Věda a technika v pozadí
Solární panely na střeše TSC
Teorie
Sluneční záření se po dopadu na Zemi mění na teplo a chemickou energii.
Problém při využívání sluneční energie nastává ve střídání dnů a nocí, ročních dob, a také zeměpisná šířka hraje svou roli (na Saharu dopadne 2500 kWh na m2 za rok, zatímco na Floridě je to jen 1800 kWh na m2 za rok a v okolí Berlína pouze 1000 kWh na m2 za rok). Jen několik míst má více než 300 slunečních dnů v roce.
Solární neboli sluneční energie patří k obnovitelným zdrojům energie. Solární energii lze přímo využít k ohřevu vody nebo přitápění pomocí solárních kolektorů pro ohřev vody nebo k výrobě elektřiny pomocí fotovoltaických panelů. Fotovoltaický jev objevil v roce 1839 francouzský fyzik Alexandr Edmond Becquerel.
Využití sluneční energie v rodinném domě.
Zdroj: Techmania Science Center. Under Creative Commons.
Množství solární energie, které na zem dopadne za určitou časovou jednotku, ovlivňují zeměpisné podmínky. V České republice je intenzita slunečního záření odhadována na 950 – 1 340 kW na metr čtvereční za rok. Intenzita solárního záření se pochopitelně mění i v průběhu ročního období. V České republice je nejvyšší mezi dubnem a zářím.
| Výhody - nevýhody | |
|---|---|
| + nízké provozní náklady | - vysoká počáteční investice |
| + dlouhá životnost fotovoltaických panelů (cca 15 - 20 let) | - přerušovaný zdroj energie |
| + minimální údržba | - solární elektrárny jsou prostorově náročné |
Jednoduchým využitím solární energie je ohřev vody pomocí solárního kolektoru. Na absorpční ploše kolektoru se přemění sluneční záření v teplo, které je odvedeno pomocí čerpadla k dalšímu využití (ohřev TUV, přitápění i ohřev vody v bazénu). Jako látka pro přenos tepla se používá voda, vzduch nebo nemrznoucí kapalina. Ztráty mohou být způsobeny odrazem nebo absorbcí (skleněný kryt). Tepelné ztráty přibývají s rostoucím rozdílem teploty mezi absorbérem a okolím. Proto v létě bývá účinnost kolem 80 %, kdežto v zimě účinnost klesá. V celoročním průměru lze účinnost rozdělit podle teploty ohřívané kapaliny. Pokud je teplota kapaliny 30 °C, tak je účinnost solárních kolektorů až 80 %, při teplotě 45 °C klesá na 70 % a při teplotě 60 °C klesá na 60 %. Na území České republiky je výhodné používat slunenčí kolektory k ohřevu vody v období od dubna do září. V zimním období je nutné ohřev vody zkombinovat s dalšími způsoby.
Solární kolektor.
Zdroj: Techmania Science Center. Under Creative Commons.
Dalším využitím solární energie je výroba elektřiny pomocí fotovoltaických panelů. Výkon je odvozen od několika faktorů. K těm hlavním patří počet slunečních hodin a intenzita slunečního záření. Pro umístění fotovoltaické elektrárny je nejvhodnější jižní orientace a sklon mezi 30 – 35 %.
Solární článek.
Zdroj: Techmania Science Center. Under Creative Commons.
Jednou z největších fotovolatických elektráren nejen u nás, ale i v celé střední, jižní a východní Evropě je fotovolatická elektrárna Vepřek u Mělníka. Rozkládá se na ploše 82,5 ha a v provozu má téměř 200 000 solárních panelů. Její maximální výkon je 35 MW.
Fotovoltaická elektrárna Vepřek u Mělníka.
Zdroj: www.nova-ves.cz.
Na předměstí Amsterodamu byla zprovozněna speciální cyklostezka. Úsek o délce 70 m je tvořen solárními panely. I tak za půl roku vyprodukovala 3 000 kWh elektrické energie, což je spotřeba jedné domácnosti. Panely bez problémů snesly nápor 150 tisíc cyklistů.
Solární stezka v Amsterodamu.
Zdroj: http://www.solaroad.nl.
