TOPLOTNA KONVERZIJA SOLARNE ENERGIJE

Solarne termalne elektrane Slika 1: a) Parabolično korito; b) Centralni prijemnik / solarni toranj; c) Parabolična posuda

Parabolično korito Slika 2: Solarna termalna elektrana koja koristi princip paraboličnog korita

Slika 3: Principijelna {ema solarne elektrane sa paraboličnim koritastim koncentratorima

Centralni prijemnik ili solarni toranj Slika 3: Solarna termalna elektrana koja koristi princip centralnog prijemnika

Slika 4: Parabolična solarna posuda Parabolična posuda Slika 4: Parabolična solarna posuda

Solarni sistemi za grejanje i pripremu potrošne tople vode Slika 5: Solarni sistem za pripremu potrošne tople vode

Solarni kolektori solarni kolektor ili prijemnik (izmenjivač toplote) osnovni delovi - prozirni poklopac (veliki koeficijent transmisije τ) - prijemnik toplote (veliki koeficijent apsorpcije α) tipovi solarnih kolektora - pločasti - cevni (vakuumski) - koncentrirajući

Slika 6: Ravni (pločasti) solarni kolektor pločasti kolektori Slika 6: Ravni (pločasti) solarni kolektor

- energija akumulisana u kolektoru τ – koeficijent transmisije (prozirnosti) α – koeficijent apsorpcije Ic – insolacija na kolektor [Wh/m2] Aa – aperturna (efektivna) površina kolektora [m2] - toplotni gubici usled odvođenja toplote sa površine kolektora U – koeficijent odvođenja toplote sa površine kolektora [J/Km2] T – temperatura prijemnika u kućištu (30-800C) Tamb – temperatura ambijenta Ac – površina kolektora [m2]

- toplotni gubici usled radijacije ε – koeficijent zračenja kolektora σ – Stefan-Bolcmanova konstanta [J/K] - korisna akumulisana energija - trenutna vrednost koeficijenta efikasnosti (η=0.15-0.8) - koeficijent efikasnosti tokom perioda (t1, t2)

Slika 6: Cevni (vakuumski) solarni kolektor cevni (vakuumski) kolektori Slika 6: Cevni (vakuumski) solarni kolektor - bolje karakteristike, minimizuju se toplotni gubici - radne temperature u opsegu 77-1700C - stepen efikasnosti η=0.7-0.85

solarni koncentratori - stepen koncentracije C>1 Aa – aperturna (efektivna) površina kolektora Ar – površina apsorbera Ir – insolacija na apsorberu Ic – insolacija na aperturnoj površini kolektora Cmax= 215-46000 Tmax= 1600-58000C - parabolično-koritasti, parabolično-tanjirasti, sa Fresnelovim sočivima, sa prizmatičnim sočivima i heliostati

PV/T sistemi proizvodnja toplotne i električne energije u istoj kolektorskoj jedinici u slučaju da je potrebna i električna i toplotna energija, PV/T sistem je efikasniji i ekonomičniji u odnosu na sistem zasebnih PV i termalnih kolektora veći koeficijent efikasnosnosti u proizvodnji električne energije efikasnija iskorišćenost krovne ili druge površine na koju je instaliran PV/T sistem

PV/T vazdušni kolektor sloj stakla - mala refleksija, visoka optička transmitivnost, vodootpornost i mehanička otpornost PV modul kao apsorber toplote sloj etil vinil acetata (EVA) - visoke radne temperature, vodootpornost, otpornost na UV zračenje i niske temperature sloj od tedlara - tanak film polivinil fluorida, otporan na vlagu, isparavanja i hemijske agresore iz vazduha Slika 1. PV/T vazdušni kolektor sa jednim prolazom vazduha, tipa staklo-PV-tedlar

Konstrukcije PV/T kolektora

Analiza proizvodnje električne energije na osnovu mernih podataka Slika 11. Električna efikasnost PV i PV/T sistema Slika 12. Ukupni koeficijent efikasnosti PV/T sistema

Pasivna primena solarne energije Zasniva se na primeni posebno izvedenih građevinskih elemenata i materijala u cilju optimalnoh iskorišćenja sunčevog zračenja za zagrevanje stambenih i poslovnih zgrada - geometrijski oblik i veličina zgrade - toplotni kapacitet zidova - toplotna izolacija zgrade - zastakljenost - zaštitia od vetra, kiše, vlage i od Sunca leti

Slika 7: Direktno grejanje prostorija solarnom energijom principi pasivne primene solarne energije Slika 7: Direktno grejanje prostorija solarnom energijom

Slika 8: Indirektno grejanje prostorija solarnom energijom (Trombe-ov zid)

Tabela 1: Principi energetske efikasnosti savremenih pasivnih objekata (E≤120 kWh/m2/god) Kompaktna forma i dobra izolacija objekta Komponente dobre izolacije objekta obezbeđuju da koeficijent odvođenja toplote (U-faktor) bude manji od 0.15 W/(m²K) Južna orijentacija objekta Pasivno korišćenje solarne energije je značajan faktor pri projektovanju pasivnih kuća Energetski efikasno zastakljivanje prozora Prozori (kombinacija stakla i rama) treba da imaju koeficijent odvođenja toplote (U-faktor) koji ne prelazi 0.8 W/(m2K), sa koeficijentom efiksanosti korišćenja solarne energije od oko 50 % Dobra vazdušna zaptivenost objekta Curenje vazduha kroz spojeve mora biti manje od 0.6 puta zapremina vazduha u objektu na sat Pasivno predgrevanje svežeg vazduha Svež vazduh se dovodi podzemnim ventilacionim cevima koje razmenjuju toplotu sa zemljom. Na ovaj način se svež vazduh predgeva na temperaturu iznad 50C, čak i u hladnim zimskim danima. Efikasna rekuperacija toplote iz otpadnog vazduha korišćenjem izmenjivača toplote Najveći deo toplote otpadnog vazduha se prenosi dolazećem svežem vazduhu (koeficijent rekuperacije je preko 80%) Obezbeđivanje tople vode korišćenjem obnovljivih izvora energije Solarni kolektori i toplotne pumpe obezbeđuju energiju za zagrevanje vode. Korišćenje kućnih aparata sa malom potrošnjom električne energije Potrebno je koristiti frižidere, šporete, lampe, veš-mašine i druge aparate koji imaju malu porošnju električne energije

Slika 9: Atlas srednje 12-časovne snage Sunčevog zračenja na teritoriji Srbije za tri letnja meseca

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Subotica 1,30 2,10 3,45 5,00 6,15 6,25 6,35 5,85 4,30 2,85 1,40 1,15 Beograd 2,20 3,35 4,85 6,00 6,45 6,75 4,65 3,05 1,60 Kragujevac 1,50 2,40 4,80 6,10 5,90 3,30 1,70 Niš 1,75 2,60 6,70 5,35 1,85 Priština 2,90 3,70 5,25 6,30 6,60 6,95 5,10 1,90 Slika 10: Srednje dnevne energije Sunčevog zračenja na horizontalnu površinu u kWh/(m2 dan)