TEHNIKA KOLA ZA ELEKTRONIKU ZAGREB, Getaldieva 4

SEMINARSKI RADSOLARNE ELIJE I SISTEMI Predmet: ELEKTRONIKA IIIProfesori: Jasmina Omerdi, dipl.ing.elektro.

mr.sc. Sejfudin Agi, dipl.ing.elektro.

Prezime i ime:Igor TomicRazred:IIIT2

Datum izrade:15.5.2015Ocjena:

Tuzla, april/travanj 2015.Sadraj

11.Uvod

32.Obnovljivi izvori energije

32.1.Energija vjetra

32.2.Hidroelektrane

42.3.Biomasa

52.4.Geotermalna energija

63.Koritenje energije Sunca

63.1.Sunce kao izvor energije

73.2.Solarni sistem za grijanje vode

83.3.Fotovoltaici

93.3.1.Proizvodnja PV

113.3.2.Primjena PV tehnologije

143.3.3.Budunost PV terhnologija

153.4.PV sistemi

153.4.1.PV sistem

163.4.2.PV SOLARNE ELEKTRANE

174.Zakljuak

185.LITERATURA

1. UvodObnovljivi izvori energije su izvori kod kojih je energija dobija od prirodnih izvora koji se obnavljaju , kao to su vjetar , voda ,svjetlost,biomase itd. U dananje vrijeme mnoge kompanije ulau mnogo novca u istraivanja tehnologija da bi se iskoritavali obnovljivi izvori.

Mnogo novca se ulae u ove projekte zato to se mogu proizvesti velike koliine energije bez stvaranja staklenikih plinova .Dananji izvori energije se dijele na fosilne i obnovljive .

Fosilni su izvori koji su nastali prije nekoliko stotina miliona godina od uginulih ivotinja i biljaka , koji su otili pod zemlju i pretvorili se u ugalj , nafta i plin .

Obnovljivi su vjetar , voda , Sunce, biomase itd .

Slika 1,1 Prikaz onbovljivih izvora2. Obnovljivi izvori energije

2.1. Energija vjetra

Ova energija se moe iskoritavati asmo u odreenim dijelovima svijeta .Najvie se upotrijebljava u SAD i Europi.

Glavni element vjetrenjae koji prilikom iskoritavanja vjetra proizvodi energiju je turbina.Turbina je svaki element ili maina koji kinetiku energiju pretvara u drugi oblik energije tj. elektrinu energiju u naem sluaju.

Ovakav rad vjetrenjaa se koristi ve nekolko stotina godina.

Dananje moderne turbine imaju veliki propeler, koji se okree samo ako vjetar djeluje dovoljno jako na njega okree ga u smjeru vjetra , pokree generator koji se nalazi u njemu.

Ne proizvode veoma veliku energiju , trebalo bi nam nekoliko hiljada vjetrenjaa da bi se proizvodila koliina energije kao to proizvode elektrane koje koriste foilna goriva.

Energija koja se koristi od vjetra je slina sunanoj jer vjetar koji pue po Zemlji nastaju kada imamo razliitu temperaturu u odreenim dijelovima svijeta .

Slika 2.1.Unutranji prikaz grae turbine od vjetrenjae2.2. Hidroelektrane

Za ovaj nain dobijanja energije koristi se snaga vode da bi se dobila energija.

U veini sluajeva rijeke imaju svoja vrela na nekim viim mjestima , sputajui se prema niim , kada ih ogradimo sa hidroelektranama nastaju jezera ija voda lagano prolazi ktoz turbine .Energija vode se koristila jo u srednjem vijeku u vodenicama .

Kao to smo rekli za energiju vjetra i za ovu energiju moemo rei kao da je vrsta solarne energije jer suneva energija pokree toak koji neprekidno razmjenjuje vodu izmeu rijeka i oceana .

Proizvode 10% energije koja se danas koristi.

Slika 2.2 Prikaz grae hidroelektrane2.3. Biomasa

Biomasa je naziv za bilo koji usjev koji uzgojen u svrhu stvaranja energije, kao npr.biogorivo. Spaljivanjem ivotinjskog otpada moe se generisati elektrina energija.

Biogoriva su veoma kontroverzna jer ona zauzimaju povrinu na kojoj se moe uzgajati hrana , vie su efikasni od u proizvodnji energije u odnosu na foilna goriva.

Biljke udiu ugljendioksid kada rastu i isputaju ga kada se spaljuju , biomase mogu stvarati energiju bez problematinog uticaja na globalno zatopljenje.

Biomasa radi na principu da prilikom paljenja biomase isputa se para koja pokree turbine i generiu elektrinu energiju.

Slika 2.3 Prikaz primjene biomase2.4. Geotermalna energija

Geotermalna energija je energija koja dolazi iz centra zemljine kugle gdje je temperatura oko 6000C.Nekoliko kilometara udaljeno od centra zemlje temperatra iznosi 250C.Ova toplota se moe koristiti paru da pomou turbina generira elektricitet. U podrujima sa termalnim izvorima vode , para se moe generisati u toplome kamenju . Kada se nau ti izvori koriste se pumpe kako bi se iskoristila para.Geotermalne elektrane mogu se koristiti jedino u podrijima sa velikom vulkanskom aktivnou .Ova energija grije 90% domainstava u Islandu. Osim u Islandu ova energija se poinje primjenjivati i u drugim zemljama gdje je mogue.

Slika 2.4 Prikaz primjene geotermalne energije3. Koritenje energije Sunca3.1. Sunce kao izvor energije

Suneva svjetlost je jedan od glavnih izvora energije i sadri iznenaujuu koliinu energije .U prosjeku , iako prelazei stotine kilometara kroz zrak , solarna radijacija obezbjeuje dovoljno energije po metru povrine da bi 5 sijalica od 60 W radilo cijeli dan . Sunce se sastoji od oko 80% vodika , 20% helija i samo 0,1 % ostalih elemenata.

Njegova energija nastaje iz nuklearne fuzije , tokom koje sunce izgubi 4.3 miliona tona njegove mase u sekundi.Ve navedena masa se pretvara u radiacijsku energiju.

Po metru kvadratnom sunce sadri energije oko 63MW, to znai da jedna petina kilometra povrine povrine sunca dovoljno da bi se obezbjedila dovoljna koliina energije zemlji.Samo mala koliina te energije uspije da doe do zemlje , solarna energija slabi to se vie udaljava od sunca .Kao to znamo udaljenost izmeu zemlje i sunca se esto mijenja solarna radijacija se odnosi izmeu 1325 W/m i 1420 W/m. Na marsu koji je znatno vie udaljen od sunca na njegovu povrinu dostie samo 600 W/m.

Slika 3.1 Prikaz vanosti sunca u obnovljivim izvorima3.2. Solarni sistem za grijanje vode

Ovaj sistem koristi ploe koje se postavljaju na krov kue da griju vodu koja se moe koristiti u cijelome domainstvu.

Tipini solarni grija vode moe da zadovolji treinu potrebne tople vode u domainstvu i utedi nam mnogo novca.

Ovi sistemi se mogu koristiti u bilo kojoj klimi a glavna prednost je to je grija (sunce) besplatan.

Ovi sistemi sadre spremnike za vodu i solarne kolektore.Ovi solarni sistemi se dijele na :

Aktivne(koji ima cirkulirajuu pumpu )

Pasivne ( koji nemaju pumpu)

Aktivni

Imamo 2 tipa aktivnih solarnih sistema za grijanje vode:

Direktne cirkulirajue sisteme

Indirektne cirkulirajue sisteme

Slika 3.2. Prikaz aktivnog solarnog grijaa vode

Pasivni

Dijele se na :Integrisane sisteme (kod kojih temperatura rijetko kada bude veoma niska)

Thermosyphonsustavi

Slika 3.3. Prikaz pasivnog

3.3. FotovoltaiciFotovoltaici su graeni od solarnih elija.

Pretvaranje suneve radijacije u elektrinu se radi sa solarnim elijama tj fotovoltaicima.Graeni su od poluprovodnikih materijala , slinih onim koj se koristeu kompjuterkoj tehinici.Kad se solarna energija absorbira od materijala , solarna energija izdvaja elektrone iz atoma , doputajui elektronima da se kreu kroz materijal i stvaraju elektrinu energiju.Ovaj efekat se naziva fotonaponski efekat.

Solarne elije su bile zamiljene da se kotiste u svemirskim istraivanjima toko 1950ih , a danas se te elije koriste u digitronima i satovima.

S obzirom na ograman potencijal solarne energije , fotovoltaici bi mogli postati glavni izvor energije u budunosti.

Slika 3.4 Prikaz fotovoltaika i njegovih dijelova3.3.1. Proizvodnja PV

Kao i u proizvodnji ostalih silikonskih ipova , proizvodnja poinje sa pronalaskom silicija koji se nalazi u pijesku ili kvarcu.Silicijum proien na visokoj temperaturi otputa oksigen i pretavara se u silikon.

Vea istoa se postie kroz hemijski proces koji izlae metalurki stupanj silikona solnoj kiselini i bakru da proizvede trichlorosilane gas.Ovaj gas se poslije dobivanja destilira da se uklone preostajue neistoe.Sada je ve zagrijan ili smanjen mu hidrogen da se proizvede silane gas.Ovaj gas se ponovo grije da bi se dobio topljeni silikon, koji se koristi za dobijanje monokristalnog silikonskog kristala ili se koriste kao unos za amorfni silikon.

Sledei korak je da se od monokristalnog ili polikrastalnog silikona proizvode kristali.

Monokristalni silikon se vadi iz topljenog silikona, hladi se i uva u realtoru na visokoj temperaturi i pritsku.Silane gas se ubacuje u reaktor .

Za proizvodnju multikristalnog silikona , topljeni silikon se sipa u zdjelice i hladi se .

Oba procesa proizvode silikonske kristale su veoma isti (oko 99,9999%) , koje je najbolje za mikroipove i veoma vie od traenog za PV.

Slika 3.5 Graa solarmog panelaSolarna stanica je elektroniki ureaj koji izravno pretvara sunevu svjetlost u elektrinu energiju. Svjetlo sja na solarne elije proizvodi i struju i napon za generiranje elektrine energije. Taj proces zahtijeva prvo, materijal u kojem apsorpcija svjetlosti podie jedan elektron u vie energetsko stanje, a kao drugo, kretanje tog visokog energije elektrona iz solarne elije u vanjski krug.Elektron onda rasipa svoju energiju u vanjskom krugu, a vraa se u solarne elije.Razni materijali i procesi potencijalno moe zadovoljiti zahtjeve za fotonaponske pretvorbe energije, ali u praksi gotovo svi fotonaponski pretvorbe energije koristi poluvodikih materijala u obliku pn spoj.

Graa solarne elije 3.3.2. Primjena PV tehnologije

Fotoelije u kojima se koristi fotoefekat su mali sudovi od stakla i kvarcu kome se nalaze katoda K od fotoosijetljivog materijala i anoda A (metalna ica ili prsten). Zid suda se gradi od podesne vrste stakla koje dobro proputa svetlost. Fotoosjetljivi sloj je najee od cezijuma (Cs ). Katoda je obino metalna poloicaod srebra ( Ag) ili antimona (Sb ). Anoda A ima samo ulogu da skuplja fotoelektrone osloboene sa katode. Obino je dovoljan napon od 20 V da se uspostavi struja zasienja.Ova tehnologija se primjenjuje u razne svrhe kao na primjer:

U Eritreji u svetioniku se koristio plin jer nisu imali sada koriste fotovoltaike da bi dobili dovoljnu energiju da koriste drugi oblik osvjetljenj

Koriste se da bi dodjeljivali elektrinu energiju u ice kojim su ograene ivotinje

U podrujima gdje ljudi nemaju pristup elektrinoj energiji( kao npr Alpe u vicarskoj)

Koriste se kao napajanje za rasvjetu u centralnoj Americi

Koriste se kao napajanje za zamke za insekte u noi

Koristi se za napajanje usmjerivakih znakova na putevima

3.3.3. Budunost PV terhnologija

Iskoritavanje energije Sunca ve nekoliko godina biljei konstantan rast u gotovo cijelom svijetu, te poinje dobivati vanu ulogu u elektroenergetskom miksu u veini zemalja. Tehnologije fotonaponskih elija i koncentrirane Suneve energije ubrzano se razvijaju, a ulaganja investitora postaju sve vea. Za veinu zemalja najvee konice za vee iskoritavanje energije Sunca predstavljaju zamreno zakonodavstvo i nedovoljni poticaji od strane vlada.

Pretpostavka je da e u slijedeih nekoliko godina iskoritavanje obnovljivih izvora energije, pa tako i energije Sunca, konstantno rasti, ponajvie zbog zadanih ciljeva o smanjenju emisija staklenikih gasova, poveanju upotrebe elektrine energije iz obnovljivih izvora energije, smanjenja cijene obnovljivih izvora energije, te elje za to manjom ovisnou o fosilnim gorivima koja postaju sve skuplja.

Iskoritavanje energije Sunca ve nekoliko godina biljei konstantan rast u gotovo cijelom svijetu, te poinje dobivati vanu ulogu u elektroenergetskom miksu u veini zemalja. Tehnologije fotonaponskih elija i koncentrirane Suneve energije ubrzano se razvijaju, a ulaganja investitora postaju sve vea. Za veinu zemalja najvee konice za vee iskoritavanje energije Sunca predstavljaju zamreno zakonodavstvo i nedovoljni poticaji od strane vlada.

Pretpostavka je da e u slijedeih nekoliko godina iskoritavanje obnovljivih izvora energije, pa tako i energije Sunca, konstantno rasti, ponajvie zbog zadanih ciljeva o smanjenju emisija staklenikih gasova, poveanju upotrebe elektrine energije iz obnovljivih izvora energije, smanjenja cijene obnovljivih izvora energije, te elje za to manjom ovisnou o fosilnim gorivima koja postaju sve skuplja.

U 2011. godini kapaciteti fotonaponskih sistema spojenih na mreu poveali su se za 27,7 GW, te trenutno iznose 67,4 GW, ime je energija Sunca na treem mjestu, nakon hidroenergije i energije vjetra, po iskoritavanju obnovljivih izvora energije.

Kada je rije o koncentriranoj Sunevoj energiji, prema podacima od kraja 2010. godine u svijetu je ukupno bilo instalirano 1,2 GW, a poetkom 2011. godine oko 20 GW kapaciteta bilo je u fazi izgradnje.

Potencijal za energiju Sunca za 2020. godinu u stvarnosti bi mogao biti i dvostruko vei od onoga to je postavljeno ciljevima u NREP, te se pretpostavlja da bi do 2020. godine instalirani kapaciteti fotonaponskih sustava mogli iznosti i 200 GW.

3.4. PV sistemi

3.4.1. PV sistem

Samostalni PV sistemi se koriste u domainstvu te u manjim objektima i slue samo za snabdijevanje tog objekta elektrinom energijom.Kao to je ve reeno, solarni fotonaponski (FN) sistemi koji nisu prikljueni na mreu (engl. offgrid) esto se nazivaju i samostalnim sistemima (engl. stand-alone systems), a mogu biti sa ili bez pohrane energije, i hibridni sistemi koji mogu biti s vjetroagregatom, kogeneracijom, gorivnim lancima ili dizelskim generatorom. Temeljne komponente samostalnoga fotonaponskog sistema, slika 3.16:

fotovoltaici kontroler punjenja

akumulator invertor (ako potroai rade na izmjeninu struju)

Prikaz jednog jednostavnog PV sistema

3.4.2. PV SOLARNE ELEKTRANE

Fotonaponska elektrana je fotonaponski sistem koji ima mreni sistem, a to znai da proizvedenu elektrinu energiju predaje u elektroenergetski sistem, za razliku od samostalnog sistema u

kojima proizvedenu elektrinu energiju najee skladitimo u baterije ili akumulatore.

Fotonaponske elektrane omoguuje izravnu pretvorbu suneve energije u elektrinu i predstavljaju jedan od najelegantnijih naina koritenja energije Sunca.

Struja koju proizvode pretvarai ista je kao u domainstvu. U solarnim elijama nema otrovnih materija, ne proizvode dim, buku, pa su ekoloki izuzetno prihvatljive.

ta se dogaa kada nema sunca ? Sistem je sposoban da radi nezavisno sa spremljenom energijom u akumulatorima (solarnim baterijama). Nain rada fotonaponskog (FN) sistema zasniva se na fotonaponskom efektu.

U praktinim su primjenama sunane elije meusobno povezane u vee cjeline koje se zovu fotonaponske ploe ili fotonaponski moduli.

Solarna elektrana Fotonaponske ploe osiguravaju mehaniku vrstou, te tite sunane elije i kontakte od korozije i vanjskih utjecaja. Osim fotonaponskih ploa, FN sistem sastoji se od pretvaraa (inverter)

baterija za pohranu elektrine energije

regulatora punjenja baterija i dovoda energije potroaima

zatitnih ureaja

nosaa modula i potrebnih elektrinih instalacija.

U naseljenim mjestima elektrina mrea je svugdje izgraena. Na tim poloajima je mogue izgraditi mreni sistem ili fotonaponsku elektranu, jer su zakonski oviri za tu mogunost stvoreni. U Europi su tipini mreni sistemi s takozvanim inteligentnim inverterom (pretvara), koji uz veliku pogonsku sigurnost ukljuuje sistem na elektrinu mreu. 4. ZakljuakZasada , glavni izvor energije na planeti Zemlji su neobnovljivi izvori energije. Oni u odnosu na obnovljive izvore energije , imaju mnogo veu efektivnost odnosno daju vie energije.

Mana ovih izvora je to su neobnovljivi , ili su veoma sporo obnovljivi ( npr. ugalj ), te to su relativno tetni po prirodu i ovjeka.

Veoma je korisno , ne zagauje okolinu, u budunosti bi trebalo imati veu primjenu.

Stanovnitvo koje ima potreban novac za njihovu izgradnju sve vie koriste.

Najvei problem za modernu PV industriju jeste cijena. Proizvodnja PV ploe je skupa. Silicij mora biti izuzetno istog kvaliteta Korisno je i zato to se elektrina energija koja se dobije od nih moe prodavati .

Neki od nedostataka su:PV moduli nisu ekoloski prihvatljivi u odnosu na druge energente jer zahtjevaju otrovne materijale za njihovu izradu, solarnaenergijaje esto skuplja negostrujadobivena od drugih izvora, solarnaenergijanije dostupna nou te pri loim vremenskim uvijetima, stoga moramo koristiti spremnike, solarne elije proizvode istosmjernustrujukoji mora bit pretvoren u izmjenini kada se struja koristi u ve postojeim razvodnim vodovima, to podrazumijeva gubitak5. LITERATURA

1. Vesna B., Robert P., Obnovljivi izvori energije, Drutvo za oblikovanje odrivog razvoja, Hrvatska, 2002.

2. Demila Agi, Poboljajmo kvalitet zraka efikasnim koritenjem energije, Centar za ekologiju i energiju Tuzla, 2005.

3. Sejfudin Agi, Uradi sam solarni kolektor, Centar za ekologiju i energiju Tuzla, 2006.

4. Sejfudin Agi, George Stiff, Uvod u obnovljive energije, Centar za ekologiju i energiju Tuzla, 2009.

5. www.ekologija.ba6. obnovljiviizvorienergije.com

7. www.izvorienergije.com

8. www.obnovljivi.com

9. www.obnovljiviizvorienergije.rs

10. http://tehno-dom.hr11. www.dalmacijanews.com

12. static.astronomija.co.rs

13. www.ee.undp.hr14. www.croenergo.eu

15. www.strujaizprirode.com16. www.chemgeneration.com

17. www.cnti.info

18. www.besplatniseminarskiradovi.com

19. www.chee-ipa.org

20. www.besplatnaelektricnaenergija.com21. http://www.educationscotland.gov.uk/weatherandclimatechange/energy/renewable/introduction.asp22. http://www.explainthatstuff.com/renewableenergy.html23. http://needtoknow.nas.edu/energy/energy-sources/the-sun/24. http://www.which.co.uk/energy/creating-an-energy-saving-home/guides/how-to-buy-solar-panels/solar-water-heating-explained/25. http://energy.gov/energysaver/articles/solar-water-heaters26. http://ec.europa.eu/research/energy/eu/index_en.cfm?pg=research-photovoltaics27. http://www.slideshare.net/Sunworks/the-many-uses-of-pv-systemsMuhameda Hevaija Uskufija 2, 75000 Tuzla

Tel/Fax : +387 35 281-167ets.tz@bih.net.ba, www.etstuzla.edu.ba