Solárna energia

Slnečná energia je jednou z najdostupnejších a najčistejších foriem obnoviteľnej energie ktorú môžeme dnes získať zo slnka, Jej využívanie nemá žiadny negatívny dopad na životné prostredie. Existuje už mnoho princípov premeny slnečnej energie na inú formu energie, najčastejšie je to premena slnečnej energie na elektrickú energiu alebo tepelnú energiu. Elektrická energia zo slnečnej energie môže byť vyrobená priamym alebo nepriamym spôsobom. Priama premena slnečnej energie na elektrickú energiu sa odohráva vo fotovoltaických článkoch pomocou fotovoltaického javu. Premena na tepelnú energiu prebieha najčastejšie v solárnych paneloch.

Výroba elektriny zo slnečnej energie

Priamou premenou slnečnej energie na elektrickú energiu a zaoberá fotovoltika. Tento proces prebieha vo fotovoltických článkoch.

Fotovoltické zariadenia predstavujú jednoduchý a elegantný spôsob, ako premeniť slnečné žiarenie na elektrinu. Pracujú na princípe fotoelektrického javu: častice svetla – fotóny – dopadajú na článok svojou energiou z neho “vyrážajú” elektróny. Polovodičová štruktúra článku potom usporiada pohyb elektrónov na využiteľný jednosmerný elektrický prúd. S rovnakými základnými stavebnými prvkami – solárnymi článkami – je možné realizovať aplikácie s nepatrným výkonom (napájanie kalkulačky) až po elektrárne s výkonmi MW.

Typy fotovoltických systémov:

Samostatné (ostrovné) systémy – off grid

Off grid systémy sa delia na systémy s priamym napojením, hybridné systémy alebo systémy s akumuláciou elektrickej energie.

Systémy s priamym napojením

Ide o jednoduché prepojenie fotovoltického panelu a spotrebiča, kde spotrebič funguje iba počas doby dostatočnej intenzity slnečného žiarenia. Využíva sa napríklad na nabíjanie akumulátorov malých prístrojov, čerpanie vody na zavlažovanie, napájanie ventilátorov.

Hybridné ostrovné systémy

Používajú sa tam, kde je nutná celoročná prevádzka a kde je občas používané zariadenie s vysokým príkonom. V zimných mesiacoch je možné získať z fotovoltického zdroja podstatne menej elektrickej energie než v letných mesiacoch. Preto je nutné tieto systémy navrhovať na zimnú prevádzka, čo má za následok zvýšenie inštalovaného výkonu systému a podstatné zvýšenie prvotných nákladov. Výhodnejšou alternatívou preto je rozšírenie systému doplnkovým zdrojom elektriny, ktorý pokryje potrebu elektrickej energie v obdobiach s nedostatočným slnečným svitom a pri prevoze zariadení s vysokým príkonom. Takým zdrojom môže byť veterná elektráreň, elektrocentrála, kogeneračná jednotka a pod.

Systémy s akumuláciou elektrickej energie

Používajú sa tam, kde potreba elektriny nastáva i v dobe bez slnečného žiarenia. Z týchto dôvodov majú tieto ostrovné systémy špeciálne akumulátorové batérie, konštruované pre pomalé nabíjanie i vybíjanie. Optimálne nabíjanie a vybíjanie akumulátorov je zaistené regulátorom dobíjania. K ostrovnému systému je možné pripojiť spotrebiče napájané jednosmerným prúdom (napätie systému býva spravidla 12 alebo 24 V) a bežné sieťové spotrebiče 230 V/~50 Hz napájané cez striedač napätia.

Off grid systém nainštalovaný na Téryho chate vo Vysokých Tatrách

Off grid systém nainštalovaný v Aquacity Park v Poprade

Systémy pripojené k energetickej sieti – on grid

Systémy on-grid fungujú celkom automaticky vďaka mikroprocesorovému riadeniu sieťového striedača, ktorý premení jednosmerný prúd z panelov na striedavý, na ktorý sú spotrebiče v domácnosti konštruované. Pripojenie k sieti podlieha schvaľovaciemu riadeniu pri rozvodných závodoch, pričom je nutné dodržať dané technické parametre.

Výroba tepelnej energie zo solárnej energie

Solárny kolektor je v súčasnosti najvyužívanejšou technológiou pri premene slnečnej energie na energiu tepelnú. Slnečné teplo je tu ohrievané na čiernom povrchu kolektora, ktorý následné ohrieva vodu a ukladá ju v zásobníkoch respektíve ju distribuuje podľa potreby.

Využitie solárnych kolektorov má široké využitie ako v súkromnom sektore , tak aj v domácnostiach:

• prípravu teplej vody v domácnostiach, priemysle a komerčných budovách,
• ohrev vody pre bazény celoročne,
• vykurovanie priestorov (budovy, skleníky, sauny),
• sušenie rastlín.

Slnečná pec

Slnečná pec je zariadenie, ktoré pracuje na princípe sústredenia slnečnej energie pomocou sústavy zrkadiel do jedného bodu. Teplota, ktorú je možno takýmto spôsobom dosiahnuť je okolo 3 000 °C. Takáto pec má široké možnosti využitia, ako napríklad tavenie ocele, výroba elektrickej energie alebo produkciu vodíkového paliva. Tento spôsob využitia nemá v súčasnosti veľký úspech a to z dôvodu závislosti na stabilite počasia.

Slnečný varič

Slnečný varič s parabolickým reflektorom je v princípe slnečná pec v menšom prevedení a je ju možné využiť na bežné varenie v miestach s nedostatočnou dostupnosťou palív.