VEBA VSolarna energija

asistentMladen Tomi, dipl. ma. in.

Sunce je 1 400 000 km udaljeno i 330 000 puta tee od Zemlje. To je jedan dinovski termonuklearni reaktor kome pripada 99% mase itavog sunevog sistema.

Svake sekunde se na Suncu 600 milionatona vodonika pretvori u 596 miliona tonahelijuma, a razlika mase se saglasnoAjntajnovoj jednaini E=mc2 pretvara u istuenergiju.energiju.

Osloboena energija u viduelektromagnetnih talasa dospeva na Zemlju, a mineke od tih talasa opisujemo kao svetlost..

Ovaj proces nuklearne fuzije traje 4 i po milijardegodina, a procenjuje se da e trajatijo 5 milijardi godina.

Nakon to kompletno vodonino gorivo budepotroeno, doi e dopotroeno, doi e dogravitacionog kolapsa Sunevog jezgra i Sunce ese pretvoriti u crvenog dina.

SUNEVA ENERGIJAKORIENJE SUNEVE ENERGIJE

Prekrivanjem 0.1% kopna na Zemlji sakolektorima, koji imaju svega 20% stepenkorisnosti, obezbedilo bi oveanstvu sve njegovegodinje potrebe za energijom 1.2 x 1014 kWh.

Solarna energija je ekoloki prihvatljiva i ima je uSolarna energija je ekoloki prihvatljiva i ima je uizobilju.

Njene glavne mane su: mali intenzitet (svega 1kWh/m2), prekidnost (dostupna samo danju i privedrom vremenu) i nejednaka rasporeenost napovrini Zemlje.

NAINI KORIENJA

Aktivni (sistemi koji koriste sunevu energiju zatransformaciju u druge vidove energije osimtoplotne i sistemi za proizvodnju toplotneenergije za ije je pokretanje potrebna dodatnaenergija)energija)

Pasivni sistemi (konstrukcije zgrada, duplefasade i sl.

Pasivni sistem za kuvanje.

Pasivni sistem za suenje voa.

Pasivni sitem za zagrevanje zgrada.

Sistem za osvetljavanje prostorija koje nisu izloene direktnom sunevom zraenju pomou optikih vlakana. Ovo je takoe pasivan sistem.

SUNEVU ENERGIJU LJUDI POKUAVAJUDA KORISTE ZA:

Proizvodnju toplotne energije za trenutno ivremenski odloeno korienje (sistemiakumulacije pasivni i aktivni)

Za proizvodnju elektrine energije (fotonaponskeelije i solarne elektrane koje rade na slinomelije i solarne elektrane koje rade na slinomprincipu kao termoelektrane i preko pasivnihsistema kao to su solarni dimnjaci)

SUNEVU ENERGIJU LJUDI POKUAVAJUDA KORISTE ZA:

Za proizvodnju solarnih goriva. Solarna energija se koristi zapokretanje endotermnih hemijskih reakcija. Ovakvi sistemikoriste koncentrisanu solarnu energiju za proizvodnju goriva(npr. vodonika, sintetikog prirodnog gasa i dr.) ili direktnokao energiju za endotermne hemijske reakcije u hemijskikao energiju za endotermne hemijske reakcije u hemijskiintenzivnim industrijama (proizvodnja aluminijuma).

Princip korienja solarne energije za pokretanje endotermnih hemijskih reakcija u cilju proizvodnje solarnih goriva i elektrine energije pomou gorivih elija.

() () ()

Shematski prikaz tri glavne optike konfiguracije zaSakupljanje i koncentrisanje solarne energije veeg obima(a) Sistem korita (30-100 sunca)(b) Sistem tornja (500-5000 sunca)(c) sistem posude (1000-10000 sunca)1 sunce = 1kWh/m2

SUNEVO ZRAENJE

SOLARNA KONSTANTA IO

Jaina sunevog zraenja normalno na povrinu na spoljnojgranici atmosfere iznosi 1373 W/m2. To je povrina ispodkrive na dijagramu intenziteta sunevog zraenja uzavisnosti od njegove talasne duine. Ova vrednost variraod 1417 W/m2 zimi do 1328 W/m2 leti.

Ukupne prosene godinje dozraene koliine sunevog zraenja na horizontalnu povrinu za Evropu.

19Ukupne prosene godinje dozraene koliine sunevog zraenja na horizontalnu povrinu za Srbiju.

Ukupni potencijal 4,3 mil tOE

Prosean intenzitet sunevog zraenja se kree od 1,1 do 1,7 kWh/m2 dan u januaru.

5,9 do 6,6 kWh/m2 dan u julu.

Srednja vrednost sunevog zraenja u Srbiji iznosi 3,8 kWh/m2 dan.iznosi 3,8 kWh/m2 dan.

KONVERZIJA SUNEVE ENERGIJE

Osnovni principi direktnog iskoriavanja energije Sunca su: solarni kolektori (pretvaranje suneve energije u

toplotnu), fotonaponske elije (direktno pretvaranje suneve fotonaponske elije (direktno pretvaranje suneve

energije u elektrinu energiju), fokusiranje suneve energije (za upotrebu u velikim

energetskim postrojenjima).

Sunani kolektori mogu se podeliti na dve glavnegrupe po tipu fluida koji prenosi sunevuenergiju: Kolektori sa tenim fluidom i sa vazduhom.

Svaka od ovih grupa deli se na tri podgrupe odreene po temperaturnom opsegu rada: Ravni niskotemperaturni, Srednje temperaturni sa koncentrisanjem sunevog

zraenja, Visoko temperaturni - sa koncentrisanjem sunevog

zraenja.

RAVNI PRIJEMNICI (KOLEKTORI) SUNEVOG ZRAENJA

Efikasnost:Leti od 0,7Zimi 0 do 0,4

Najee primenjivana tehnologija za korienjesunevog zraenja bazirana je na principutoplotnog dejstva sunevog zraenja, pri emu seenergija sunevog zraenja transformie utoplotu na apsorberu prijemnika suneve energijetoplotu na apsorberu prijemnika suneve energije(toplotnl kolektori).

Kod ovih tipova kolektora ostvaruje se stepenefikasnosti transformacije dozraene suneveenergije u korisno odvedenu toplotu od 35 do55%.

Glavni delovi ovih prijemnika su: providni prednji poklopac, kuite i prijemnik (apsorber).

Poto prijemnici treba da izdre temperature do 2000C apsorber se prave od metala kao to su bakar, elik0C apsorber se prave od metala kao to su bakar, eliki aluminijum.

Kuita se prave od plastike, metala i drveta, istakleni prednji deo (vrlo esto od borosilikatnogstakla) mora biti dobro zaptiven kako toplota ne bipobegla, i kako prljavtina, insekti i vlaga ne bidospeli unutar prijemnika.

Kuite mora biti dobro izolovano sa zadnje i bonihstrana kako bi se smanjili toplotni gubici prijemnika.Oni mogu biti konvektivni i zrani.

ematski prikaz prenosa toplote kod ravnog ploastog PSZ.

Toplotni bilans prijemnika sunevog zraenja.

Strujanje vode u kolektorima je u obliku cevnih registara i cevnih zmija.

Raspodela prenosnog fluida po kanalima i cevima treba da bude ravnomernaravnomerna kako bi se obezbedila ujednaenost temperaturske raspodele du apsorpcione povrine uzistovremen malimali pad pad pritiskapritiska.

Raspodela strujanja fluida u prijemniku sunevog zraenja u obliku cevne zmije (levo) i cevnog registra (desno).

Razliite varijante izvoenja ravnih PSZ.

Materijali crne boje apsorbuju sunce vrlo dobro izagrevaju se.

U tu svrhu mogao bi se koristiti crni lak, mada on imaizvesne mane.

Kako se povrina zagreva apsorbujui toplotu samo Kako se povrina zagreva apsorbujui toplotu samojedan deo toplote se predaje fluidu a jedan veliki deose emituje okolini.

Tzv. selektivni premazi apsorbuju svetlost skoro istotako dobro kao crnim lakom premazane povrine, aliemituju mnogo manje toplote u okolinu. Nanoenjeovih materijala je mnogo sloenije ali se isplati zbogvee efikasnosti. Selektivni premazi su crni hrom,crni nikl i Tinox.

Zadatak premaza je da maksimalno apsorbujusunevo zraenje u oblasti talasnih duina od 0.3 do 3m, a da minimalno emituju u oblasti iznad 3 m.Premazi su najefikasniji kad se nanaose u veomatankom sloju, od 0.1 do 1 m. Postupci za nanoenjepremaza su: elektroliza, oksidacija, eloksiranje,vakumsko isparavanje i dr.premaza su: elektroliza, oksidacija, eloksiranje,vakumsko isparavanje i dr.

Prozrana prekrivka se pravi od pleksiglasa ili stakladeblijne od 3 do 8 mm. Prekrivka treba odlino daproputa sunevo zraenje a da bude nepropusna zadugotalasno toplotno zraenje. Zbog toga se staklopremazuje hlorom ili mu se dodaje mali procenatoksida gvoa. Broj prekrivki je do maksimum 3.

KONCENTRIUI RAVNI OBOSTRANI PRIJEMNIK SUNEVOG ZRAENJA

PRIJEMNIK-REZERVOAR SUNEVOG ZRAENJA.

Izgled jednog prijemnika-rezervoara sunevog zraenja.

POSTAVLJANJE KOLEKTORA

Optimalno je postaviti solarni kolektor okrenut prema jugu sa nagibom koji je jednag geografskoj irini mesta gde se postavlja.

Tana koliina dozraene energije nije preterano osetljiva napoziciju i nagib kolektora. Na primer kolektori mogu biti nagnutiizmeu 30 i 50 stepeni, i orjentisani tako da zahvataju ugao + ili 30 stepeni prema jugu sa gubicima koji su ispod 10% na godinjemnivou.

OKVIRNI POTENCIJALI UPOTREBE SOLARNEENERGIJE U SRBIJI

Broj domainstava u Srbiji 2500000 (prema poslednjem popisu), 4 m2 kolektor, koeficijent iskorienja usvojen 40%, 20% domainstava postavi kolektore. 20% domainstava postavi kolektore.

SREDNJE DNEVNE SUME ENERGIJE GLOBALNOGSUNEVOG ZRAENJA NA HORIZONTALNU

POVRINU U KWH/M2 ZA NEKA MESTA U SRBIJI

Gra

d

Mesec Uk. Sr.

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

BG 1,4 2,2 3,35 4,85 6 6,45 6,75 6 4,65 3,05 1,6 1,15 1446,8

3,96

NS 1,45 2,35 3,2 4,65 5,8 6,2 6,35 5,75 4,4 2,9 1,45 1,2 1392,64

3,8264

NI 1,75 2,6 3,45 5 6,1 6,35 6,7 6,15 5,35 3,45 1,85 1,5 1531,4

4,2

KG 1,5 2,4 3,35 4,8 5,85 6,1 6,45 5,9 4,85 3,3 1,7 1,3 1447,85

3,97

VR 1,7 2,7 3,65 5,15 6,15 6,4 6,5 6,35 5,25 3,45 1,85 1,5 1543,4

4,23

Potencijal iznosi 0,477 Mtoe, odnosno oko 3% (a maksimalno 15%).

GREJANJE PROSTORA

U naem podneblju ukupno energetsko dejstvo sunevogzraenja zimi je znatno manje od letnjeg, ali je jo uvekdovoljno efikasno za korienje. Tako na primer izkomercijalnih tipova solarnih kolektora moe se u grejnojsezoni dobiti po jednom kvadratnom metru u jednomdanu energija koja se kree zimi oko 1,2 kWh.danu energija koja se kree zimi oko 1,2 kWh.

Poto se temperatura radnog fluida pri preporuenimbrzinama strujanja u toku zimskog perioda kree od 40 do60 C, jasno je da ove temperature nisu dovoljne zacentralno toplovodno grejanje.

Meutim, u prelaznim periodima sa spoljnim tempraturama oko0C ovaj nain grejanja postaje efikasan, jer tada kotlovskeinstalacije rade sa temperaturama od oko 60 C.

POTREBNA ULAGANJA

Grejanje sanitarne vode

Potrebna ulaganja: 15 - 25 EUR/m2 odnosno 900 do 1.500 EUR/domainstvu

Napomena: Manje vrednosti se odnose najeftinije solarne kolektore i jednostavnijejeftinije solarne kolektore i jednostavnijeinstalacije. Vee vrednosti se odnose na skupljesisteme sa sloenijim instalacijama sa razmenjvaemtoplote, sistemom za prinudnu cirkulaciju iautomatikom za regulaciju rada.

Efekti: Grejanje potrone sanitarne vode u periodu od aprila do oktobra pokriva 80% potreba za

energijom. U periodu od oktobra do aprila ova pokrivenost je oko 30%.

STRUKTURA POTRONJE ELEKTRINEENERGIJE U SRBIJI

STRUKTURA POTRONJE ENERGIJE UDOMAINSTVU

Priprema PTV Bojler 2 kW, Ukljuen cca. 2 h, od toga aktivno cca. 1 h, Meseno potroi 2 kW1 h/dan30 dan = 60 kWh

60 kWh 6,2 din/kWh = 370 din 60 kWh 6,2 din/kWh = 370 din

Leti se tedi oko 2200 din!!!??? Zimi se tedi oko 550 din!!!??? Ukupno 2750 din/god!?

Prost period otplate > 37,8 god (za kolektor od 900 Eur)

Cene elektrine energije u EU se kreu od 12 c/kWh u Grkoj do 30 c/kWh u Danskoj.

Srednja vrednost prevedena u RSD iznosi oko Srednja vrednost prevedena u RSD iznosi oko24,3 din.

U tom sluaju bi godinja uteda bila 10780 din.

Prost period otplate > 9,6 god

(za kolektor od 900 Eur)

Grejanje prostora Uslovi za obezbeivanje grejanja stambenog prostora su

sloeniji, a investiciona ulaganja vea. Ukoliko se pravinov objekat u kome je predvieno solamo grejanjeprostora efekti su najbolji uz minimalnu cenu. Adaptacijave izgraenih objekata je sloeniji postupak save izgraenih objekata je sloeniji postupak saveim trokovima.

Potrebna ulaganja: 50 - 100 EUR/m2 odnosnooko 3.000 do 6.000 EUR/domainstvu.

Efekti: Optimalnom instalacijom i veliinomsolarnih kolektora omoguuje se kod standardnoizgraenih objekata pokrivenost potreba grejanjaod 50 do 60% tokom cele godine.

DOSADANJA ANALIZA

16Potrebe Srbije

En. potrebe Srbije i potencijali OIEMtoe

1,07

0,954

Energija vetra

Solarna energija

PITANJA?

LITERATURA

Dragan Markovi, Procesna i energetskaefikasnost, Univerzitet Singidunum, Beograd2010,

Predavanja sa Mainskog Fakulteta uKragujevcu: Sunevo zraenje i Solarni kolektori,Kragujevcu: Sunevo zraenje i Solarni kolektori,

http://etran.etf.rs/etran2013/Radovi/EL/EL4.5%20Dimitrijevic%20Andrejevic%20Stosovic%20Litovski.pdf

http://www.ekologija.ba/index.php?w=c&id=45

http://www.see-institute.org/energetski-profil-rs/