UNIVERZITET U NIŠU

Fakultet zaštite na radu

Predmet: Energetski procesi i okruženje

SEMINARSKI RAD

Tema: Energetska efikasnost ravnih prijemnika solarne

energije za konverziju u toplotnu energiju

Mentor: Student:

Niš, 2008.

Uvod

Planeta Zemlja dobija energiju iz tri različita izvora: od Sunca, iz svoje unutrašnjosti i iz dalekog svemira. Dok se ova treća može uočiti samo instrumentima, a ova druga retko (ali ponekad veoma intenzivno) utiče na površinu planete, prvi izvor nas stalno i bez prestanka bombarduje energijom, i to dosta ravnomerno. Praktično sva energija, koju mi koristimo, osim nuklearne i geotermičke, potiče od Sunca. Termoelektrane, vozila, pa i životinje biljojedi koriste energiju Sunca, koju su biljke fotosintezom pretvorile u hemijsku. Vetar, koji danas sve više i više koriste kao izvor energije, postoji zbog Sunčeve energije, koja se u atmosferi pretvara u kinetičku. Sva ta energija potiče od Sunca i čovek je koristi od pamtiveka. Arhimed je koncentrišući sunčevo zračenje pomoću primitivnih ogledala palio rimske brodove, Sokrat je u svoje vreme davao uputstva za gradnju osunčanih kuća, Lavoazje je krajem XVIII koristio sunčevu energiju za topljenje metala... Medjutim pronalazak nafte i razvoj motora sa unutrašnjim sagorevanjem označili su kraj komercijalnim solarnim mašinama krajem XIX veka koje su zbog glomaznosti postale preskupe. Organizovanije korišćenje solarnog zračenja dobija tek poslednjih decenija značajniji zamah, kada je civilizacija napokon postala svesna njenog značaja kao alternativnog energetskog izvora.

1

Energija

Energija je sposobnost vršenja rada. Prema prvom zakonu termodinamike energija se ne stvara ni uništava već samo prelazi iz jednog oblika u drugi. Energija i materija mogu da prelaze jedna u drugu i da čine nerazdvojnu celinu. Ajnštajnova teorija nam govori da je energija tela proporcionalna njegovoj masi i kvadratu brzine svetlosti i jednaka je: E=m·c² Energija se pojavljuje u dva osnovna oblika: u nagomilanom i prelaznom obliku energije. Nagomilani oblik energije se javlja kao: kinetička, potencijalna i unutrašnja energija. A u prelazni oblik energije spadaju: električna energija, mehanička energija i toplotna energija. Za prelazni oblik energije je karakteristična kratkotrajnost pojave i to se javlja samo u slučajevima kada oblik nagomilane energije prelazi s jednog tela na drugo. Pored već pomenute podele, različiti oblici energije se mogu podeliti na: prirodne, transformisane i korisne oblike energije. Prirodni oblici energije su oni oblici koji se pojavljuju u prirodi ili se u njoj nalaze i mogu se podeliti u dve grupe:- prirodni oblici koji se obnavljaju, i- prirodni oblici koji se ne obnavljaju.U prvu grupu spadaju: vodene snage, energija vetra, energija morskih struja, energija plime i oseke, toplota mora i okeana, biomasa, drvo, biogas i energija solarnog zračenja.U drugu grupu spadaju: fosilna goriva, uljni škriljci, nuklearna goriva, unutrašnja zemljina toplota i unutrašnja zemljina toplota koja se pojavljuje na površini. Skoro svi prirodni oblici energije se ne mogu upotrebiti u prirodnom obliku za dobijanje korisne energije pa je za njihovo korišćenje potrebno izvršiti transformacije u pogodniji oblik energije. Prema učestalosti primene primarni oblici energije se dele na:- konvencionalne, i- nekonvencionalne.U konvencionalne oblike primarne energije, ubrajaju se: sirova nafta, ugalj, drvo, vodeni resursi, toplotni izvori i zemni gas.U nekonvencionalne oblike primarne energije, ubrajaju se: potencijalna energija plime i oseke, toplotna energija zemljinog jezgra, unutrašnja toplotna energija mora i okeana, energija fuzije lakih atoma, nuklearna energija, ulja iz uljnih škriljaca i bituminoznog peska, kinetička energija vetra i solarna energija. Jedinica za energiju je džul (J) po SI sistemu, a na nivou atoma eV. Džul je jednak radu koji izvrši sila od 1N kada se njena napadna tačka pomeri u pravcu i smeru sile za 1m. Prema tome je: J=N·m=kg·m·s ¯² Jedinica za snagu je vat (W). Vat je snaga kojom se obavi rad od 1J u sekundi. Prema tome je: W=J· s ¯¹=kg·m²·s ¯³ J=W·s

2

Sunčeva energija i sunčevo zračenje

Sunce je jedna od tipičnih zvezda kakvih ima na desetine milijardi u našoj galaksiji. Ono je sferno užareno i gasovito telo, čiji prečnik iznosi 1,39x10(na6)km a srednja udaljenost od zemlje 1,495x10(na8)km.Temperatura na njegovoj površini ima efektivnu vrednost od 5762K, dok prema središtu sve više raste dostižući, prema raznim procenama, vrednost od 8x10(na6) do 40x10(na6)K. Energija zračenja sunca definisana je donekle termonuklearnim reakcijama pri čemu je najvažniji proces transmutacije vodonika u helijum. Prelaz od vodonika ka helijumu je slozeniji i nastaje indirektno, preko više intermedijalnih tela. Najveći deo sunčeve energije se emituje u prostor u obliku elektromagnetnih talasa. Veći deo tih talasa se nalazi u vidljivoj i infracrvenoj, a manji u ultraljubičastoj oblasti spektra. Spoljni slojevi sunca (solarna atmosfera) se sastoje iz: fotosfere, hromosfere i korone.

Najveći deo svetlosti dospeva na zemlju iz sfere sunca, koja se naziva fotosfera. Energija koju sunce izruči u vasionski prostor odgovara snazi od 3,5x10(na20)MW, a samo 1,75x10(na11)MW dospeva na zemlju. I pored toga to iznosi 15000 puta više od svetske potrošnje energije iz svih primarnih izvora.Snaga sunčevog zračenja na zemlji u toku zime je veća za 5,8% od snage zračenja leti. To je zato što je sunce, za severnu poluloptu bliže zemlji zimi za oko 3% nego leti. Ukupni efekti zračenja energije su, ipak, leti veći za odgovarajuća podneblja zbog duže putanje sunca preko neba (dužeg vremena trajanja obdanice).Osim godišnjih, mesečnih i dnevnih promena intenziteta sunčevog zračenja na odredjenoj površini zemlje, promene nastaju i u zavisnosti od meteoroloških uslova atmosfere, kao i ugla upada zraka na zemlju odnosno na površinu do koje dospeva. Ukupno sunčevo zračenje na površini zemlje naziva se globalnim zračenjem, a sastoji se iz dve komponente: - Direktno zračenje predstavlja komponentu koja direktno dospeva na površinu zemlje pri jasnom i neoblačnom danu.- Difuzina komponenta je deo ukupnog zračenja koja se prilikom prolaska sunčevih zraka kroz atmosferu rasipa zbog nailaska na čestice vode, prašine i drugih oblika aerozagađenja. U zavisnosti od doba godine i klimatskog područja, difuzno zračenje premašuje i 30 % od globalnog, te postaje značajna komponenta Sunčevog energetskog priliva. Intenzitet reflektovanog zračenja je u direktnoj zavisnosti od konfiguracije objekata i tla u okolini indikatorske površine. Kod zelenih površina koeficijent refleksije se kreće u granicama od 0,2 do 0,3 što znači da reflektuju od 20 do 30 odsto Sunčevog zračenja.Poseban oblik zračenja koje se detektuje na određenu površinu u ravni zemlje, nastaje reflektovanjem sunčevog zračenja sa površina iz okoline. Najznačajnija osobenost energije sunca je omogućavanje života, putem fotosinteze biljaka. Zelene biljke mogu da uz pomoc sunčeve energije pretvaraju neorganske materije u organske (vodu i mineralne soli u ugljene hidrate, belančevine i masti). Time ujedno započinje lanac ishrane i održava se život svih živih bića na planeti.

3Rezerve konvencionalnih izvora energije i negativne posledice

upotrebe

U neposrednoj budućnosti podmirivanje većeg dela potreba energije zadovoljavaće se, uglavnom iz konvencionalnih oblika (ugalj, nafta i zemni gas). Budući da su navedeni oblici dar prirode i da se nalaze u ograničenim količinama, to će u neposrednoj budućnosti izazvati preraspodelu potrošnje (više u korist uglja i zemnog gasa). Rezerve uglja su vrlo neravnomerno rasporedjene. Više od 80% rezervi uglja nalazi se u SAD i državama bivšeg SSSR-a. Tako bi dugoročno i preveliko korišćenje uglja moglo mnoge zemlje dovesti u neželjeni položaj. Ako se i predpostavi spremnost tih zemalja da bez ograničenja snabdevaju ostale države ugljem, ostaje problem iskopa i prevoza potrebnih ogromnih količina. Razvoj novih (alternativnih) izvora energije potreban je i zbog vrlo ozbiljnih uticaja na okolinu, koje već izaziva dugotrajna upotreba fosilnih goriva. Zagadjenje atmosfere česticama pepela i proizvodima sagorevanja raznih primesa koje se nalaze u uglju, najviše sumpora, veoma je ozbiljan problem. Sumpor se može odstraniti, iako to poskupljuje proizvodnju. Ostaje, medjutim, potencijalno ozbiljan, dugoročan problem, emisija ugljen-dioksida (CO2). Količine su tolike da praktično rešenje zadržavanjem emisije nije zamislivo. Zadnjih deset godina svetski klimatolozi istražuju taj problem i upozoravaju da povećane količine CO2 u atmosferi može vrlo nepovoljno uticati na klimu. Masa i energija CO2 izaziva poremećaj vrlo osetljive prirodne ravnoteže. Novi (alternativni) izvori energije treba da učine svet manje zavisnim od uglja i zbog mogućeg, pa i sve verovatnijeg nepovoljnog delovanja CO2.

Alternativni izvori energije

Poslednjih godina sve je veći interes za alternativne energetske izvore, naročito za solarnu energiju. Nakon energetske krize 1973. godine, ljudi su postali svesni problema energije u budućnosti. Da bi se energetska kriza učinila podnošljivom, potrebno je razviti nove izvore energije, delotvornije iskorišćavati energiju, u skladu sa tim menjati način života. Pored toga što su dostupni svakom i svima (u manjoj ili većoj meri) alternativni energetski izvori pri eksploataciji ili pri nekoj daljoj transformaciji imaju vrlo mali ili gotovo neznatan negativan uticaj po čoveka i životnu sredinu. Ta osobina je vrlo značajna upravo danas, kada je životna sredina sve više degradirana, izmedju ostalog i baš neopreznim korišćenjem konvencionalnih energetskih izvora. U alternativne energetske izvore možemo da svrstamo: geotermalnu energiju, energiju biomasa, energiju vodotokova, energiju plime i oseke, unutrašnju toplotnu energiju mora i okeana, energiju vetra i solarnu energiju.

4Toplotna konverzija

Fizičke osnove toplotne konverzije sunčevog zračenja nalaze se u direktnoj apsorciji sunčevog zračenja na ravnim kolektorima. Apsorbovana energija se pomoću toplotnih vibracija materijala apsorbera i elektrona sa povećanom energijom prenosi na radni fluid solarnog sistema a preko ovoga na potrošnu vodu.

Slika 1. Apsorcija i refleksija sa apsorbera solarnog zračenja: 1. apsorber, 2. solarno zračenje, 3. reflektivno zračenje, 4. apsorbovano zračenje

Koeficijent apsorcije sunčevog zračenja predstavlja odnos zračenja koje je apsorbovala data površina i ukupnog sunčevog zračenja koje je palo na površinu. Apsorcija zavisi od prirode materijala, talasne dužine i upadnog ugla zračenja. Pod spektralno selektivnim površinama (apsorberima) podrazumevaju se apsorberi koji imaju visok koeficijent apsorpcije sunčevog zračenja (0>0,90) i nizak koeficijent toplotne emisivnosti (Z<0,20). Spektralno selektivne površine za toplotnu konverziju sunčevog zračenja treba da imaju dobre i stabilne optičke i mehaničke karakteristike, da su otporne na dejstvo atmosferskih promena i da su jeftine. Spektralno selektivne boje se sastoje od organskog vezivnog materijala i pigmenata koji je dispergovan u vezivnoj osnovi. Spektralna selektivnost boja zavisi od vrste sastojaka boje, njihovog odnosa u boji, granulacije pigmentnih čestica, debljine prevlake, njene mikrohrapavosti itd.

Koeficijent apsorpcije sunčevog zračenja

Koeficijent emisivnosti

Grafit boja 0.85 0.60Mat crna boja 0.97 0.97

Crna boja za grejna tela (piroksal) 0.95 0.95Specijalna crna boja za kolektore 0.95 0.90

Spektralno selektivna boja (crni hrom) 0.90 0.10

5Toplotni prijemnici sunčevog zračenja

Prijemnici kod kojih se energija sunčevog zračenja direktno transformiše u toplotu su danas tehnički, tehnološki i ekonomski najjednostavniji i najprimenljiviji za široku upotrebu. U ovoj grupi se razlikuju dve osnovne vrste prijemnika u zavisnosti od temperaturnog nivoa radnog medijuma koji se u njima može dostići:- niskotemperaturni prijemnici, i - visokotemperaturni prijemnici. U grupu niskotemperaturnih prijemnika spadaju svi prijemnici kod kojih se radna temperatura radnog medijuma kreće u granicama do 200 stepeni C, ali najčešće ispod 100 stepeni C. Kod visokotemperaturnih prijemnika se sunčevi zraci, zahvaćeni sa veće površine, koncentrišu na neku manju površinu, pri čemu se, u zavisnosti od konstrukcije, ostvaruju temperature i do nekoliko hiljada stepeni Celzijusa. U zavisnosti od konstrukcije koncepcije prijemnika postoji niz podela prema odredjenim karakteristikama konstrukcije - oblika ili upotrebljenog materijala ali u ovom kontekstu one se dele na:- elementne prijemnike, i - integralne prijemnike. U pricipu postoje dve mogućnosti za energetsko iskorišćavanje Sunčevog zračenja:- pretvaranje solarne energije u toplotnu, i- direktno pretvaranje u el.energiju. Prema konstrukciji i načinu rada, razlikujemo dve osnovne vrste prijemnika : ravne i fokusirajuće. Sistemi za korišćenje sunčeve energije za zagrevanje mogu biti otvoreni sistemi ili solarni bojleri, zatvoreni sistemi i aktivni sistemi grejanja prostorija sunčevom energijom.

Solarni kolektori za zagrevanje vode

Materijali koji imaju osobine crnog tela (potpuno apsorbuju sunčevu energiju) pogodni su za izgradnju kolektora. Oni se mogu postavljati na krov (kao krovni pokrivač), fasadu ili noseću konstrukciju. Stepen korisnog dejstva pri pretvaranju solarne energije u toplotnu je od 60 do 70%. Sastavni delovi kolektora su: kućište (od Al profila), termoizolacija (mineralna vuna debljine 50mm), apsorber (od Al lemela kroz koje su provučene bakarne cevi), stakleni pokrivač debljine 4mm i ram kolektora (od Al profila). Ovo su neki tehnički podaci solarnog kolektora NAIS 80 firme Nisal iz Niša. U sistemima za iskorišćavanje sunčeve energije razlikujemo dva cirkulaciona kruga: primarni i sekundarni. U primarnom krugu, toplota apsorbovana u apsorberu kolektora se prenosi do izmenjivača toplote (IT). Prenosilac toplote u primarnom krugu je najčešće smeša vode sa 30-40% etilenglikola. U sekundarnom krugu se preko IT toplota predaje akumulatoru toplote, a odatle posredno ili direktno potrošaču, kao topla sanitarna voda ili voda za grejanje prostorija. Međutim, moramo imati dodatni sistem za grejanje i toplu vodu, jer solarna energija noću i zimi ne može zadovoljiti naše

potrebe. Ugradnjom kolektora u startu imamo dodatne investicije, ali kasnije štedimo novac za gorivo ili električnu energiju. Tip kolektora izgleda ravne ploče proizvodi niže temperature i manje električne energije, dok vakumski model ima specijalna koncentrujuća ogledala i mnogo je efikasniji! Cene su okvirno od 100 eura pa do 400 eura po komadu u Srbiji. U inostranstvu su daleko jeftinije. Ovaj sistem se isplati za nešto više od 2 godine. Procene su da bi solarna energija mogla podmiriti oko 5% energetskih potreba naše zemlje. Leti bi mogla obezbediti 80% potreba za toplom vodom, a zimi između 35 i 50%. Sistemi za grejanje i toplu vodu mogli bi obezbediti 35% potreba u severnoj i centralnoj Evropi, oko 50% južno od Alpa, a na jugu Evrope čak 70%. Prema predviđanjima ukupna površina kolektora u EU dostići će 2010. cifru od 75 miliona km2, a u zemljama Evrope van EU još 40 miliona km2. To znači da sadašnja godišnja prodaja treba da se udesetostruči, što odgovara ciframa od 2.5 milijarde € godišnje.

Ravni solarni kolektori

Ravni kolektori hvataju sunčevo zračenje preko lima koji provodi toplotu, a naziva se apsorber. Izgradjen je od bakra ili aluminijuma. U limu su utisnute bakrene cevčice kroz koje teče kolektorska tečnost kojom se toplota prenosi do toplotnog rezervoara. Staklo na prednjoj strani kolektora, kao i toplotna izolacija na poledjini smanjuju nekorisne gubitke toplote. Namaz na kolektorskoj gornjoj apsorpcionoj površini, bitno utiče na povećanje aposorpcione sposobnosti kolektora. Uz nanos crno obojenog hroma i nikla, pojavio se i materijal zvan "tinox". Prednost mu je povećanje apsorpcione moci za otprilike 15 posto, a na lim se nanosi na ekološki prihvatljiviji nacin (proces nanošenja sloja u vakuumu) nego što je situacija kod drugih metala koji se nanose galvanskim postupkom.Ravni kolektori mogu biti integrisani u krovište ili postavljeni u sanduk koji se montira na krovni pokrov. U principu, radi se o jednoj te istoj vrsti kolektora, a razlika je samo u postupku montaže. Kolektori ugradjeni u krovište preporučuju se kod novogradnji jer se time smanjuju krovopokrivački troškovi.Ravni kolektori monitraju se prvenstveno na krov, no ukoliko je krov previše pljosnat i nije okrenut prema jugu, kolektore je moguce staviti na krov garaže ili drvarnice, ili čak integrisati u fasadu. Ukoliko kuća ima zimski vrt okrenut prema jugu njegov krov je idealno mesto za solarne kolektore.

Princip funkcionisanja i delovi sistema

Solarni uredjaji za zagrevanje potrošne vode sastoje se iz više komponenti. Najvažnija komponenta, a i najuočljivija, je krovni kolektor. Više kolektora, prema potrebi, mogu biti spojeni serijski ili paralelno. Oni su deo zatvorenog kružnog sistema tekuće vode kojeg nazivamo kolektorski kružni tok. U njemu se nalazi tečnost koja sunčevu toplotu s kolektora putem izmenjivača toplote prenosi na bojler. Iz bojlera se direktno uzima topla voda prema potrebi.

7

Ukoliko nema sunca, vodu dodatno zagreva konvencionalni sistem za zagrevanje vode do željene temperature.Automatsko delovanje sistema osigurava se uobičajenim armaturama koje se koriste u klasičnim sistemima centralnog grejanja, odnosno grejanja sanitarne vode.Kolektori sa ravnom pločom prikupljaju solarno zračenje na apsorpcionoj ploči. Ova ploča je napravljena od termoplastičnih polimernih kompozitnih materijala. Njihove osobine su: - da su neoštetive usled spoljašnjih uticaja i klimatskih promena,- da su dugotrajne,- da su lako obradive, - da ne menjaju svoje termo–mehaničke osobine tokom dužeg vremenskog intervala,- da su male težine,- da su lake za montažu, i da im se lako pristupa..itd.- da im je niska cena.Uz ravne pločaste kolektore, tipična instalacija za zagrevanje vode ili komforno grejanje uključuje cirkulišuće pumpe, temperaturske senzore, automatske kontrolne priključke za aktiviranje cirkulacione pumpe i uredjaj za skladištenje toplote. Tipična šema solarnog kolektora izgleda ovako:

Cevni solarni kolektori

Cevni kolektori sastoje se od staklenih cevi u koje su uvučeni uski metalni apsorberi. U cevi je vakum, čime se sprečava povratno zračenje apsorbera, a time se stepen delotvornosti kolektora znatno povećava. Stepen iskoristivosti ovog sistema je cca. 35 posto veći nego kod pločastih kolektora, no i cena ovakvih kolektora je za cca. 70 posto veća od cene pločastih kolektora. Prednosti cevnog kolektora dolaze posebno do izražaja u vreme slabog sunčevog zračenja i u slučajevima kad kolektor moramo montirati na mestima koja nisu idealna u odnosu na položaj Sunca. Pokretanjem cevi kolektor se može montirati na različitim mestima u uspravnom, horizontalnom ili kosom položaju, a da se pri tome ne umanji njegova delotvornost.

8

Veličina i izbor kolektora i solarnog sistema vezani su za potrošnju tople vode potrebne po članu domaćinstva. Tako se kod ravnih kolektora računa na 1 do 1,5 kvadratnih metara kolektorske površine po osobi kao i s kapacitetom tople vode od 80 do 100 litara po osobi. Uredjaj s cevastim kolektorom zbog bolje iskoristivosti može biti 25-30 posto manji. Nepovoljne kosine i orjentacija krova izravnavaju se odgovarajućim "predimenzioniranjem" sistema. Potrošnja tople vode kao i predgrejavanje vode u sistemu centralnog grejanja zahtevaju u zavisnosti od udela u grejanju, za jednu porodičnu kuću 10-15 kvadratnih metara kolektorske površine i kapacitet rezervoara od 700-1500 litara.

Konceptualno različite vrste kolektora (efikasniji od ravne ploče)

Novi trendovi: Low-Flow princip

Najnoviji solarni sistemi rade na Low-Flow principu. Tečnost kolektorskog kružnog toka i s malim protokom krece se izmedju kolektora i rezervoara toplote, pa se na više mesta priključuje na rezervoar toplote. Sistemi koji koriste ovaj princip funkcionišu kao niz paralelnih kolektorskih tokova. Svaki pojedini tok zagreva samo jedan deo tečnosti koja polako teče cevima i kolektorom. To omogućuje veće zagrevanje manjih količina tečnosti, a time i veću ukupnu količinu tople vode. Ovde se ne greje celokupni sadržaj tečnosti kao kod konvencionalnih rezervoara već se koristi i relativno slabo sunčevo zračenje za zagrevanje dela kolektorske tečnosti. Ovo znači smanjenu upotrebu konvencionalnog sistema za dogrevanje tople vode i uštedu energije. Da bi se osiguralo delotvorno funkcionisanje ovakvog sistema nužna je besprekorna toplotna izolacija rezervoara i dovodnih i odvodnih cevi sistemu. Nedovoljna ili nekvalitetno izvedena toplotna izolacija rezultuje velikim gubitcima toplote koji odgovaraju efektu 2-3 kvadratna metra kolektorske površine.

Proces proizvodnje ravnih solarnih kolektora

Donja zaštitna ploča : Aluminijum debljine 0,5 mmRam : Al profil debljine 2 mm

Izolacija : Mineralna vuna tvrdo presovana debljine 40 mm

Izolacioni sloj je presvučen Al reflektujućom folijom

10

Al - profil specijalno oblikovan (patentno zaštićen) el. hemijski presvučen selektivnom prevlakom. Na preseku profila se moze videti da je debljina aluminijuma 2 mm.Solarni kolektor je prekriven staklom debljine 5 mm.

Pretvaranje solarne energije u električnu

Fotonaponske ćelije služe za direktno pretvaranje solarne energije u električnu sa veoma malim stepenom korisnog dejstva. One rade na pricipu fotoelektričnog efekta. Vrlo tanke pločice kristala silicijuma sa primesom arsena izloženi zračenju Sunca ponašaju se kao puluprovodnički spoj. Čestice svetlosti, fotoni, atomima silicijuma izbijaju elektrone i kao rezultat imamo da se na jednoj strani poluprovodničkog spoja stvara višak negativnog, a na drugoj višak pozitivnog naelektrisanja usled čega imamo protok struje. Velika mana je nizak stepen iskorišćenja (oko 15%). Druga mana je tzv. niska energetska isplativost. Naime, izrada ovih ćelija zahteva specifično veliki utrošak energetski najskupljih materijala (Al,Si,Cu) tako da je vreme vraćanja uložene energije oko 20 godina. Ako je vek ovakvih uređaja manji od 20 godina ne možemo tvrditi da je ovo obnovljivi izvor energije. Njih ima smisla koristiti samo tamo gde je to jedini način za snadbevanje el.energijom nekih izolovanih, važnih i skupih uređaja, kao što su kosmički brodovi, geostacionarni sateliti ili udaljene metorološke stanice, što se i upravo čini. Fotonaponske ćelije proizvode se tokom poslednjih decenija, zbog rešavanja energetskih problema kosmičkih programa, te se njihova cena smanjivala i sada iznosi oko 10 USD/W. Na ovaj način je moguće obezbediti struju u objektima ili uređajima gde nije dostupna električna energija iz električne mreže. To su najčešće vikendice ili kuće u nepristupačnim mestima, plovni objekti, karavan kućice kao i razni telekomunikacioni ili uređaji na planinskim vrhovima ili signalni uređaji duž puteva.

11

Kolektor i rezervoar treba dobro uskladiti

Osnova dobrog delovanja sistema je dobra uskladjenost kolektora sa rezervoarom tople vode i izmenjivačem toplote. U rezervoaru tople vode nalaze se slojevi vode različite temperature od dna (hladna voda) prema vrhu (topla voda) pa su stoga dobri rezervoari uski i visoki što omogućava optimalno delovanje i strujanje toplote. Topla voda struji prema vrhu rezervoara (odakle se uzima za potrošnju), pa je njena temperatura na vrhu veća čim je rezervoar duži i uži. Ukoliko sunčevo zračenje nije dovoljno, voda se dodatno zagreva sistemom konvencionalnog grejanja vode.

Postupci održavanja solarnih kolektora

Solarni kolektori predviđeni su da rade na otvorenom prostoru u svim vremenskim prilikama. Pošto nemaju pokretne delove, solarni kolektori se retko kvare ali je ipak potrebno periodično i preventivno održavanje zbog produžetka eksploatacije i efikasnosti celog sistema.U osnovne postupke preventivnog održavanja kolektora spadaju:- Osnovno održavanje od strane rukovaoca,- Preventivni periodični pregledi,- Tehnička dijagnostika,- Traženje i otklanjanje slabih mesta,- Preventivne zamene delova,- Preventivne periodične opravke,- Popravljanje i obnavljanje delova kolektora i dr.

Ekonomičnost solarnog grejanja

Uz cenu sistema treba računati i troškove izrade, ugradnje i prlagodjavanja sistema. Kombinovani sistemi centralnog grejanja su jasno, skuplji za cenu konvencionalnog sistema grejanja. Danas je cena energije iz solarnih sistema još uvek viša nego kod klasičnih sistema zagrevanja no njihova velika prednost je ekološka čistoća sistema.Solarni sistemi za zagrevanje tople vode jednog doma u proseku štede 50-60% godišnje potrebne energije. To znači, da se u leti konvencionalni sistem zagrevanja tople vode može isključiti i time ukloniti štetna emisija gasova kao nusprodukt sagorevanja klasičnih energenata.Kombinovani sistemi mogu, zavisno o sistemu, uobičajenu upotrebu gasa ili ulja smanjiti za oko 25 posto. To znači uštedu od cca. 450 litara nafte ili 450 kubnih metara gasa, ali samo ako je kuća dobro toplotno izolovana.Treba naglasiti da je solarno grejanje ekološki najbolji sistem za zagrevanje (pripremu) tople vode i predstavlja vidljivi simbol ekološke svesti vlasnika kuće. Iskoristivost sistema je veća u područjima s većom prosečnom dnevnom količinom sunčevog zračenja, pa bi stanovnici  primorja trebali posebno razmišljati o ovakvim sistemima.

12

Zaključak

Iz priloženog se vidi da sve veća kriza energetskih izvora inicira primenu solarne energije za zagrevanje stanova i korišćenja tople vode za sanitarne uredjaje. Glavna pitanja koja zaokupljuju svakog budućeg korisnika takvog grejanja su:- Da li kod nas ima uslova za takvu eksploataciju sunčeve energije?- Koliko će koštati i koliko će se uštedeti?- Šta je sa grejanjem u danima kada je oblačno i slično? Može da se kaže da usled oslobadjanja energije sagorevanjem fosilnih goriva zemlja dobija suviše mnogo toplotne energije. Sve to prouzrokuje povećanje temperature na površini zemlje.Treba iskoristiti takav izvor energije koji će biti neiscrpan a neće povećati temperaturu zemlje i njene atmosfere. S poverenjem možemo da kažemo da je takav izvor energija sunca.

13

LITERATURA

1. www.google.co.yu2. Dr Tomislav M. Pavlović, Dr Branislav D. Čabrić, Solarna energetika3. Slaviša Djukanović, Solarna energija, Ekonomski institut, Beograd4. Jasmina M. Radosavljević, Tomislav M. Pavlović, Miroslav R. Lambić, Solarna energetika i održivi razvoj5. Energetski procesi i okruženje, slajdovi sa predavanja o solarnoj energiji

14

SADRŽAJ

Uvod...............................................................................................................................1

1. Energija.....................................................................................................................2

2. Sunčeva energija i sunčevo zračenje.......................................................................3

3. Rezerve konvencionalnih izvora energije i negativne posledice

upotrebe.....................................................................................................................4

4. Alternativni izvori energije......................................................................................4

5. Toplotna konverzija..................................................................................................5

6. Toplotni prijemnici sunčevog zračenja...................................................................6

7. Solarni kolektori za zagrevanje vode......................................................................6

8. Ravni solarni kolektori.............................................................................................7

9. Princip funkcionisanja i delovi sistema..................................................................7

10. Cevni solarni kolektori...........................................................................................8

11. Novi trendovi: Low-Flow princip..........................................................................9

12. Proces proizvodnje ravnih solarnih kolektora....................................................10

13. Pretvaranje solarne energije u električnu...........................................................11

14. Kolektor i rezervoar treba dobro uskladiti.........................................................12

15. Postupci održavanja solarnih kolektora..............................................................12

16. Ekonomičnost solarnog grejanja.........................................................................12

17. Zaključak...............................................................................................................13

18. LITERATURA......................................................................................................14