Ing. Ladislav Hvizdák, PhD.

Zem a zemské zdroje
Slnečná energia

Slnečná energia - Slnko



Slnko (hviezda) je trvalým a hlavným

zdrojom energie žiarenia v slnečnej sústave.



Vek Slnka cca 5 miliárd rokov, existencia

ešte cca 5 miliárd rokov



Vzdialenosť Slnka od Zeme je 150 mil. km



Lúče (papršleky) prekonajú túto vzdialenosť

za cca 8 minút



Hmotnosť 2x1030 kg, priemer 1,39x106 km



Zloženie: 75 % atomárny vodík, 23 %

hélium, 2 % ostatné prvky

Slnečná energia



100 % = 174 000 TW = 174 x 1015 W



31,0 % odraz od povrchu atmosféry



17,4 % pohltí atmosféra, vracia sa ako teplo do
vesmíru



4,2 % sa odrazí od povrchu Zeme



14,4 % dopadá na povrch kontinentov



33,0 % dopadá na povrch oceánov, morí a vôd

Slnečná energia – Druhy
slnečného žiarenia



priame slnečné
žiarenie



rozptýlené
(difúzne) žiarenie



žiarenie odrazené
(reflexné) od
zemského povrchu
a iných objektov.

Slnečná energia – Druhy premien
slnečného žiarenia



Fotoelektrická konverzia – Fotovoltaika
Priama premena kinetickej energie fotónov na elektrickú
energiu



Fotochemická konverzia - Fotosyntéza
Premena slnečného žiarenia na energiu chemickú, energiu
väzieb molekúl chemických zlúčenín



Fototermálna konverzia – Tepelná e.
Priama premena slnečného žiarenia na energiu tepelnú. Je
to najjednoduchšia, technicky aj ekonomicky najľahšie
realizovateľná forma konverzie slnečného žiarenia.

Slnečná energia – Slnečná konštanta



Slnečná konštanta je tok slnečnej energie
prechádzajúci plochou 1 m², kolmou na
smer lúčov, za 1 s v strednej vzdialenosti
Zeme od Slnka. Napriek názvu však táto
hodnota nie je konštantná a mení sa v
závislosti od slnečnej aktivity. Jej zmeny
nemajú vplyv na momentálne počasie, ale
ovplyvňujú dlhodobé zmeny podnebia. Jej
hodnota je

k = 1,366.10³ J.m−2.s−1

Základné spôsoby využitia
slnečnej energie



Pasívna slnečná architektúra



Aktívne slnečné systémy



Fotovoltaické články

Pasívna slnečná architektúra

Energiu slnečného žiarenia pre účely vykurovania je
možné zachytávať stavbou samotnou = pasívne
využívanie slnečnej energie.
Základným prvkom pasívnej slnečnej architektúry je
zasklená plocha na maximálne oslnenej južnej strane
budovy, ktorá slúži na zachytávanie energie slnečného
žiarenia.

Aktívne slnečné systémy

Aktívne solárne systémy sa odlišujú od pasívnych tým, že

k využívaniu energie slnečného žiarenia nedochádza

priamo, ale prostredníctvom buď fotovoltických článkov

premieňajúcich slnečné žiarenie na elektrinu, alebo

slnečných kolektorov a absorbérov, ktoré pohlcujú

slnečné žiarenie a premieňajú ho na teplo. Aplikácie

použitia sú



Príprava teplej úžitkovej vody



Ohrev vody v bazénoch



Vykurovanie resp. predohrev



Výroba elektrickej energie

Aktívne slnečné systémy

Stupeň koncentrácie energetického toku dopadajúceho na

aktívny povrch solárneho zariadenia vyjadruje mieru

zahustenia dopadajúceho slnečného žiarenia. Technické

zariadenia na koncentráciu žiarenia sú napríklad

parabolické zrkadlá, konkávne šošovky alebo rovinné

zrkadlá nasmerované do jedného bodu.

Aktívne systémy využívajúce
fototermálnu konverziu



Rozdelenie podľa stupňa koncentrácie
dopadajúceho slnečného žiarenia a
použitia

A.) So stupňom koncentrácie 1

Zariadenia s plochými
slnečnými kolektoromi

Aktívne systémy využívajúce
fototermálnu konverziu



Rozdelenie podľa stupňa koncentrácie
dopadajúceho slnečného žiarenia a
použitia

B.) Koncentračné zariadenia

Zariadenia so st. koncentrácie 2 - 40 s
cylindricko – parabolickými odrazovými
plochami.Zariadenia
so st.koncentr.100 - 10000
na výrobu elekt.energie

Aktívne slnečné systémy

Nasledujúce rozdelenie vychádza z množstva

vyrobenej energie.



Nízkoteplotné kolektory schopné vyrobiť
300-400 kWh/m2 za rok : sú kolektory z
plastických hmôt ,odolné voči ultrafialovému
žiareniu s pracovnými teplotami od 15 do 30
stupňov Celzia.



Použitie

: vyhrievanie bazénov

Výhoda

: nízka cena

Nevýhoda

: krátka životnosť

Aktívne slnečné systémy



Strednoteplotné kolektory schopné vyrobiť
400-500 kWh/m2 za rok: sú štandardné
kolektory s kovovým absorbérom ,
priesvitným pokrytím a teplelnou izoláciou .
Kolektory zohrievajú vodu až na 60 st.
Celzia.



Použitie : príprava teplej úžitkovej vody.

Aktívne slnečné systémy



Vysokoteplotné kolektory schopné vyrobiť
500-600 kWh/m2 za rok : sú kolektory s
vákuovými trubkami s vysokocitlivým
kovovým absorbérom zohrievajúce vodu až
na 150 stupňov Celzia.



Použitie

: príprava teplej a horúcej vody

Výhoda

: teplo je vhodné aj pre

technologické procesy v priemysle
Nevýhoda : vysoká cena

Slnečná energia – (Plochý)
Solárny kolektor

Slnečná energia – (Plochý)
Solárny kolektor



Vaňa kolektora



Tepelná izolácia



Potrubie rozvodu teplonosnej kvapaliny



Absorpčná plocha



Tepelná izolácia



Gumové tesnenie



Zasklievací rám

Fotovoltaika



Alexandre Edmond Becquerel objavil
fotovoltaický efekt už v roku 1839.
Éra fotovoltaiky ako zdroja elektrickej
energie sa začala až o 115 rokov
neskôr.



Delenie Si fotovoltaických čl.:

Monokryštalické,
Polykryštalické,
Amorfné

Ďakujem za pozornosť