Solar Power - Energija Sunca

380

4.4. Energija Sunca 4.4. Energija Sunca (Sunčevog zračenja)(Sunčevog zračenja)

Elektrotehnički fakultet Osijek

381

Postanak

� Energija Sunčeva zračenja koja dopire do vanjskog ruba Zemlje ovisno o udaljenosti Zemlje od Sunca iznosi 1307-1399 W/m2 na plohu okomitu na smjer zračenja

� Srednja vrijednost Sunčeva zračenja na okomitu plohu naziva se solarna konstanta i iznosi E0sr=1367.7 W/m2

� Za različite udaljenosti Zemlje od Sunca stvarna vrijednost Sunčeva zračenja na okomitu plohu je:

gdje je: r – srednja udaljenost Zemlje od Sunca

R - stvarna udaljenost Zemlje od Sunca (za promatrani dan može se smatrati konstantnom)

2

0

=

R

rEE

sro


382

� Sunčevo zračenje (jakost) može se približno kvantitativno izraziti sa:

[W/m2]

gdje je: ε ekscentricitet elipse, n broj dana u godini

Ukupna dnevna količina energije u [J] koja se dobije ozračenjem vodoravne plohe po jedinici površine računa se po izrazu:

ωs satni kut sunca (12h=00, 13h=150, 15h=450);

Φ zemljopisna širina promatranog mjesta;

δ deklinacija Sunca (kut između spojnice središta Zemlje sa središtem Sunca i ravnine Ekvatora)

srsroE

nEnnE 00

0

00365

360cos034.01)()(

+== ε

+

Π

+

Π= δφωδφωωδφ coscossinsinsin

360

2

365

360cos034.01

86400),,,(

0

0

0 sssrso

nEnW

2

00

365

248360sin45.23

+=

nδ


383

� Prosječna mjesečna ili godišnja energija Sunčeva zračenja u nekom mjesecu dobiva se kao aritmetička sredina dnevnih energija za sve dane u promatranom mjesecu/godini.

� Ipak, pri prolasku kroz atmosferu dolazi do gubitaka energije izravnog Sunčevog zračenja, ovisno o

atmosferskim prilikama (vedro, poluoblačno, oblačno) zagađenosti atmosfere i nadmorskoj visini!

� Maksimalni dotok energije do Zemljine površine iznosi u prosjekudnevno 920 W/m2 na plohu okomitu na smjer zračenja.

� Energija sunčeva zračenja zbog rotacije raspoređuje se površinomZemlje, pa na površinu Zemlje dolazi prosječno dnevno 230 W/m2,

� To daje dnevno 5.52 kWh/m2 energije, ovisno o trajanju insolacije (zemljopisna širina, godišnja dob), te naoblaci i zagađenosti (atmosferskim uvjetima).


384

� Jakost zračenja koja dopire do Zemljine površine, a mogla bi se iskorištavati mijenja se tijekom dana i godine, te ovisi o položaju plohe na koju dopire zračenje.

� Smanjuje se s smanjenjem nadmorske visine (duži put zraka) i s povećanjem zemljopisne širine (manji upadni kut zračenja)

Snaga ukupnog zračenja Sunca na okomitu i vodoravnu plohu pri vedrom

vremenu na 59˚ (grad Zagreb)

okomita ploha vodoravna ploha

385

� Površina Zemlje je 510.1 106 km2 što daje godišnju energiju Sunčeva zračenja od oko 109 TWh/god (ogromno!)

� No, pri tome postoje veliki problemi pri iskorištavanju:

1. Mala gustoća energetskog tijeka,

2. Oscilacija intenziteta (jakosti) zračenja tijekom dana,

3. Ovisnost zračenja o klimatskim uvjetima, 4. Intezitet zračenja ne poklapa se s intenzitetom potrošnje,

5. Nemogućnost skladištenja,

6. Trenutna neisplativost (osobito za fotonaponske ili sunčeve

ćelije – PV) u usporedbi s ostalim izvorima energije

� Stoga se Sunčeva energija trenutno izravno koristi uglavnom za

dobivanje toplinske energije, a za sada samo u malom udijelu za

izravno pretvaranje u električnu energiju (PV)


386

Uporaba energije Sunca

� Proizvodnja toplinske energije:

1. Pasivno solarno grijanje (Izravno grijanje zgrade kao kolektora)

2. Aktivno solarno grijanje (zagrijavanje vode pomoću solarnih kolektora)

3. Solarne toplinske elektrane

� Proizvodnja električne energije:

4. Fotonaponske ili sunčeve ćelije (Photo Voltaic Cells, PV)


387

1. Pasivno solarno grijanje

� Izravno grijanje zgrade kao kolektora

� Osnovni zahtjevi:

1. Velika južna površina za

prihvat sunčeva zračenja.

2. Konstrukcija s velikom termalnom masom (npr. gusti beton ili cigle). Time se sprema toplinska energiju za dana i zadržava preko noći. Izbjegava se i ljetno pregrijavanje.

3. Dobra izolacije na vanjskim strukturama za održavanje topline

4. Izbjegavanje zasjenjavanja objekata.


388

Energetska bilanca prozora - primjer London


-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

Rujan Listopad Studeni Prosinac Siječanj Veljača Ožujak Svibanj Lipanj

Kw

h/m

2/d

an

Jednostruki

Dvostruki

kWh

/m2 ,

dan

389

� Mehanizmi prijenosa topline:

1. Vođenje (kondukcija)

Toplina absorbirana u materijalu se dalje prenosi vođenjem među molekulama.

2. Konvekcija (izmjenjivanje medija)

Toplina se može prenijeti preko fluida, bilo plina ili tekućine, konvekcijom. Energija je prenesena na molekule fluida koje se dalje fizički gibaju i prenose energiju.

3. Radijacija

Toplinska energija se može prenositi zračenjem (elektromagnetski) kao i svjetlosna energija sunca. Količina zračenja i valna duljina ovise o temperaturi površine.


390

2. Aktivno solarno grijanje

� Zagrijavanje vode pomoću solarnih kolektora, moguće primjene: grijanje vode u domaćinstvima, bazena i kupatila, procesne vode,

dogrijavanje za kondicioniranje zraka

� Indikatori potencijalno isplativih primjena solarnog zagrijavanja vode:

1. Potreba za toplom vodom konstantna kroz tjedan i godinu (ili više ljeti).

2. Visoka cijena ostale energije (el. energija, propan, itd.).

3. Dovoljno površine za postavljanje kolektora (0,025 m2/l/d).

4. Sunčanija klima pomaže, ali nije nužnost – solarno grijanje moguće i u hladnijoj klimi.

� Potencijalne lokacije: kuće za stanovanje, škole, bolnice, restorani, zatvori, praonice, ostalo


391

� Tehnologija – solarni toplinski kolektori: preuzimaju energiju

svjetlosnog zračenja i griju vodu.

� Solarni toplinski kolektori se mogu kategorizirati prema temperaturi na

kojoj efikasno griju vodu:

1. Niskotemperaturni kolektori:

� Bez pokrova za grijanje vode.

� Perforirane ploče za predgrijavanje zraka.

2. Srednjetemperaturni kolektori:

� Izolirani kolektori s pokrovom.

3. Visokotemperaturni kolektori:

� Vakumirane cijevi.

� Koncentrirajući kolektori.


392

““Flat plate” solarni kolektorFlat plate” solarni kolektor(hr. ravna ploha)(hr. ravna ploha)

Prozirni pokrov (“solatex” staklo)

Crna apsorbirajuća ploha (“phelps dodge” bakar)

Izolacija (izostaklo)

Voda teče kroz cijevi

Kućište (aluminij)


393

Vrste kolektoraVrste kolektora


394

Pokrov: magija staklaPokrov: magija stakla

395

Vodljivost staklaVodljivost stakla


396

Toplinski gubici kroz stakleni pokrovToplinski gubici kroz stakleni pokrov


397

Stupanj korisnog djelovanja (efikasnost) kolektoraStupanj korisnog djelovanja (efikasnost) kolektora

Efikasnost = Korisna toplina / Solarno zračenje

η = Q.

k / (G··A)

Korisna toplina = Primljena energija - Gubici

Q.

k = F··A··[τ··α··G - k··(Tu-Tz)]

Efikasnost η = F··[τ··α - k··(Tu-Tz)/G]

G··τ··α··F··A

kk·(T·(Tuu--TTzz))··FF··AA

Q.k

G = globalno (izravno i difuzno) zračenje (W/m2)

A = površina kolektora (m2)

τ = vodljivost pokrova

α = apsorptivnost apsorbera

F = faktor prijenosa topline

Q.k = korisna toplinska snaga (W)

k = koeficijent ukupnih toplinskih gubitaka (W/m2,K)

Tu = ulazna temperatura (K)

Tz = vanjska temperatura (K)

SRCC – neovisna i neprofitna organizacija za testiranje (ττττ αααα i k) i certificiranje kolektora Institut za termodinamiku i termotehniku (ITV)Sveučilišta u Stuttgartu.

G··A


398

Efikasnost kolektora ovisno o temperaturiEfikasnost kolektora ovisno o temperaturi......

Tu-Tz temperatura iznad ambijentne (°C ili K)G solarno zračenje (W/m2)

Efikasnost =% iskorištenog solarnog zračenja

najbolji za ~0 do 10 °C iznad temp. okoline

najbolji za ~10 do 50 °C iznad temp. okoline

najbolji za više od 50 °C iznad temp. okoline


399

� Solarni sustavi grijanja vode


Solar

Storage

tankCol

lect

or

Heatexchanger

Pump

Checkvalve

Expansiontank

Auxiliary

heater

Pump

Loadheat exchanger

Control Control

Relief

valve

400

� Procjena isplativosti solarnog sustava grijanja vode

1. Procjeniti dnevne potrebe za toplom vodom

2. Odrediti raspoloživu solarnu snagu

3. Izračunati dimenzije solarnog sustava (zadovoljiti potrebe za najsunčanijeg dana, bolje poddimenzionirati)

4. Izračunati godišnju uštedu u energiji

5. Izračunati godišnju uštedu u novcu

6. Izračunati cijenu sustava

7. Izračunati omjer uštede prema investiciji i jednostavni period povrata

� Prilika se pruža kod: velikih potreba za toplim vodom, visoke cijene konvencionalng izvora energije, stalnih potreba, kada postoji prostor za smještaj kolektora ili za isticanje


401

� Primjeri isplativih solarnog toplinskih sustava

� Niske temperature: bazeni, jezera za uzgajališta, predgrijavanje za ventilaciju, pranje auta i sl., otapanje snijega

� Srednje temperature: stambena i komercijalna topla voda, kafeterije, praonice, zagrijavanje prostora(površina koja zrači), zatvori, rekreacioni centri, javne ustanove (vrtići i sl.)

� Visoke temperature: industrijskiprocesi, proizvodnja el. energije, zagrijavanje vode i prostora


402

PrimjerPrimjer: Barnes Field House, Fort Huachuca, AZ: Barnes Field House, Fort Huachuca, AZ

� 200 m2 otvorenih kolektora

� 350 m2 zatvorenog bazena

� Cijena instalacije = $35,000

� Zadovoljava ~50% potreba

zagrijavanja bazena

� Ušteda od 880000 MJ/god

prirodnog plina (26000 m3)

� God. ušteda $5,400

� Instalirano 1980.


403

PrimjerPrimjer: Chickasaw : Chickasaw nacionalno izletištenacionalno izletište, OK, OK

� Malo odmorište

� 19 m2 ravnih kolektora

� spremište od 1900 litara

� cijena $7,800

� proizvodi 9,400 kWh/god.

� ušteda $850 / god.

� Veliko odmorište

� 48 m2 ravnih kolektora

� spremište od 3790 litara

� cijena $16,100

� proizvodi 18,200 kWh/god.

� ušteda $1,790 / god.


404

� Tri zatvorena sustava kolektora s vakuumskim cijevima i izmenjivačem topline u spremniku za predgrijavanje. Neotrovna otopina propilen glikola kao zaštita od smrzavanja.

� dio F 300 l spremnik za predgrijavanje i 1,9m2 kolektora.

� dio B 300 l spremnik za predgrijavanje i3,7 m2 kolektora

� dio D 450 l spremnik za predgrijavanje i 8,4 m2 kolektora, mjerena toplina iznosi52,75 MJ/dan u prosincu, 1998.

� Ukupna cijena = $26,000, 15 god. povrat

PrimjerPrimjer: Building 29, EPA Lab, Edison NJ: Building 29, EPA Lab, Edison NJ


405

PrimjerPrimjer: Phoenix Federal Correctional Institution: Phoenix Federal Correctional Institution

� 1550 m2 paraboličnih kolektora

� spremnik 75700 l

� cijena instalacije $650,000

� proizvodi 1,500,000 kWh/god. (87% potreba za toplom vodom).

� uštedi $96,000 godišnje uz $0.064/kWh.

� instalirano 1998, financirano kroz poseban program

� zatvor plaća tvrtki koja je sustav instalirala 90% cijene energije iz konvencionalnih izvora – 10% osigurane uštede kroz preko 20 godina


406Elektrotehnički fakultet Osijek

3. Solarne toplinske elektrane

� Koncentrirana solarna energija

407

Solarna termalna elektrana Solarna termalna elektrana –– izvedba s središnjim prijemnikom izvedba s središnjim prijemnikom (“One pilot” izvedba)(“One pilot” izvedba)


408

Solarna termalna Solarna termalna elektrana elektrana –– efikasnostefikasnost

Samo 10 – 30 % izravnog sunčevog zračenja sa pretvara u el. energiju

409

Solarne termalne elektrane Solarne termalne elektrane –– cijena izvedbecijena izvedbe


410

Solarne termalne elektrane – cijena el. energije

411

� Solarne toplinske elektrane

Iskustvo: 354 MW u pogonu uspješno preko 10 godina

Raspoloživost: korištenje spremnika topline ili hibridnih rješenja

Konkurentnost cijene solarne el. energije: $0,10/kWh

Brzo rješenje, investicije industrije: 90 do 100 milijuna USD

� Lokacije projekata

50 MW Grčka, 50 MW Španjolska, 100 MW J. Afrika, 178 MW Maroko, 135 MW Indija, 140 MW Meksiko, 140 MW Egipat, 40 MW Italija

� Kratkoročni ciljevi: 1000 MW na mreži i 0,5 miliona m2 sustava integriranih u zgrade.


Energetski krov integriran u zgraduEnergetski krov integriran u zgradu

Raleigh, North Carolina, USA

412

4. Fotonaponske (sunčeve ili solarne) ćelije (izravna proizvodnja električne energije)

Povijest

� 1890. Henri Becquerel: Fotonaponski efekt

� Početak 20. stoljeća bio je predmetom mnogih istraživanja (jedina Nobelova nagrada Einsteina - za istraživanje solarne energije).

� 1954., Bell Telephone: otkrivena PV ćelija, pri ispitivanju osjetljivosti adekvatno pripremljenog silikonskoga oblata na sunčevo svjetlo. Predstavljen prvi fotonaponski članak koji je generirao upotrebljivu količinu električne energije.

� Od 1958. ugrađivanje u komercijalne aplikacije (za svemirski program, napajanje SAD satelita). Uspješnost PV u svemiru dovela je do komercijalnih primjena PV tehnologije.


413

Fotonaponska pretvorba

� Fotonaponska pretvorba je izravna pretvorba sunčevoga svjetla u električnu struju preko fotonaponske (PV) ćelije, za koju je uobičajeni naziv solarna (ili sunčeva) ćelija.

� Fotonaponska ćelija je poluvodički element koji se obično pravi od silikonske legure, tj. legure Silicija (ili drugog poluvodiča).

� Sunčevo svjetlo se sastoji od fotona (dijelova solarne energije). Fotoni sadržavaju različite količine energije koje odgovaraju različitim duljinama valova solarnoga spektra.

� Kada fotoni pogode fotonaponsku ćeliju, oni se mogu reflektirati od nje, proći direktno kroz nju ili biti apsorbirani (upijeni).

� Samo apsorbirani fotoni daju energiju za proizvodnju električne struje.


414

� Kada poluvodič apsorbira dovoljno sunčevog svjetla (energije), elektroni se istiskuju iz atoma materijala.

� Specijalna obrada površine mat.: prednja površina ćelije prijemljiva za slobodne elektrone, elektroni se prirodno sele na površinu.

� Elektroni napuštaju njihovu poziciju, oblikuju se rupe.

� Elektrona (neg. naboji) putuju prema prednjoj površini ćelije: neravnoteža naboja između ćelijine prednje i stražnje površine - naponski potencijal.

� Poput baterije – površine se spoje izvana i poteče struja.


415

Spektralna distribucija solarnog zračenja

i spektralni odziv solarne ćelije

Valna duljina µµµµm

Od

ziv

sola

rneće

lije

(pro

izv.

jed

.)

So

larn

o z

rače

nje

W/m

2 ,µµ µµ

m

ULTRA-LJUBIČASTO INFRACRVENOVIDLJIVOPODRUČJE


416

Fotonaponski sustav (ćelija, modul i niz)

� Fotonaponska ćelija je temeljni gradivni blok fotonaponskog (PV)sustava. Individualne ćelije variraju od oko 1 - 10 cm (0.5 - 4’’).

� Jedna ćelija proizvodi samo 1 ili 2 W, premalo za većinu primjena: električno se povezuju u modul zaštićen od atmosferskih utjecaja.

� Moduli se mogu dalje povezati da bi oblikovali niz.

� Niz: cjelokupno proizvodno postrojenje, sastavljeno od jednog do nekoliko tisuća modula (ovisi o potrebnoj izlaznoj snazi)

Osnovne prednosti

1. Fotonaponska pretvorba je izravna - veliki mehanički sustavi generatora nisu potrebni.

2. Modularna karakteristika – moguće brzo i u dopuštenim veličinama instaliranje nizova (moguće postupno povećanje snage).

3. Korištenje i održavanje jednostavno - solarne ćelije nemaju pokretnih dijelova, nije potrebna koncentracija zračenja, solarne ćelije iskorištavaju i izravno i raspršeno zračenje Sunca.


417

Tehnološki pravci

1. Monokristalni (i polikristalni) Silicij

Površina ovisi o površini presjeka monokristala od kojeg se proizvode i

iznosi 5 do 10 cm, debljina im je od 0.2 do 0.3 mm.

Elektromotorna im je sila 0.55 do 0.70 V, stvarna efikasnost 10 do 13.5 %, a teorijska efikasnost 16 do 25 %.

Visoka proizvodna cijena (kompliciran tehnološki postupak) solarnih ćelija od monokristalnog silicija jedina je njihova mana.

Poseban problem predstavlja vijek trajanja solarnih ćelija koje su izložene atmosferskim utjecajima (kiša, snijeg, tuča).

Tehnologija je te proizvodnje međutim znatno napredovala, pa je i proizvodna cijena uvelike snižena.


418

2. Tanki filmovi

Radi smanjenja cijene razvija se tehnologija tankog filma (npr. amorfni Silicij, CIS, CTS spojevi). Prihvatljivija cijena, ali i niži stupanj djelovanja.

3. Galij- arsenid (i Kadmij-Telurid)

Ćelije od galij-arsenida prave se u obliku tankog filma od jedne (GaAs )

ili dviju komponenata ( GaAs + Cu2S ). Takva bi ćelija prema teorijskim

predviđanjima trebala biti vrlo efikasna.

Njezina elektronička svojstva ukazuju na teorijsku efikasnost od 25 do 40 %. Ostvarena efikasnost iznosi 11 do 13 %. Problem: visoka cijena.

4. Novi koncepti – niža cijena/veća efikasnost

“Dye” (obojane) i organske ćelije – niža cijena, mala efikasnost

Istraživanja, npr. “vrući” elektroni, nanostrukture, kvantni izvori, dvosmjerne pretvorbe i sl. s ciljem povećanja efikasnosti na 30 do 60 %.


419

Teorijski i praktični stupanj djelovanja

Materijal ηηηη ideal ηηηηt ηηηηp

monokristalni Silicij (Si) 33% 22% 15%

polikristalni Silicij (p-Si) 33% 17,8% 13%

amorfni Silicij (a-Si) 33% 11,5% 7,5%

Galij-Arsenid (GaAs) 33% 28% 17%

Kadmij-Telurid (CdTe) 33% 15% -

Istraživanja 35% -


0

5

10

15

20

25

30

monokr. Si polikr. Si amorfni Si CIS tanki film CdTe tanki film

St.

dje

lova

nja

%

KomercijalneIstraživanje

420

Materijali za puni spektar

Ge

GaAs

GaInP

µSolarni tok(1021 fotona/s/m2/mm)

Sadržaj Ga uIn1-x GaxN leguri

Savršeno poklapanje područja pokrivanja In1-xGaxN i solarnog spektra

En

ergija

(eV)

� Efikasne fotonaponske ćelije koriste višestruke poluvodiče s fiksnim energetskim šupljinama (npr. ćelija s trostrukim spojem GaInP/GaAs/Ge)kako bi se obuhvatilo što veći dio solarnog spektra (prikazan lijevo)

� Takve fotonaponske ćelije s višetrukim spojevima mogu imati stupanj djelovanja i do 50%.

Istraživanja na intitutu LBLN s materijalima izrađenima na Cornell University SAD i u Japanu, pokazuju da izravna energetska šupljina materijala In1-xGaxN pokriva energiju od 0.7 do 3.4 eV (crvene oznake) solarnog spektra, a ne 2.0 do 3.4 eV kako je navedeno u lit. (plave oznake).

En

erg

ija(e

V)

421

PV tehnologije – cijena i efikasnost


422

Uporaba

1. Samostalni izvor energije (off-grid):

Sateliti (u svemiru snaga sunčeva zračenja i dobivena energija puno veća jer nema apsorbcije kroz atmosferu),

Zemaljska primjena:

a) industrija: za potrebe tehnoloških procesa

b) ostali potrošači: cestovni znakovi, kalkulatori, ručni satovi, i sl.

c) elektrifikacija ruralnih područja

2. Dodatni izvor energije na mreži (on-grid)

Poput baterija: istosmjerna struja za mala napajanja, npr. opreme).

Priključene na električnu mrežu: za sada neisplativo!!!

Zahvaljujući sustavima poticaja primjena na mreži čini daleko najveći dio instaliranih kapaciteta (2002.: 320 MW ili 71%) na PV tržištu i bilježi konstatan rast!


423

Elektrifikacija ruralnih područja

Pokazatelji: cijena na sat i cijena po litri vode


424

Primjena na mreži

Pokazatelji: estetika, cijena po površini i cijena po energiji

Njemački parlament


425

Usporedba primjene na postojećoj mreži i pri elektrifikaciji


426

Primjena na mreži -integracija u zgradi

Doxford Int. PLC ured:Prva komercijalna

zgrada s integririranim PV u zgradu

Podudarnost PV proizvodnje i potrošnje u poslovnoj zgradi

427

Primjena na mreži - noviji projekt


428

PV Tržište

Konstantan porast

Neisplativost primjene na mreži

429

PV tržište - stanje u EU

� U Europskoj Uniji trenutno je 40% godišnji rast instalirane snage fotonaponskih ćelija. To se naizgled čini kao velik rast, ali u biti radi se o vrlo malim količinama, pa rast od 40% ne utječe posebno na ukupnu zastupljenost takvih izvora energije.

� U 2000. godini u Europskoj Uniji bilo je instalirano 183.5 MWp, a to je 43.6% povećanja u odnosu na 1999. I u tom području Njemačka je sa 113.8 MWp (uključujući 100 MWp priključenih na električnu mrežu) vodeća država u Europi. (Japan u svijetu).

� Razlog: njemački zakon o obnovljivim izv. en.: otkupna cijena energije iz PV je 0.5 € po kWh za prvih 350 MWp.

Poticaj presudan!!!

� Plan EU: 3000 MWp do 2010. realno: 1780 MWp.


430

Njemačka – primjer poleta tržišta: 1999. program 100.000 krovova i 2000. poticaj (feed-in law)


431

Fotonaponkse ćelije

Konv.: vršna snaga

Konv: temeljna snaga


Konkurentnost proizvodnje el. energije iz fotonaponskih ćelija- povijest od 1990., stanje 2000. i predviđanja do 2040.

� Ipak i u ovom trenutku moguća isplativost primjene u nekim slučajevima, npr. u kombinaciji s dizelskim agregatom ili baterijom za potrebe pričuvnog napajanja

432

Marginalni troškovi proizvodnje el. energije - satno i sezonski

Primjer:Australija

Ljeto

Zima


433

Ovisnost cijene modula o proizvedenoj energiji - povijest i očekivanja


434

Najveći svjetski proizvođači PV tehnologije – stanje 1999.

16%

15%

15%13%

6%

35%

BP SolarexKyoceraSharpSiemens SolarSanyoOstali

Izvor: PV news


435

PV tržište u svijetu – prognoza porasta

� Trenutno instalirano oko 600 MWp

� Očekivani porast: do 2010. 30% godišnje, potom do 2030. 25% godišnje

� Očekivano 2030. 300 GWp

Industrija 70 GWp , Potr. 20 GWp , Elektrifik. 60 GWp , Na mreži: 150 GWp

� Očekivana ulaganja do 2030. 200 milijardi eura!


436

Proizvodnja električne energije iz PV Proizvodnja električne energije iz PV –– prognoza do 2030.prognoza do 2030.


437

Fotonaponske ćelije i ekologija

� Iako je kod “eko-vjernika” korištenje Sunčeve energija putem fotonaponske pretvorbe najpopularniji nekonvencionalni izvor,fotonaponske ćelije su osobito problematične za okolinu:

1. Poluvodiči od kojih su izrađene sadrže teške metale (napr. GaAs) pa se tretiraju kao specijalni otpad kod odstranjivanja

2. Pri izradi dijelova koriste za okolinu vrlo neugodne kiseline

3. Tijekom korištenja sunčanih ćelija je dolazilo do požara, koji su prouzrokovali širenje toksičnih sastojaka

� S druge strane (osim mogućnosti požara) u pogonu su fotonaponskisustavi pouzdani, ne zahtjevaju vodu za hlađenje sustava i ne postoji emisija štetnih plinova.

� Osnovni nedostatak veće primjene ostaje visoka cijena, za koju se očekuje da će postati prihvatljiva s razvojem tehnologije.


438

Vizija svjetske FV mreže


439

Sunčeva energija u RH

� Prirodni potencijal

Kopnena površina RH 56538 km2 ,uz pretpostavku o intenzitetu sunčevog zračenja od 3,6 kWh/m2 na dan (oko 13MJ/dan)

Godišnji prirodni potencijal 250 EJ (700 puta više od ukupnepotrošnje u HR 2001.: 370 PJ)

� Tehnički potencijal

Površina od oko 33 km2 dovoljna za finalnu potrošnju vruće vode, pare i el. energije.

3% površine na raspolaganju (1700 km2): 2% prekriti termičkim pretvornicima s prosječnom godišnjom efikasnošću od 40%, 1% prekriti fotonaponskim pretvornicima s prosječnom efikasnošću od 10%

Godišnji tehnički potencijal 2,8 EJ (7,5 puta više od ukupna potrošnjau HR 2001., 370 PJ)


440

� Gospodarski potencijal

podaci samo za primorske županije, # ne uključuje visokotemp. primjene u termalnim i fotonaponskim elektranama, čiji se potencijal procjenjuje ukupno na skoro 50 PJ, * podaci za poljoprivredu odnose se na cijelu RH

� Ekonomski potencijal

Potencijal niskotemp. potrošnje sunčeve energije priobalnih županija:

Potencijal solarne arhitekture priobalnih županija:

Industrija Kućanstva Usluge Poljoprivreda* Ukupno

Potencijal# [PJ] 11,5 4,6 1,6 13,0 30,7


Industrija Kućanstva Usluge Poljoprivreda* Ukupno

Potencijal [TJ] 91 888 386 55 1420

Individualno Stanogradnja Hoteli Turistička naselja

Ukupno

Potencijal [TJ] 70 70 175 35 350

441

� Potencijal sunčeve energije u sedam primorskih županija mnogostruko veći od ukup. energetske potrošnje topline i el. energije.

� Dinamika iskorištavanja tog potencijala u funkciji ekonomskih prilika i strategije, financijske atraktivnosti te dinamike razvoja tehnologije korištenja sunčeve energije.

� Trenutni planovi i programi (2000.) imaju za cilj prvo razvijati korištenje sunčeve energije za pripremu potrošne tople vode.

� Tek u drugoj fazi, iza 2010. godine, znatnije bi se povečavao udio sunčeve energije u potrošnji za grijanje i hlađenje.

� Za drugi dio programa oslanja se na korištenje hibridnih toplanaSunce - ukapljeni naftni plin (UNP), te Sunce – prirodni plin, gdje se očekuje ekonomični udio sunčeve energije do 50%.

� Značajan početak korištenja fotonaponskih elektrana u EES-u ne očekuje se prije 2005, kada bi cijena takve el. en. mogla pasti tri ili više puta prema današnjoj (ni danas se ne koriste!!!).

� Izuzetak su posebne instalacije na otocima i sl. u smislu samostojnih sustava. Snaga iznosi od 100 – 1000 kWp.


Documents

Solar Power - Energija Sunca