzi porast potrošnje svih vidova energije u poslednjih 100 godina, • igranicenost klasicnih izvora injihovo dogledno iscrpljivanje, • eovecano zaga enje okoline nekontrolisanom emisijom stetnih gasova aCi, CO ,

2

55

SO2, NOx i drugih),

• igranicenikapacitetlokacija za odlaganje otpada (šljaka, pepeo, nuklearni otpad).

Smatra se dabuduci tehnoloski razvoj energetike moraici udva smerak

• • striktno ogranicenje i kontrola zaga enja okoline radom energetskihsistema, • vece koriscenje novih i obnovljivih izvora energije, sa cistom tehnologijom, uz znacajnopovecanjeenergetske ekikasnostiproizvodnje ikinalne potrosnjeenergijep

nmatra se da ce vetroelektrane po ceni proizvedenog kih biti u potpunosti konkurentne konvencionalnim izvorima kada se u cenu proizvodnje elektricne energijeukljuci iuticajnazivotnu sredinup

erognoze razvoja tehnologija vezanih za proizvodnju elektricne energije iz obnovljivih izvora su vrlo optimisticke i u svim varijantama predstavljaju obnovljive izvore kaovrlo bitanizvor elektricne energijeubuducnostip

LITERATURA 1. Mukund R. Patel, ”Wind and Solar Power Systems”, CRC Press 1999. 2. Balkan Energy Solution Team, www.balkanenergy.com 3. Tony Burton, David Sharpe, Nick Jenkins, ”Wind Energy Handbook”, Wiley 2001. 4. Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Renewable_energy 5. ElektrotehnickiFakultetisjek, http://www.etfos.hr 6. Wayne C. Turner, ”Energy Management Handbook”, CRC Press 2006. 7. Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_energy

匀氀椀欀愀.................................

...........................................................

........................................

.......................................

.............................

........ ....................................

...........................................................

..................................

............................................................................

...............................................................

56

................................................................

..........................................................................

...............................................

.........................................................

...................................

...........................

......................... ......... ............. .......

........ .............................................

..............................................

...................................................................................................................

........ .....................................

57

.........................................

...................................................

58