O sončni energiji
Sončno energijo lahko spremenimo v nam uporabne oblike energije na štiri načine:
- za neposredno ogrevanje stavb ali vode (preko sončnih žarkov),
- za proizvodnjo električne energije (npr. fotonapetostna pretvorba),
- za pridelavo biomase, ki poteka s fotosintezo (drevesa, bakterije, alge, koruza, soja itd.), in
- za rast rastlin, ki so hrana človeku in drugim živalim.
Med napravami, s katerimi izkoriščamo sončno energijo za zadovoljevanje svojih potreb, so:
- sončne celice, s pomočjo katerih proizvajamo elektriko (fotovoltaika),
- sončni kolektorji, s pomočjo katerih grejemo vodo (sanitarna voda in voda za ogrevanje), in
- sončni koncentratorski sistemi za proizvodnjo elektrike preko toplotne energije (sonce segreva in uparja vodo, ta poganja turbino, ki v povezavi z generatorjem proizvaja električno energijo).
Kako deluje sončna elektrarna?
FOTONAPETOSTNA SONČNA ELEKTRARNA
Fotonapetostna (tudi fotovoltaična) tehnologija nam omogoča neposredno pretvarjanje sončne svetlobe (sevanja) v električno energijo. Proces poteka z uporabo polprevodniških materialov (npr. silicija). Ko v sončni celici na spoj dveh tipov polprevodnikov pade svetloba, se ustvarjajo pari elektron-vrzel. Ti se nato pod vplivom vgrajenega električnega polja ločijo in zaradi ločitve naboja na priključnih sponkah sončne celice nastane električna napetost, ki poganja električni tok.
Tipične sončne elektrarne imajo približno 10-odstotni izkoristek, dražje pa tudi do 20-odstotnega.
TERMALNA SONČNA ELEKTRARNA
Sončne termalne elektrarne proizvajajo elektriko tako, da koncentrirajo sončno svetlobo (sevanje) v neko snov, na primer vodo, ki se upari, ali plin, ki doseže visoko temperaturo. Ta para ali plin potem poganja turbino, turbina pa žene generator, ki proizvaja električno energijo.
To je oblika klasične termoelektrarne, ki namesto kurišča kot vir toplote izkorišča sončno energijo.
Pomen sončne energije
PODATKI ZA SLOVENIJO:
Skupna moč fotonapetostnih elektrarn: 255 MW
Število sončnih elektrarn (na dan 2. 4. 2014): 3336
Proizvodnja elektrike iz sončne energije za leto 2012: 163 GWh (približno 1 % celotne proizvodnje EE v SLO v letu 2012)
(Vir: Statistični urad)
Prednosti in slabosti sončne energije
PREDNOSTI
- med obratovanjem fotonapetostnih elektrarn ni izpustov toplogrednih plinov;
- nizki obratovalni stroški;
- tiho delovanje naprav;
- uporaba sončnih celic za manjše elektronske naprave je možna povsod, četudi v bližini ni električnih omrežij (uporaba v pomorstvu, na plovilih, pri aktivnostih v naravi, na odmaknjenih lokacijah itd.)
SLABOSTI
- nestanovitnost vira: proizvodnja je odvisna od sončnega obsevanja, ne od trenutnih potreb, zato so potrebni še dodatni zanesljivi viri za pokrivanje razlike in stabilizacijo elektroenergetskega sistema (hidro, termo, jedrske elektrarne);
- nizka razpoložljivost: predvsem na območjih z malo sončnih dni ne zagotavlja zanesljive oskrbe z električno energijo iz tega vira;
- visoki začetni stroški;
- sončne elektrarne pogosto bistveno vplivajo na vizualno podobo okolja – tudi zaradi velike površine, ki jo zavzemajo (na instaliran kW);
- možnost povzročitve požarov na mestih, kjer se nahajajo paneli;
- trenutno je zaradi subvencij OVE (za sončne vire) račun za elektriko v gospodinjstvih višji, kot bi bil v primeru manjšega števila instaliranih sončnih elektrarn.
… lahko običajna sončna celica proizvede okoli 14 mW (milivatov) električne energije? To je dovolj za delovanje majhne elektronske napravice, kot je žepno računalo.
… temeljni zakoni fizike omejujejo izkoristek fotonapetostnih sistemov na največ 60 %? Tak izkoristek lahko dosežemo ob popolnem koncentriranju sevanja s pomočjo zrcal ali leč. Brez koncentratorjev je izkoristek omejen na 45 %. Komercialna fotonapetostna naprava z več kot 30-odstotnim izkoristkom bi bila zato nekaj izjemnega.
… bi s prekritjem celotne Sahare s sončnimi celicami dobili 40-krat več električne energije, kot je potrebuje ves svet? Težavo predstavlja prenos energije na velike razdalje.
… da je lahko prva sončna celica, ki jo je leta 1883 izdelal Charles Fritts, v električno energijo pretvorila le stotino vpadle svetlobne energije? Prvo sončno celico z obetavnim 6-odstotnim izkoristkom so leta 1954 na osnovi silicija v Bellovih laboratorijih razvili Chapin, Fuller in Pearson. Novejše sončne celice (ATF – angl. Advanced Thin Film, napredna tanka prevleka) imajo 25-odstotni izkoristek, kar pomeni, da v električno energijo pretvorijo četrtino vpadle svetlobne energije.
… temeljijo sončni kolektorji na stoletja starem principu, kjer sonce segreje tekočino v zaprti posodi oziroma sistemu? Sončna svetloba zagotavlja toplotno energijo, ki jo lahko uporabimo za ogrevanje prostorov – enostavno in pomembno z vidika učinkovite rabe energije, saj pripomore k zmanjšanju izpustov toplogrednih plinov.