DELOVANJE SONČNIH ELEKTRARN

Projektna naloga 3.š Mentor: Bojana DvoržakGimnazija Bežigrad, 2013

POZITIVNI VPLIVI SONČNIH ELEKTRARN IN PRIMERJAVA Z DRUGIMI VRSTAMI ELEKTRARN

•Človek odvisen od energije•Elektrika je najbolj uporabna vrsta

energije•Pridobimo jo lahko iz večine drugih virov

energije•Sonce-neizčrpen vir energije, sončna

energija je energija prihodnosti•Solarna energija še ni sposobna tekmovati

z drugimi obnovljivimi viri energije

•Prednosti: -dolgotrajen obnovljiv vir-sončne celice praktične za uporabo-sončni kolektorji neslišni, nepremični-na voljo povsod po svetu-proizvodnja in poraba na istem mestu-vir energije zastonj, vsem na voljo-v skladu z ekološkimi standardi-ne vpliva na okolje

•Obnovljivi viri bodo nadomestili neobnovljive vire(fosilna in jedrska goriva)končni, škodljivi za okolje

•Obnovljivi viri:sončna energija, planetarna energija(bibavica), vetrna energija, energija vode, geotermalna energija (geotermalna voda)

Različne tehnologije električne energije

•Termoelektrarne(TE) in jedrske elektrarne(JE)-pridobivanje el.energije s sežiganjem fosilnih gorivTE-pridobivanje el.energije z reakcijami radioaktivnih delcevJE-uporabljata neobnovljive vire-škodujeta okolju

•Hidroelektrarne(HE)-izrablja moč vodnega padca za pridobivanje el. energije-najbolj gospodarna, ekološko neškodljiva oblika elektrarne-vseeno velik vpliv na okoljenastanek akumulacijskih jezer, vplivanje na klimo, ekosisteme

•Vetrne elektrarne-lahko dostopna, el.energijo pridobimo s pomočjo vetrnih turbin-obnovljivi vir a razmeroma drag-okolju prijazen-zasede veliko prostora

ZGODOVINA IN RAZVOJ SONČNE ELEKTRARNE

• Prve oblike izkoriščanja sončne energije-pasivne• Prvi izkoriščali Grki, Indijancigradili hiše na

prisojnih straneh• Rimljani:ohranjali toploto v prostoru z

ostekljenimi okni, uporaba steklenjakov• 1776: Horace de Saussare zgradil prvi sončni

kolektor• 1861: Auguste Mouchout ustvaril parni stroj na

sončno energijo• 1839:Alexandre-Edmonda Becquerela iznajditelj

sončnih celic, odkril fotoelektrični pojav• 1873: Wiolloughby Smith odkril selenizdelava

prve sončne(selenske) celice (1877)

•1883:natančen opis sončnih celic odkril Charles Fritts

•1904:Einstein teoretično opisal fotonapetostni pojav, Robert Millikan 1916 praktično dokazal

•1918:poljski znanstvenik Jan Czohralski razvil metodo za pridobivanje monokristalnega silicija, v uporabi še danes

•1958 so ZDA izstrelile satelit Vanguard I, ki je kot prvi satelit za vir električne energije uporabljal sončne celice

•1973:prepoved uvoza nafte v Amerikosončna energija postane pomembnejša

•Danes vlade finančno podpira gradnje sončnih elektrarn

Horace de Saussare

Auguste Mouchout

Alexandre-Edmonda Becquerela

Wiolloughby Smith Charles FrittsRobert Millikan

Delovanje sončnih celic

•Zgradba:polprevodni materiali•Prevod el.toka le pod osvetlitvijo•Najbolj razširjen material za izdelavo sončnih

celic:silicij•Polprevodniki=kristalne snovi, brez dovedene

energije lastnosti izolatorja, dovedeni energijilastnosti slabega prevodnika

•Sončna celica:iz dveh spojenih plasti polprevodnih materialov nasprotnega naboja=p-n homospoj.

•V trenutku spojitve p in n-tipa se zaradi razlik v koncentraciji elektronov in vrzeli pojavi difuzijski tok.

•  Dokler sončna celica ni osončenaelektroni in v mirovanju.

•Celica obsijanase elektroni iz valenčnega premaknejo v prevodni pas, za seboj pa pustijo pozitivno nabite vrzeli

•Elektroni nato stečejo po zunanjem tokokrogu in lahko opravijo električno delo

Kovalentna povezava silicijevih atomov v urejeno strukturo.

Zgradba sončnih celic•Sončno celico če na zgornjo stran n-sloja

in na spodnjo stran p-sloja postavimo nasprotni elektrodi.

•Na zgornji strani n-sloja mora biti kovinska elektroda rešetkastada sončna svetloba prodira skozi

•Večjo absorpcijo sončne svetlobe lahko dosežemo tudi s protiodbojnim slojem, s katerim je prevlečena površina in s samo teksturo površine.

Silicijeva sončna celica z visokim izkoristkom

Tipi sončnih celic

•Celice z največjim izkoristkom so monokristalne silicijeve sončne celice-visoka cena teh celic+v laboratorijskih pogojih dosežejo izkoristke tudi do 25%, v serijski proizvodnji pa med 15 in 17.5%.

•najtanjše sončne celice so zgrajene iz bakrovega indijevega diselenida ali kadmijevega telurida- indij zelo drag, kadmij zelo strupen, strupeni tudi plini v sami proizvodnji.+ bolje absorbirajo sončno svetlobo, izkoristek pa s časom ne upada.

•Grätzlove sončne celice- posnemajo sistem delovanja fotosinteze+ nizka cena, okolju prijazni materiali ter stalno naraščanje izkoristka – danes znaša najvišji laboratorijski izkoristek 11%.

•organske sončne celice-nizki izkoristki, neobstojni pod zunanjimi pogoji+nizka cena

Grätzlove sončne celice

Moduli sončnih celic•Posamezna sončna celica je sposobna

tvoriti enosmerni električni tok nizke napetosti, zato jih med seboj zaporedno povežemo v module

•Ker celotna površina modulov ni prekrita s sončnimi celicami, je njihov izkoristek nižji v primerjavi s samimi celicami.

Zgradba fotonapetostnega modula.

Praktični del projektne naloge

•Naredili smo približen izračun, ki nam je povedal koliko energije bi lahko s sončnimi elektrarnami proizvedli v TMS-ju.

•Za sončno elektrarno velikosti 1,22492m² smo izmerili maksimalno količino energije, ki jo lahko proizvedemo ob sončnem, meglenem, delno oblačnem, ali močno oblačnem vremenu (vpliv dežja je minimalen in smo ga zanemarili)

•S pomočjo strani Sončni kalkulator smo izračunali povprečni kot sončnih žarkov na območje Bistre, za vsak mesec v letu.

•Končna formula, s katero smo izračunali koliko energije bi lahko s sončnimi elektrarnami proizvedli v TMS-ju- P=P˳×cos(Az-25°)×cos(uk-43°)

•Ugotovili smo da bi muzej z elektrarno površine 1,22492m² letno proizvedel približno 32,6kWh.

• Če bi imel sončne elektrarne na vseh strehah obrnjenih proti JV (skupna površina približno 3102m²) pa bi lahko proizvedli 82,5MWh.

•Namen raziskave je bil ugotoviti učinkovitost sončnih elektrarn.

Viri• Enciklopedija znanosti. 2000. Ljubljana:

Slovenska knjiga.• Soklič, A. 2011. Nanos in morebitni vpliv

samočistilne tanke plasti TiO2-SiO2 na izkoristek fotonapetostnega modula. Diplomsko delo: Univerza v Novi Gorici.

• Lorencon, R. 1996. Elektronski elementi in vezja. Ljubljana: Studio Maya.

• http://www.solar-plus.si/soncne/zgodovina/ • http://www.soncna-elektrarna.eu/taxonomy/

term/12/all

Sodelovali•Pia Hočevar Mucić•Vasilije Marojević•Matevž Zlatnar•Tilen Kodrin•Črt Olup• Jure Vozel•Martin Cesar•Vita Vovk•Eva Drevenšek•Tilen Hojč

• Jan Novak• Jure Špan• Tina Rabič• Manca Marcelan• Tina Prešeren• Urša Matičič• Klara Korenčan• Miha Bernat• Živa Jarh• Matej Podgornik

Milosavljevič• Manca Hafner• Anja Štangar• Rok Križaj