Věda a technika v pozadí
Horký bod v parabole
Teorie
Nejprve si ale vysvětleme něco o parabole. Parabola je kuželosečka, tedy křivka, která vznikne řezem kuželu šikmou rovinou. Je definována jako množina všech bodů roviny, které mají stejnou vzdálenost od bodu F a dané přímky d, která tímto bodem neprochází. Pro nás je bod F velmi důležitý. Nazývá se ohnisko (focus) a u parabolického zrcadla se všechny paprsky, které do něj dopadnou, se vždy odráží do ohniska. V ohnisku se tedy akumuluje veškerá dopadající energie.
Odraz světelných paprsků do ohniska paraboly.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Solární žlaby jsou vyleštěná zrcadla ve tvaru paraboly, v jejichž ohnisku jsou vedeny trubice, v nichž proudí pracovní médium (voda, olej), které se fokusovaným slunečním zářením ohřívá na teplotu až 300 °C. Ohřáté pracovní médium se následně používá k výrobě páry a elektrické energie.
Princip solární věže je podobný. Spočívá v koncentraci slunečního záření do jednoho bodu. K tomu slouží zrcadla, neboli heliostaty. Jejich počet může být od desítek až po tisíce a jsou soustředěna v blízkém okolí solární věže. Sluneční záření je koncentrováno do výměníku tepla, tzv. receiveru (přijímače), kde se ohřívá pracovní médium na teplotu 500 °C až 1500 °C. Tím může být vzduch, olej, voda-pára nebo roztavená sůl. Kvůli pohybu Slunce během dne jsou heliostaty opatřeny počítačově řízeným otáčením. Ohřáté médium se pak odvádí do energetické jednotky, kde se ohřívá voda a vznikající pára pohání parogenerátor. Využití solární věže k výrobě elektrické energie není tak rozsáhlé jako solární panely nebo solární žlaby. Nespornou výhodou solárních tepelných systémů je možnost skladování teplonosného média i na dobu, kdy Slunce nesvítí. Skladování teplonosného média je mnohem levnější než skladování energie ve formě elektřiny.
Princip sluneční věže.
Zdroj: Techmania Science Center. Under Creative Commons.
Ve španelské Seville byla v roce 2009 spuštěna největší solární elektrárna svého druhu na světě. Solární vež s výkonem 20 MW získává energii ze soustavy 1255 zrcadel. Ta směřují sluneční záření na vrcholek věže vysoké 165 metrů a zahřejí tak vodu, která následně pohání turbínu generující elektřinu. Španělsko se stalo druhým největším producentem elektřiny ze slunce, hned po Německu.
Solární elektrárna v Seville.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons.
Na principu solární věže funguje i solární pec. Skládá se z velkého parabolického zrcadla o průměru několika metrů až desítek metrů. Parabolické zrcadlo pece je nehybné. Je otočeno vždy k severu (na severní polokouli). Za Sluncem se otáčí heliostaty, které paprsky odráží přesně na jih, tedy na parabolické zrcadlo. Od parabolického zrcadla se všechny paprsky odrážejí do ohniska pece. Nejznámější sluneční pec je vybudována ve španělském Odeillo v Pyrenejích, která se skládá z 63 heliostatů složených ze 180 čtvercových zrcadel o straně 0,5 m. Parabolické zrcadlo je 54 m široké a 40 m vysoké. Jeho ohnisko se nachází v hliníkovém válci, který musí být vodou chlazený, protože v ohnisku dosahuje teplota hodnoty až 4000 K.
Sluneční pec v Odello. Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons.
