Solarna energija

Kako funkcioniše solarna energija

Sunčeva energija je neiscrpni i obnovljivi izvor energije. Kada se solarni sistem jednom postavi i počne da proizvodi upotrebljivu energiju, energija je besplatna. Solarna energija takodje predstavlja čistu alternativnu energiju za raliku od fosilnih goriva koja zagadjuju okolinu, prete našem zdravlju i doprinose globalnom zagrevanju. Kao izuzetno bogat energetski izvor, solarna energija je energija budućnosti.

U širem smislu solarna energija omogućava život na planeti Zemlji i predstavlja osnovu gotovo svakoj energiji koju koristimo. Sunce podstiče biljke da rastu, koje kasnije možemo sagoreti kao "biomasu", ukoliko se biljna masa odstavi da truli u močvarama i pod zemljom na milion godina, stvara se ugalj i nafta. Sunčeva toplota prouzrokuje temperaturne razlike izmedju područja, proizvodeći vetar koji pokreće vetrenjače. Voda isparava zbog sunca, pada u vidu kiše, vraća se nazad u reke i mora a tokom svog kretanja pokreće hidroturbine. Medjutim izraz solarna energija obično se odnosi na direktno iskorišćenje sunčeve energije za generisanje toplote ili električne energije.

Sunce kao izvor energije

Količina sunčeve energije koja pada na Zemlju je ogromna. Sve rezerve uglja, nafte i prirodnog gasa zajedno jednake su sunčevoj  energiji koja do Zemlje dodje za 20 sunčanih dana. Izvan Zemljine atmosfere , sunčeva energija iznosi oko 1300W/m2. Oko jedne trećine ove svetlosti se reflektuje nazad u svemir, a deo se apsorbuje i u atmosferi.

Do trenutka kada dotakne Zemljinu površinu, sunčeva energija opadne na oko 1000W/m2 u podne po sunčanom danu bez oblaka. U proseku na čitavoj površini planete, za 24h tokom cele godine, svaki kvadratni metar sakupi energiju koja odgovara barelu nafte ili 4,2kWh energije svaki dan. Pustinje, sa veoma suvim vazduhom i malom pokrivenošću oblacima, primaju najviše sunca - više od 6kWh/m2 na dan. Sunčeva energija varira tokom godišnjih doba, neka područja dobijaju jako malo sunčeve svetlosti tokom zime. Treba obratiti pažnju da ovi podaci predstavljaju maksimalnu dostupnu sunčevu energiju koja se može iskoristiti, ali solarni paneli i solarni kolektori iskorišćavaju samo odredjeni deo ove energije, u zavisnosti od njihove efikasnosti.

Pasivna solarna energija

Jedan jednostavan, očigledan način iskorišćenja sunca je osvetljenje i grejanje naših zgrada. Domaćinstva i poslovni objekti potroše više od jedne trećine ukupne energetske potrošnje u USA. Ukoliko se pravilno dizajniraju, objekti mogu prihvatati sunčevu toplotu zimi a smanjiti prihvatanje leti, a pritom koristiti sunčevu svetlost za osvetljenje tokom cele godine. Objekti dizajnirani na taj način iskorišćavaju pasivnu solrnu energiju - resusrs koji je moguće iskoristiti bez primene bez mehaničkih sklopova kako bi se pomoglo u grejanju. hladjenju ili osvetljavanju objekta. Jednostavna podesavanja prilikom dizajna objekta poput pravilnog orijentisanja objekta ka jugu, postavljanja većine prozora na južnoj strani objekta, postavljanje svetlarnika, tendi i drveća koje će praviti senku predstavljaju tehnike za iskorišćenje pasivne solarne energije. Objekti dizajnirani sa posebnim osvrtom na iskorišćenje sunčeve energije mogu biti udobni i lepi prostori za živom i rad.

Solarni kolektori

Pored korišćenja dizajna samog objekta kako bi se iskoristila pasivna sunčeva energija, na objekte je moguće postaviti solarne kolektore koji aktivno sakupljaju i skladište solarnu energiju. Solarni kolektori, na primer, postavljaju se na krovove objekata kako bi sakupljali sunčevu energiju za grejanje prostorija, grejanje vode i hladjenje prostorija. Većina njih su velike ravne ploče ofarbane u crno iznutra i pokrivene staklom. Unutar ove ploče nalaze se cevi kroz koje protiče tečnost za transfer toplote. Ovako dizajnirani solarni kolektori se nazivaju pločasti solarni kolektori. Ranije smo pisali o tome kako rade pločasti solarni kolektori. Postoje i vakuumski solarni kolektori koji se sastoje iz niza staklenih vakuumskih cevi spojenih u jedan sabirnik, ovi solarni kolektori su značajno efikasniji od pločastih solarnih kolektora. Pogledajte i ranije postove o tome kako rade vakuumski solarni kolektori, kao i poredjenje pločastih i vakuumskih solarnih kolektora.

Iako čudno zvuči, toplota dobijena iz solarnih kolektora takodje može pokretati sistem za hladjenje. U isparivačima za isušivanje, toplota iz solarnih kolektora se koristi da izvuče vlažnost iz vazduha. Kada vazduh postane suvlji, on takodje postaje i hladniji. Topli vlažni vazduh se razdvaja od hladnog vazduha i izbacuje se napolje. Drugi pristup je apsorpcioni hladnjak. Solarna energija se koristi za zagrevnje sredstva za hladjenje pod pritiskom, kada se pritisak oslobodi, ono se širi, hladeći vazduh oko sebe. Na ovom principu rade konvencionalni frižideri i klima uredjaji, i ovo je posebno efikasan pristup za kuće i kancelarije jer je kućama i kancelarijama hladjenje potrebnoi tokom dana kada ima sunca. Solarni kolektori se mogu iskoristiti i za grejanje bazena.

Izrael zahteva da sve nove kuće i apartmani koriste solarne kolektore za zagrevanje vode, i 92% postojećih domova na Kipru već koriste solarne kolektore za grejanje vode.

Koncentrirajući solarni kolektori

Korišćenjem ogledala i sočiva kako bi se sakupili sunčevi zraci, sistemi za solano grejanje mogu postići veoma visoke temperature čak i do 3000 stepeni. Ova toplota se može iskoristiti u industrijskim procesima ili za proizvodnju električne energije. Jedna od najvećih koristi velikih solarnih sistema za grejanje je mogućnost skladištenja sunčeve toplotne energije za kasnije korišćenje, koja omogućava proizvodnju električne energije čak i kada sunce više ne sija. Pravilno dimenzionisani sistemi za skladištenje, mogu transformisati solarnu elektranu u konstantnog snadbevača električnom energijom. Solarne elektrane bazirane na koncentrirajućim solarnim kolektorima biće u mogućnosti da se po proizvodnji električne energije takmiče sa velikim termo i nuklearnim elektranama.

Koncentrirajući solarni kolektori imaju tri glavna dizajna: parabolično korito, parabolicni
tanjir i centralni prijemnik.

Najčešći je parabolično korito, dugo zaobljeno ogledalo koje usmerava sunčevu svetlost na tečnost koja je u cevi koja se prostire paralelno sa ogledalom. Tečnost, na otprilike 300 stepeni, odlazi na centralni kolektor, gde proizvodi vodenu paru koja pokreće električnu turbinu.

Parabolični tanjir je po dizajnu sličan paraboličnom koritu, ali fokusira sunčevu svetlost u jednu tačku. Parabolični tanjiri proizvode mnogo veće temperature, i zbog toga bi u teoriji trebalo da proizvode električnu energiju mnogo efikasnije.

Obećavajuća varijanta paraboličnog tanjira koristi sterlingov motor za proizvodnju energije. Nasuprot automobilskog motora sa unutrašnjim sagorevanjem, u kom benzin sagoreva unutar motora i proizvodi toplotu koja prouzrokuje da se vazduh unutar motora širi i potiskuje klipove napolje, sterlingov motor proizvodi toplotu tako što ogledala reflektuju sunčevu svetlost na spoljašnost motora.

Treći tip koncentrirajućih solarnih kolektora je centralni prijemnik. Jedna ovakva solarna elektrana u Kaliforniji ima "energetski toranj" dizajniran tako da ogledala sa 17 jutara zemlje usmeravaju sunčevu svetlost na vrh ovog tornja od 80 metara. Ova intenzivna toplota kuva vodu, proizvodeći vodenu paru koja pokreće 10MW-ni generator koji se nalazi u osnovi tornja. Prva verzija ovog postrojenja, Solar One, radila je od 1982 do 1988 godine ali je imala dosta problema u radu. Rekonstruisana je u Solar Two tokom ranih 90tih godina, postrojenje uspešno demonstrira mogućnost i način da se solarna energija sakupi i sačuva na efikasan način. Uspeh solarne elektrane Solar Two otvorio je vrata daljem razvoju ove tehnologije.

Do današnjeg dana solarni kolektori dizajnirani kao parabolični tanjir  imali su najveći komercijalni uspeh od sve tri vrste koncentrirajućih solarnih kolektora. U najvećoj meri na ovaj uspeh paraboličnih tanjira uticala je izgradnja devet solarnih elektrana izgradjenih u M ojave pustinji od 1985 do 1991 godine. Sa rasponom od 14 do 80MW i sa zajedničkim kapacitetom od 354MW, svaka od ovih elektrana i dalje radi efikasno.

Solarni paneli

1839-te godine, Francuski naučnik Edmund Becquerel otkrio je da odredjeni materijali proizvesti električnu varnicu kada su izloženi svetlosti. Ovaj fotonaponski efekat iskorišćen je za izgradnju primitivne solarne ćelije od selenijuma kasnih 1880-tih godina. Tokom 1950-tih, naučnici u Bell laboratorijama ponovo su proučavali ovu tehnologiju i, koristeći silicijum, proizveli solarne ćelije koje su mogle 4% sunčeve energije konvertovati u električnu energiju. U roku od par godina, ove fotonaponske ćelije snadbevale su energijom svemirske letelice i satelite.

Najvažnije komponente fotonaponske ćelije su dva sloja poluprovodnog materijala uglavnom sastavljenih od kristala silicijuma. U jednom od prethodnih postova pisali smo o tome kako rade solarni paneli. Tri glavne vrste solarnih ćelija od silikona su: monokristalna ćelija, polikristalna ćelija i amorfna ćelija. Amorfni solarni paneli imaju malu efikasnost oko 5%, na tržištu su najzastupljeniji mokokristalni i polikristalni solarni paneli. Ukoliko vas zanima poredjenje ove dve vrste solarnih panela pročitajte naš post o razlikama izmedju monokristalnih i polikristalnih solarnih panela.

Čitav spektar egzotičnih materijala se ispituju kao eventalna zamena za silicijum u proizvodnji solarnih panela. Ovi materijali nude veću efikasnost i neke druge zanimljive osobine, uključujući i mogućnost proizvodnje amorfnih solarnih ćelija koje su osetljive na različite delove svetlosnog spektra. Redjanjem ćelija u više slojeva, mogle bi uhvatiti veći deo dostupne svetlosti. Iako amorfni solarni paneli od silicijuma imaju udeo u prodaji od svega 5% na globalnom tržištu, ova tehnologija najviše obećava po pitanju budućeg smanjenja cena i rasta prodaje.

Tokom 1970-tih, počelo se sa ozbiljnim radom kako bi se proizveli solarni paneli koji bi mogli da isporče jeftiniju solarnu energiju. Eksperimentisanjem sa novim materijalima i tehnologijama proizvodnje, proizvodjači solarnih panela uspeli su da brzo snize cenu solarnih panela.

Jedan od načina smanjenja cene proizvodnje solarne električne energije je da se poveća efikasnost ćelija, na taj način se dobija više snage za isti novac. Drugi pristup je da se smanje troškovi proizvodnje, koristeći manje novca da se proizvede ista količina snage. Treći pristup je smanjenje troškova ostatka sistema. Novi procesi proizvodnje i dizajni se konstantno pojavljuju na tržištu i pomažu smanjenju cena.

Istorijski gledano, većina solarnih panela se koristi za svrhe samostalnih fotonaponskih sistema, snadbevajući električnom energijom udaljena domaćinstva, predajnike mobilnih operatera, znakove pored puta, vodene pumpe, i milione solarnih satova i digitrona. Razvijene države vide solarne panele kao način da se izbegne izgradnja dugih i skipih dalekovoda  do udaljenih lokacija. Pogledajte našu ponudu samostalnih fotonaponskih sistema.

U novije vreme zahvaljujući sve nižim cenama solarnih panela, jakim inicijativama, i naprednim sistemima za merenje potrosnje el. energije solarni paneli su počeli sve više da se ugradjuju u mrežno povezane solarne sisteme i tako postaju sve zastupljeniji u domaćinstvima, kancelarijama i ostalim  objektima koji su već priključeni na elektrodistributivnu mrežu. Na nekim lokacijama, jeftinije je za elektrodistribuciju da ugradi solarne panele nego da nadogradi postojeću infrastrukturu kako bi ispunila povećanu potrebu za elektičnom energijom. U 2005-toj godini, po prvi put, postavljen je mrežno povezni solarni sistem u USA. Kako tržište solarnih panela nastavlja da raste, nastavlja da raste i trend ugradjivanja mrežno povezanih solarnih sistema. Ukoliko ste VI zainteresovani za ugradnju mrežnog solarnog sistema pogledajte našu ponudu istih.

Budućnost solarne energije

Solarne tehnologije su spremne za značajan rast u 21 veku. Sve više i više arhitekta i preduzimača prepoznaju vrednost pasivne solarne energije i uče kako efikasno da je primene prilikom dizajniranja objekata. Solarni sistemi za grejanje vode se mogu ekonomski takmičiti sa konvencionalnim sistemima, a eventualne poreske olakšice koje neke države daju ih čine još pristupačnijim. A kako cene solarnih panela nastavljaju da padaju, ugradnja solarnih panela na većim projektima se tek očekuje.

Agresivna finansijska inicijativa u Nemačkoj i Japanu načinila je ove države globalnim liderima u primeni solarne energije.

Kako solarna industrija nastavlja da raste, biće povremenih uspona i padova. Na primer, tokom  2007-me i 2008-me godine, potrebe za proizvodnjom kvalitetnog silicijuma dovela je to kratke nestašice istog što je dovelo do privremenog rasta cena solarnih panela. Takodje, postojali su i manji problemi za mrežno povezane solarne sisteme oko povezivanja na elektordistributivnu mrežu. Ali svi ovi problemi su rešivi, i solarna energija bi mogla igrati veću ulogu u ukupnoj proizvodnji električne energije i većoj energetskoj nezavisnosti. Takodje solarna energija smanjuje zavisnost od fosilnih goriva, smanuje se zagadjenje vazduha i tako se bori protiv globalnog zagrevanja.

Primena solarne energije u domaćinstvu

Solarna energija je energija koja se dobija od Sunca. Ima je u izobilju i obnovljiv je izvor energije. Od davnina se solarna energija koristi na razne načine. U današnje doba usled zabrinutosti za globalno zagrevanje, klimatske promene i konstantan rast cena energenata, pronalaze se novi načini i razvijaju nove tehnologije kako bi se ova energija iskoristila na što bolji način.

Po načinu na koji se solarna energija sakuplja i distribuira, pravi se glavna podela na pasivno i aktivno iskorišćenje solarne energije. 

Pasivno iskorišćenje solarne energije

Pasivno iskorišćenje solarne energije podrazumeva ne korišćenje bilo kakvih mehaničkih ili električnih uredjaja, već iskorišćavanje solarne energije na pasivan način recimo orijenracijom kuće prema jugu. Klasičan primer pasivne upotrebe solarne enegije su recimo plastenici, sunčevo zračenje prolazi kroz providnu foliju i zagreva unutrašnjost platenika i na taj način za par meseci produzuje sezonu gajenja povrća ili voća. Primenom ovog modela na kuću mogu se značajno smanjiti troškovi za grejanje, pa čak i prepoloviti, u odnosu na troskove grejanja na klasičan način bez pomoći pasivnog grejanja. Efikasnost pasivnog solarnog sistema zavisi od orijentacije objekta kao i termalne mase unutrašnjih zidova, odnosno njihove sposobnosti da skladište i proslede sakupljenu toplotu.

Sistem za pasivno sakupljanje solarne energije se najčešće oslanja na prozore orijentisane ka jugu koji se ponašaju poput kolektora i sakupljaju sunčevu energiju. Prikupljena energija se distribuira po osnovnim zakonima termodinamike , koji kažu, da toplota prelazi sa toplih na hladne povšine i prostore.

Aktivno iskorišćenje solarne energije

Aktivni sistemi za iskorišćavanje solarne energije koriste dodatne uredjaje i dodatne izvore energije za pokretanje ventilatora, pumpi ili ostale opreme neophodne da bi se solarna energija sakupila, sačuvala i konvertovala u toplotnu ili električnu energiju. Kada se solarna energija apsorbuje, skladišti se za kasniju upotrebu. Manji solarni sistemi mogu snadbevati domaćinstvo strujom i toplom vodom, dok se veći solarni sistemi mogu koristiti za snadbevanje strujom i toplom vodom čitavih gradova.

Aktivni sistemi su dosta kompleksniji kada je način funkcionisanja u pitanju od pasivnih, ali njohova instalacija i primena je jednostavna i visoko pouzdana. U aktivnim solarnim sistemima se koriste solarni paneli i solarni kolektori. Solarni paneli se koriste za proizvodnju struje a solarni kolektori za grejanje vode. Upotrebom solarnih panela je moguće dobiti i struju ali se to radi samo u velikim elektranama a ne u domaćinstvima, jer je neophodna velika snaga kolektora koja će vodu zagrejati i pretvoriti u vodenu paru a zatim se od vodene pare dobija struja. 

Već smo pisali o tome kako solarni paneli rade, kao i o solarnim kolektorima.

Kombinovanjem solarnih panela, solarnih kolektora i ostale opreme dobijamo solarne sisteme. Postoji više vrsta solarnih sistema: samostalni fotonaponski sistemi, mrežno povezani fotonaponski sistemi, solarno termalni sistemi, hibridni solarni sistemi. Solarne elektrane su takodje vrsta solarnih sistema ali nisu namenjene za upotrebu u domaćinstvu već za prodaju proizvedene struje.

Samostalni fotonaponski sistemi se koriste za proizvodnju struje kada je potrebno obezbediti potpunu autonomiju i nezavisnost. Sastoje se od solarnih panela, kontrolera napona, solarnih baterija, invertora i prateće opreme. Idealni su za udaljene objekte poput vikendica, brodova, sistema za zalivanje i slično. Vise o samostalnim fotonaponskim sistemima možete pročitati ovde.

Mrežno povezani fotonaponski sistemi se koriste za proizvodnju struje ali se takodje povezuju na elektrodistributivnu mrežu. Za njihovu ugradnju neophodno je da objekat bude priključen na elektrodistibutivnu mrežu. Koriste se prevashodno za smanjenje računa za struju. Sastoje se od solarnih panela, mrežnog invertora i prateće opreme. Više o ovim sistemima možete pročitati ovde.

Solarno termalni sistemi se koriste za grejanje sanitarne vode, za grejanje domaćinstva, grejanje bazena... Sastoje se od solarnog kolektora, solarnog bojlera, solarnog kontrolera, cirkulacione pumpe i prateće opreme. Više o solarno termalnim sistemima možete pročitati ovde.

Hibridni solarni sistemi su kombinovani sistemi za proizvodnju struje i grejanje vode. U praksi su zapravo dva nezavisna sistema, jedan solarno termalni za grejanje vode a drugi samostalni fotonaponski sistem ili mrežno povezani fotonaponski sistem za proizvodnju struje.

Kako rade pločasti solarni kolektori

Uvod

Pločasti solarni kolektori su već rasprostranjeni i u upotrebi su u domaćinstvima za grejanje sanitarne vode ili za zagrevanje prostora gde je temperatura vode koja se želi postići niža. Tehnologija izrade pločastih solarnih kolektora je napredovala, pa tako danas imamo odlične modele pločastih kolektora, ali oni i dalje ne mogu da se porede sa vakuumskim solarnim kolektorima koji su superiorniji. Pročitajte naš post o poredjenju pločastih i vakumskih solarnih kolektora.

Opis pločastog solarnog kolektora

Glavni delovi pločastog kolektora su: apsorber, providni poklopac i izolovano kućište. Apsorber je obično sloj visoko toplotno provodnog metala sa integrisanim ili dodatim kanalima ili cevima. Površina apsorbera je obojena ili presvučena u crno kako bi se maksimizirala apsorbcija Sunčevog zračenja. Providni poklopac pušta sunčevo zračenje unutra na apsorber, ali i izolira prostor iznad apsorbera kako bi sprečio ulazak hladnog vazduha u kućište. Izolovano kućište predstavlja oslonac za kompletan pločasti kolektor i smanjuje toplotne gubitke otpozadi ili sa strane.

Apsorber

Glavni element pločastog solarnog kolektora je apsorbciona ploča. Apsorbciona ploča pokriva kompletnu osnovu kolektora i ispunjava tri funkcije: apsorbuje maksimalne moguće količine sunčevog zračenja, prenosi sakupljenu toplotu na tečnost za transfer toplote i smanjuje toplotne gubitke na minimum.

Apsorbcija

Sunčevo zračenje prolazi kroz providni poklopac i apsorbuje se direktno u apsorberu. Za presvlačenje apsorbera se koriste materijali koji dobro apsorbuju kratko-talasne Sunčeve zrake (vidljivu svetlost). Obično je apsorber ravan, kako bi bolje apsorbovao dolazno zračenje iz svih uglova. Apsorbciona ploča se farba ili presvlači u crno, i standardno apsorber apsorbuje preko 95% Sunčeve radijacije koja dodje do njega.

Prenos toplote

Druga uloga apsorbcione ploče je da prenese sakupljenu toplotu na tečnost za transfer toplote. Ovo se obično radi tako što se sakupljena toplota prenosi na cevi kroz koje protiče tečnost za transfer toplote. Tečnost za transfer toplote može biti tečnost (voda ili voda pomešana sa antifrizom) ili gas (vazduh). Bitna stavka pri dizajnu kolektora je da se obezbedi dovoljna sposobnost za prenos toplote kako razlika izmedju apsorbcione ploče i tečnosti za transfer toplote nebi bila prevelika, u suprotnom toplotni gubitci na apsorbcionoj ploči bi bili preveliki.

Toplotni gubitci

Pošto je temperatura površine apsorbera viša od ambijentalne temperature, površina apsorbera ispušta deo apsorbovane toplote nazad u okruženje. Odabirom materijala od kog se apsorber pravi kao i farbe ili presvlake kojom se presvlači može se uticati na smanjenje toplotnih gubitaka.

Providni poklopac

Apsorber je obično prekriven sa jednim ili više providnih poklopaca kako bi se smanjili toplotni gubitci. Ukoliko nema providnog poklopca, toplota se gubi kao rezultat ne samo duvanja vetra već i prirodnog strujanja toplog vazduha goji se diže gore. Poklopac zarobljava vazduh iznad apsorbera, značajno smanjujući toplotne gubitke. Medjutim gubitci toplote usled prirodnog strujanja toplog vazduha nisu kompletno eliminisani ugradnjom poklopca, pošto se topao vazduh i dalje podiže sa površine apsorbera i kreće se ka poklopcu. Pločasti solarni kolektori bez poklopca se obično koriste za zagrevanje bazena, gde se zahtevaju male temperaturne razlike u odnosu na ambijentalnu temperaturu (obično 10C).

Povećavanjem broja (slojeva) providnih poklopaca, povećava se radna temperatura kolektora. Jedan ili dva pokloca su uobičajena, dok su kolektori sa tri poklopca predvidjeni za rad u ekstremnim klimatskim uslovima. Svaki dodatni poklopac, povećava efikasnost kolektora u radu na visokim temperaturama pošto smanjuje toplotne gubitke ali smanjuje efikasnost pri nižim temperaturama. U radu na nižim temperaturama mnogo su efikasniji vakuumski solarni kolektori.

Kao materijal za providni poklopac najčešće se koristi staklo sa niskim sadržajem gvoždja debljine od 3,2 - 6,4mm. Ovo staklo ima propusnost Sunčevog zračenja preko 90%.

Princip rada

Kroz cevi pločastih kolektora protiče tečnost za transfer toplote (voda ili voda pomešana sa antifrizom). Sunčevo zračenje koje pada na kolektor prolazi kroz providni poklopac kolektora i apsorbuje se na apsorbcionoj ploči. Apsorbciona ploča je spojena sa cevima solarnog kolektora i sakupljenu toplotu prenosi na cevi. Kroz cevi protiče tečnost za transfer toplote koja se zagreva prolazeći kroz solarni kolektor.

Kako rade vakuumski solarni kolektori?

Uvod

Iako vakuumski solarni kolektori prevazilaze pločaste solarne kolektore pri gotovo svakoj upotrebi za grejanje vode, razlika zaista dolazi do izražaja kada se koriste za klimatizaciju, grejanje ili industrijsku upotrebu. Za potrebe u domaćinstvima vakuumski solarni kolektori se najčešće koriste za grejanje sanitarne vode ili ispomoć grejanju.

To je zbog toga što vakuumski solarni kolektori mogu mnogo lakše dostići visoke temperature koje su potrebne, oni mogu da sakupe i zadrže toplotu čak i kada je veoma hladno napolju, a zbog svoje visoko efikasne konstrukcije sakupljaju sunčevu toplotu znatno ravnomernije tokom dana.

Solarni kolektori se sastoje iz: vakuumskih cevi, bakarne glavne cevi, bakarnih grejnih cevi, aluminijumskog kućišta, izolacije od staklene vune, i rama od nerdjajućeg čelika.

Vakuumske cevi

Vakumske cevi se prave od nisko emisionog borosilikatnog stakla (stakla sa veoma niskim sadržajem gvoždja koje ima superiornu dugovečnost i otpornost na toplotu) i presvučeni su AL/N ili AL slojem, koji omogućava iskorišćenje kompletnog spektra Sunčevog zračenja za generisanje toplote.

Na taj način se dobija veća toplotna iskorišćenost tokom sunčanih dana ali takodje se dobija i visoka efikasnost i po oblačnim i poluoblačnim vremenskim uslovima. Vakuumske cevi u sebi imaju barijumski gasni apsorber (indikator vakuma) koji menja boju od srebrne ka beloj ukoliko je iz nekog razloga ugrožen vakum u cevi.

Ispitivanjem se može jasno videti da se cevi sastoje od dva sloja stakla i vakuma koji je kreiran izmedju njih. Dobar način da vidite delotvornost ovog vakuuma je da uzmete vakusku cev i napunite je vrelom vodom a potom uhvatite cev i držite. Videćete da će cev ostati hladna i da se neće zagrejati, to je zbog vakuma izmedju dva sloja stakla.

Glavna bakarna cev

Cev je napravljena od bakra jer je bakar odličan provodnik toplote a otporan je na koroziju. Vakuumske cevi se lako i jednostavno ugradjuju u glavnu bakarnu cev, što samu montažu čini brzom i jednostavnom.

Aluminijumsko kućište oko glavne bakarne cevi

Kućište oko glavne bakarne cevi pravi se od aluminijuma kako bi se povećala izdržljivost i održala mala težina solarnog kolektora.

Mala težina solarnog kolektora je bitna zbog lakoće instalacije i smanjenja zbirnog pritiska koji treba krovna konstrukcija da izdrži, ovo posebno dolazi do izražaja kada se montira veća količina solarnih kolektora.

Glavna bakarna cev obmotana je staklenom vunom i zapečaćena specijalnom silikonskom gumom, koje mogu izdržati temperaturu i do 250C.

Grejne cevi

Grejne cevi dozvoljavaju brži transfer toplote. Sama grejna cev je od bakra, sadrži vakum i  malu količinu tečnosti.

Niži pritisak (vakum) u bakarnoj cevi znači da tečnost ključa na niskoj temperaturi (oko 30C), isparava i prenosi toplotu na glavnu bakarnu cev kroz koju protiče tečnost za transfer toplote. Potom se ponovo kondenzuje tečnost, vraća se na dno grejne cevi i proces se ponavlja. Grejne cevi se prave od bakra u kome nema kiseonika, bakra velike čistoće, a ovo je bitno da bi se osigurala dugovečnost grejnih cevi.

Kako za pravo vakuumski solarni kolektor radi?

Sunčevo zračenje dolazi do vakuumskog solarnog kolektora, vakuumska cev sa visokom efikasnošću apsorbuje ove zrake. Unutar vakuumske cevi je grejna cev koja se zagreva i u kojoj se nalazi mala količina tečnosti koja isparava kako teperatura u grejnoj cevi raste. Vodena para koja isparava ide na gore i prenosi toplotu na glavnu bakarnu cev na koju je prikačena. Glavna bakarna cev je priključena za vodovodnu instavaciju i kroz nju protiče tečnost za transfer toplote. Ta tečnost za transfer toplote se zagreva svaki put kada vodena para iz grejne cevi prenese toplotu. Vodena para iz grejne cevi po prenovu toplote se ponovo kondenzuje i vraća na dno cevi gde se ponovo zagreva i ciklus se ponavlja.

Razlika izmedju solarnih panela i solarnih kolektora

Uvod

Solarni paneli su sastavljeni od niza fotonaponskih ćelija. Prethodno smo pisali o tome kako rade solarni paneli.  Može se koristiti u većim fotonaponskim sistemima za proizvodnju električne energije. Sunčevo zračenje koje dolazi do solarnog panela pretvara se u jednosmernu električnu energiju. Količina enlektrične energije koju može da proizvede jedan solarni panel zavisi od njegove snage, lokacije gde je postavljen, broja sunčanih sati. Osnovna podela solarnih panela je na monokristalne i polikristalne.

Solarni kolektor, sakuplja toplotu tako što apsorbuje Sunčevo zračenje. Solarni kolektori kolektuju toplotu, oni ne proizvode električnu energiju. Ima više vrsta solarnih kolektora, najčešći su pločasti i vakumski.  Ipak postoje i druge vrste poput koncentrirajućih (paraboličnih) solarnih kolektora koji se koriste u solarnim elektranama. Oni ne proizvode direktno električnu energiju, već toplotnu energiju, zagrevaju vodu i proizvode vodenu paru od koje se kasnije dobija električna energija. Medjutim solarni kolektori se obično koriste u domaćinstvima za zagrevanje sanitarne vode, dogrevanje i eventualno grejanje prostora.

Efikasnost

Većina komercijalnih solarnih panela ima efikasnostod 12-18%. Efikasnost solarnih panela meri se u procentima uspešno konvertovanog Sunčevog zračenja koje dolazi do solarnog panela u električnu energiju. Fizički manji solarni panel koji daje istu izlaznu snagu kao solarni panel koji je fizički veći, je efikasniji. Efikanost solarnih panela takodje zavisi orijentacije solarnih panela, temperature, kao i to dal se solarni panel nalazi u senci.

Efikasnost solarnih kolektora zavisi od sledećih kriterijuma:

• Površine solarnog kolektora
• Ukupne količine Sunčevog zračenja koja dolazi ko kolektora
• Pozicije i orijentacije solarnog kolektora.

Solarni kolektori imaju veću efikasnost (iskorišćenost Sunčevog zračenja) od solarnih panela.

Prednosti

Ključne prednosti solarnih panela su:

• Niski troškovi održavanja
• Laka ugradnja
• Energetska nezavisnost
• Nema buke i pokretnih delova.

Ključne prednosti solarnih kolektora su:

• Pogodni za rad na visokim temperaturama
• Visoka efikasnost.

Nedostaci

Nedostaci kod solarnih panela su:

• Velika vrednost početne investicije
• Popravka pokvarenog solarnog panela je skupa
• Ne proizvodi električnu energiju tokom noći.

Nedostatci kod solarnih kolektora su:

• Ukoliko se koriste za proizvodnju električne energije, neophodna je ugradnja sistema za "praćenje" sunca.

Grejanje na solarnu energiju i solarno grejanje vode

Uvod

Sunčeva toplotna energija se koristi za grejanje. Za proizvodnju toplote koriste se solarni kolektori. U tekstu razlika izmedju solarnih panela i solarnih kolektora objašnjena je razlika izmedju ova dva uredjaja za iskorišćenje solarne energije. Efekat sličan onom koji se postiže u solarnim kolektorima, srećemo u svakodnevnom životu u autobomilima koji se zagrevaju leti ukoliko nisu u hladovini. Toplotna energija koju proizvedu solarni kolektori može se iskoristiti za grejanje sanitarne vode ili za grejanje prostorija. Dodatno, korišćenjem solarnih kolektora značajno se smanjuje CO2 zagadjenje.

Jednostavan princip funkcionisanja

Solarni kolektori upijaju  Sunčeve zrake, pretvaraju u toplotu, a toplotu prosledjuju preko tečnosti za prenos toplote. Kao tečnost za transfer toplote najčešće se koristi mešavina glikola i vode, i to u klimatskim zonama gde zimi može doći do zamrzavanja. Tečnost za transfer toplote se potom upumpava u izmenjivač toplote koji se nalazi u solarnom bojleru. Prolaskom tečnosti za transfer toplote kroz izmenjivač toplote, voda u solarnom boljeru se zagreva. Po prolasku kroz izmenjivač toplote, tečnost za transfer toplote se upumpava ponovo u solarni kolektor gde se ponovo zagreva. Kontroler je zadužen za to da tečnost za transfer toplote cirkuliše kad god je toplota proizvedena u solarnim kolektorima. 

Sistem za solarno grejanje vode  se može ugraditi na postojeće vodovodne instalacije ili centralno grejanje bez većih poteškoća. Solarni kolektori su odličan dodatak za bilo koji postojeći sistem za grejanje vode. Solarni kolektori se mogu koristiti za zagrevanje sanitarne vode a u danima kada nema dovoljno sunca, voda se može dogravati na klasičan elektro bojler ili plinski bojler. Takodje u sistemima za centralno (etažno) grejanje mogu se koristiti solarni kolektori za zagrevanje vode. Ukoliko solarni kolektor zbog nedostatka sunca ne može da zagreje vodu na željenu temperaturu, dogrevanje vode se može obaviti pomoću elektero grejača, kotla na čvrsto gorivo ili plin. 

Moderni sistemi za solarno grejanje su dizajnirani i proizvedeni da traju 20 i više godina, znatno su energetski efikasniji i jeftiniji od konvencionalnih izvora toplote. Praktično jedina investicija u sisteme za solarno grejanje vode je investicija u sam sistem, kasnije je sunčeva energija besplatna i nema kupovine bilo kakviih energenata. Sistemi za solarno grejanje vode obično se sastoje od : solarnog kolektora, kontrolera, solarnog bojlera, cirkulacione pumpe i vodovodne instalacije.

Solarni kolektori

Solarni kolektor, koji se obično ugradjuje na krov, predstavlja ključnu komponentu sistema za solarno grejanje vode. Solarni kolektori upijaju Sunčevu radijaciji i pretvaraju je u toplotnu energiju koju potom prenose na tečnost za transfer toplote koja protiče kroz izolovanu bakarnu cev na vrhu solarnog kolektora. Više o solarnim kolektorima možete saznati ovde. 

Solarni kontroler

Sistemima za solarno grejanje vode upravlja solarni kontroler. Kada temperatura na solarnim kolektorima dostigne temperaturu za nekoliko stepeni veću nego što je temperatura vode u solarnom bojleru, solarni kontroler uključuje cirkulacionu pumpu i tečnost za transfer toplote prenosi toplotu sa solarnog kolektora na vodu u solarnom bojleru.

Solarni bojler

Postoje dve osnovne vrste solarnih bojlera. Solarni bojleri namenjeni za grejanje sanitarne vode i solarni bojleri kombinovane namene, namenjeni i za grejanje sanitarne vode i za grejanje prostorija. Solarni bojleri obično imaju dva izmenjivača toplote, jedan izmenjivač toplote se kači na solarni kolektor a drugi je obično električni grejač koji služi za dogrevanje vode kada nema dovoljno sunca.

Cirkulaciona pumpa

Cirkulaciona pumpa koja se koristi u sitemima za solarno grejanje vode je slična pumpama koje se koriste za centalno (etažno) grejanje. Cirkulaciona pumpa pokreće cirkulaciju vode kroz vodovodnu instalaciju.

Inspektor Blaža osvaja Banatski Karlovac :-)

Kompanija PereNaSunce.Com je sa velikim zadovoljstvom ugostila Inspektora Blažu kako bi sklopili saradnju u oblasti promocije solarne energije. Po Blažinom dolasku usledilo je fotografisanje, kao što se vidi na slikama svi su bili oduševljeni Blažinom pozitivnom energijom.

Odbor za doček :)

Slika sa svim zaposlenima u kompaniji.

Inspektor blaža u muzičkom studiju "LIPA".

Blaža je bio oduševljen mogućnostima solarne energije, njenom pristupačnošću i mogućnostima implementacije. 

Želja za očuvanjem životne sredine i širenje svesti o obnovljivoj energiji i energetskoj nezavisnosti dovela je do saradnje na obostrano zadovoljstvo. Inspektor Blaža smatra da su obnovljivi izvori energije budućnost, odlična šansa za smanjenje fiksnih troškova u domaćinstvu i lak način za očuvanje životne sredine.

Kompanija PareNaSunce.Com teži da solarnu energiju približi gradjanima, da njihova domaćinsta učini energetski efikasnijim i nezavisnijim. Inspektor Blaža nam može pomoći u realizaciji našeg cilja. 

U lokalnom mužičkom studiju "LIPA" pod dirigentskom palicom Bojana Dunjića, na obostrano zavovoljstvo snimljene su prve radio reklame, čije će emitovanje početi uskoro...

Solarni kolektori

Solarni kolektori. Vakumski kolektori ili pločasti kolektori?

Šta je solarni kolektor?

Solarni kolektori koriste energiju sunca kako bi generisali toplotu (ne električnu energiju) koja kasnije može biti iskorišćena da se zagreje voda za tuširanje, grejanje prostorija, neke industrijske procese.

Solarna energija je najveći izvor energje na planeti, obezbedjuje energiju za rast biljaka (fotosintezu) i obezbedjuje toplotu koja stvara pogodne uslove za zivot na našoj planeti.

Iako se uredjaji za solarno grejanje vode koriste već 100nak godina, u zadnjih 20 godina značajno je napredovala   tehnologija apsorbujućeg sloja, što je dovelo do toga da današnji solarni kolektori mogu efikasno konvertovati >50% dostupne sunčeve energije za zagrevanje tople vode. Solarni kolektor je jedan od najefikasnijih načina za smanjivanje ekološkog otiska (emisije ugljen-dioksida), smanjivanjem oslanjanja na fosilna goriva. Ugradnjom solarnog kolektora, smanjićete potrošnju električne energije ili gasa, što će dovesti i do značajnih smanjenja računa.

Vakuumski solarni kolektori kombinuju visoke performanse vakumskih cevi sa kapacitetom brzog prenosa toplote grejnih cevi, kako bi obezbedili kolektor koji može efikasno da radi u svim klimatskim uslovima i obezbedjuje dovoljne količine vode.

Pločasti solarni kolektori su najčešći i najzastupljeniji tip solarnih kolektora za upotrebu u domaćinstvu. Dizajn je jako jednostavan, izolovana kutija sa apsorberom koji je zavaren za bakarnu cev kroz koju protiče tečnost za transfer toplote.

Vakuumski solarni kolektor ili pločasti solarni kolektor?

Kako  odabrati izmedju vakuumskog solarnog kolektora i pločastog solarnog kolektora? Tabela prikazuje osnovno poredjenje.

Poredjenje	Vakuumski solarni kolektor	Pločasti solarni kolektor	komentar
Cena kolektora	umerena	niska	Porediti samo cenu kolekora nije preterano korisno. Cena ugradnje i očekivani godišnji energetski prihod, trebaju biti uzeti u obzir prilikom donošena odluke.
Cena ugradnje	umerena	visoka	Ugradnja pločastog kolektora može biti skuplja zbog potrebe za hidrauličnom dizalicom prilikom ugradnje, pošto su pločasti kolektori veoma teški.
Težina kolektora	lagan	težak	Vakuumski solarni kolektori su lagani i mogu se podići pomoću merdevina. Pločasti solarni kolektori su veoma teški i za montiranje je potrebna dizalica za podizanje.
Rad u sistemima sa niskim temperaturama	dobar	dobar	Pločasti solarni kolektori su pogodni za grejanje vode u domaćinstvima (<60C) pošto gubitci toplote na višim temperaturama rezultuju lošom efikasnošću konverzije solarne energije.
Rad u sistemima sa visokim temperaturama	dobar	loš	Vakumski solarni kolektori su pogodni kako za upotrebu u domaćinstvima tako i za industrijsku upotrebu u sistemima sa visokim temperaturama (<120C) zbog visoke efikasnosti konverzije solarne energije čak i pri visokim temperaturama.
Rad po hladnom vremenu	dobro	loše	Pločasti solarni kolektori loše rade u hladnim vremenskim uslovima. Vakuumski solarni kolektori rade dobro i u hladnim vremenskim uslovima.
Vertikalna orijentacija	da	da	I vakuumski solarni kolektori i pločasti solarni kolektori mogu biti postavljeni vertikalno orijentisani, ali treba obratiti paćnju na to da vakumski solarni kolektori zahtevaju i ugao od 20-80 stepeni.
Horizontalna orijentacija	ne	da	Vakuumski solarni kolektori mogu biti postavljeni samo sa orijentacijom cevi gore-dole, ne i levo-desno. Pločasti solarni kolektori mogu biti postavljeni bilo kako.
Ugao postavljanja	20-80 stepeni	0-90 stepeni	Vakuumski solarni kolektori moraju biti postavljeni pod uglom od 20-80 stepeni kako bi se osigurao optimalan rad grejnih cevi. Pločasti solarni kolektori mogu biti postavljeni pod uglom od 0-90 stepeni, iako ovo nije idealno zbog izloženosti suncu, pošto bi ugao trebao da bude što približniji geografskoj širini.
Otpornost na grad	umerena	visoka	Vakuumski i pločasti solarni kolektori mogu izdržati udare grada veličine >25mm prečnika, medjutim pločasti solarni kolektori su jači.
Mogućnost popravke	da	ne	Ukoliko je vakumski solarni kolektor oštećen usred udara grada ili pada grane, pojedinačna tuba se može zameniti. Ukoliko se pločasti solarni kolektor ošteti, mora se ceo zameniti.
Otpornost na kamenac	dobra	loša	Zbog malog prečnika bakarnih cevi koje se koriste u pločastim solarnim kolektorima, kamenac može lakse blokirati ove cevi nego u vakumskim solarnim kolektorima koji koriste cevi većih prečnika.