Energia słoneczna

OZE PODR > Rodzaje OZE > Energia słoneczna


Energia słoneczna

Energia słoneczna to inaczej promieniowanie elektromagnetyczne Słońca, które dociera do powierzchni Ziemi. Jest potrzebne do życia i wszystkich procesów zachodzących na naszej planecie. Dzięki rozwojowi technologii, przede wszystkim w obszarze energetyki, stała się jednym z najważniejszych odnawialnych źródeł energii. Wykorzystuje się ją przede wszystkim do wytwarzania prądu (fotowoltaika), a także ciepła (kolektory słoneczne). Dodatkowo w procesie tym nie dochodzi do zużycia paliw kopalnych. To przyjazne dla środowiska źródło energii – podczas wytwarzania prądu i ciepła z promieni słonecznych nie dochodzi do emisji spalin. Prawidłowo zaprojektowane i zamontowane kolektory słoneczne lub panele fotowoltaiczne są w zasadzie bezobsługowe i bezawaryjne.
W ciągu 1 sekundy Słońce produkuje taką ilość energii, jaka wystarczyłaby nam przez kolejnych 500 tysięcy lat.
Energia słoneczna wywodzi się z reakcji fuzji jądrowych zachodzących we wnętrzu Słońca. Dociera do Ziemi pod postacią promieniowania słonecznego. Słońce ma ogromny potencjał energetyczny. Wytwarza energię o mocy około 3,9×1020 MW. Mimo iż dochodzi do nas zaledwie jej część, to i tak jest to nieporównywalnie więcej niż suma energii wytwarzanej na Ziemi.
Energię słoneczną można wykorzystywać na kilka sposobów:
  • do produkcji energii elektrycznej,
  • do wytwarzania energii cieplnej, 
  • do pozyskania energii chemicznej w procesie fotosyntezy.
Energia słoneczna jest łatwo dostępna, jednak ilość promieniowania słonecznego nie jest taka sama na całej powierzchni Ziemi. Zależy m.in. od położenia geograficznego, pory roku oraz pory dnia.
Promieniowanie słoneczne, które dociera do powierzchni Ziemi, można pogrupować na takie kategorie jak:
  • promieniowanie całkowite – to suma promieniowania słonecznego bezpośredniego
    i rozproszonego,
  • promieniowanie bezpośrednie – pada wprost z tarczy słonecznej; dociera do Ziemi
    w postaci promieni równoległych,
  • promieniowanie słoneczne rozproszone – emitowane przez atmosferę.


Rodzaje kolektorów słonecznych

Kolektory słoneczne są nieco prostsze w budowie niż panele fotowoltaiczne. Absorber pobiera promieniowanie słoneczne i zamienia je w energię cieplną. Ciepło jest następnie przekazywane do niezamarzającego płynu przepływającego przez system rur znajdujących się w panelach solarnych. Trafia on do zasobnika i oddaje swoją energię wodzie użytkowej lub systemowi grzewczemu. Schłodzony płyn wraca do kolektora, a proces rozpoczyna się na nowo.
Najbardziej zaawansowaną, dostępną na rynku technologią są tubowe kolektory próżniowe. Układ składa się z kilku lub kilkunastu szklanych rur próżniowych. W każdą z nich wbudowany jest absorber z mniejszą rurką, w nim – ciecz, czyli czynnik przejmujący energię. Próżnia jest dobrym izolatorem i gwarantuje minimalne straty ciepła z absorbera do otoczenia.
Dostępne są także kolektory powietrzne. Powietrze cyrkulujące wewnątrz układu przejmuje energię cieplną z absorbera i przekazuje je dalej. Nie ma problemu zamarzania czy wrzenia, jak zdarza się w przypadku kolektorów cieczowych. Oprócz tego taka instalacja jest mniej zagrożona korozją. Minusem są jednak dość duże koszty budowy systemu wykorzystującego powietrze i przekazującego ciepło z energii słonecznej. 
Energia słoneczna to źródło o ogromnym potencjale. Po pierwsze, można ją bezpośrednio przekonwertować w różne formy energii, zarówno elektryczną, jak i energię cieplną. Ponadto w procesie nie dochodzi do zużycia paliw kopalnych. To przyjazne dla środowiska źródło energii – podczas wytwarzania prądu i ciepła z promieni słonecznych nie dochodzi do emisji spalin. Po trzecie, technologia jest bardzo praktyczna. Prawidłowo zaprojektowane
i zamontowane kolektory słoneczne lub panele fotowoltaiczne są w zasadzie bezobsługowe
i bezawaryjne.
Wydajność instalacji zależna jest od pory dnia, roku oraz od warunków pogodowych. Mimo to produkują ciepło i prąd nawet w deszczowy, pochmurny dzień, jak również w sezonie zimowym. Instalacja przestaje pracować jedynie po zmierzchu.
Ponadto na wydajność systemu wpływa również lokalizacja. Do powierzchni Polski w ciągu roku dociera średnio 993,5 kWh/m2.
Z kolei konwersja energii słonecznej na energię elektryczną (fotowoltaika), uważana jest za jedno z najbardziej obiecujących i przyjaznych środowisku źródeł energii. Istnieją też rozwiązania pozwalające na przekształcanie energii słonecznej na prąd elektryczny
w elektrowniach termosłonecznych, jednak w szerokości geograficznej, w jakiej leży Polska, są one obecnie nieefektywne. Obecnie, dzięki funduszom wspierającym OZE w Polsce, sektor fotowoltaiki szybko się rozwija. Fotowoltaika ma większy zasięg, wykraczający poza gospodarstwa domowe i spółdzielnie mieszkaniowe. Budowane są farmy fotowoltaiczne, zajmujące często nawet kilka hektarów grun­tu. W tej sytuacji należy zwrócić uwagę na zgodność z miejscowymi planami zagospodaro­wania przestrzennego i możliwość wyłączenia terenu z rolniczego użytkowania. Fotowoltaika składa się przede wszystkim z modułów fotowoltaicznych i inwertera (falownik). Moduł fotowoltaiczny (panel fotowoltaiczny) zbudowany jest z połączonych szeregowo, zabezpieczonych i umieszczonych w obudowie ogniw fotowoltaicznych wytwarzanych z mono lub polikrystalicznego krzemu, który dzięki efektowi fotoelektrycznemu przekształca energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną w postaci prądu stałego. Dzięki pracy inwertera prąd stały przekształcany jest na prąd przemienny taki jaki jest w gniazdkach. Tak wyprodukowany prąd może być używany na bieżąco oraz rozliczany ze sprzedawcą energii elektrycznej.