Energia Sło
ń
ca
Andrzej Jurkiewicz
Energia Sło
ń
ca
Andrzej Jurkiewicz
Energia „za darmo”
Czy wiecie,
ż
e:
46% energii sło
ń
ca to fale o długo
ś
ci 0,35-
0,75
η
m a wi
ę
c
ś
wiatła widzialnego
47% energii to emisja w zakresie
ś
wiatła
„ciepłego” czyli podczerwonego
7% to ultrafiolet
Reszta (nieco ponad 0%) to pozostałe, do
pomini
ę
cia
Moc promieniowania Sło
ń
ca: 170*10^9 MW.
Jest to 1,5 * 10^15 MWh w ci
ą
gu roku.
Rocznie dla cywilizacji potrzebujemy:
300 * 10^9 MWh = 2 godziny „
ś
wiecenia” Sło
ń
ca
Ś
redni strumie
ń
energii słonecznej dostarczanej do
zewn
ę
trznej warstwy atmosfery i przeliczonej na 1m2
powierzchni Ziemi, wynosi:
1367 W/m2 nosi nazw
ę
stałej słonecznej
Od 1m do 3 km
Fale radiowe UKF, FM, AM
Od 1mm do 1m
Mikrofale
Od 780 nm do 1mm (10
6
nm)
Promieniowanie optyczne IR
(podczerwień) – 47%
promieniowania
Od 380 nm do 780 nm
Ś
wiatło widzialne
- 46% promieniowania
Od 100 nm do 380 nm
Promieniowanie optyczne UV
(ultrafiolet) – 7% promieniowania
od 10
-3
nm do 100 nm
Promieniowanie rentgenowskie
do 10
-3
nm
Promieniowanie gamma
Zasoby energii słonecznej w Polsce
W promieniowaniu s
W promieniowaniu s
ł
ł
onecznym docieraj
onecznym docieraj
ą
ą
cym do
cym do
powierzchni Ziemi wyr
powierzchni Ziemi wyr
ó
ó
ż
ż
nia si
nia si
ę
ę
trzy sk
trzy sk
ł
ł
adowe
adowe
promieniowania:
promieniowania:
•
•
bezpo
bezpo
ś
ś
rednie pochodzi od widocznej tarczy
rednie pochodzi od widocznej tarczy
s
s
ł
ł
onecznej,
onecznej,
•
•
rozproszone powstaje w wyniku wielokrotnego
rozproszone powstaje w wyniku wielokrotnego
za
za
ł
ł
amania na sk
amania na sk
ł
ł
adnikach atmosfery,
adnikach atmosfery,
•
•
odbite powstaje w skutek odbi
odbite powstaje w skutek odbi
ć
ć
od element
od element
ó
ó
w
w
krajobrazu i otoczenia.
krajobrazu i otoczenia.
Zasada działania kolektora słonecznego.
Kolektory s
Kolektory s
ł
ł
oneczne s
oneczne s
ł
ł
u
u
żą
żą
do odbioru energii
do odbioru energii
cieplnej promieniowania s
cieplnej promieniowania s
ł
ł
onecznego i
onecznego i
przekazywania jej poprzez tzw. czynnik grzewczy i
przekazywania jej poprzez tzw. czynnik grzewczy i
wymiennik ciep
wymiennik ciep
ł
ł
a znajduj
a znajduj
ą
ą
cy si
cy si
ę
ę
w zbiorniku
w zbiorniku
(bojlerze) do realizacji cel
(bojlerze) do realizacji cel
ó
ó
w u
w u
ż
ż
ytkowych, np.
ytkowych, np.
ogrzewania:
ogrzewania:
•
•
pomieszcze
pomieszcze
ń
ń
,
,
•
•
basen
basen
ó
ó
w k
w k
ą
ą
pielowych,
pielowych,
•
•
ciep
ciep
ł
ł
ej wody u
ej wody u
ż
ż
ytkowej.
ytkowej.
Pró
ż
niowy czy płaski
1500 zł/m2
2000 zł/m2
cena
Musi si
ę
nagrza
ć
Od razu
start
wspólne
rozdzielone
obiegi
Cała szyba
1 rura
naprawa
70%
85%
sprawno
ść
Wełna mineralna
pró
ż
nia
izolacja
Kolektor płaski
Kolektor pró
ż
niowy
Parametr
Zestaw na 4-6 osób (10.000 zł)
• Pró
ż
niowe kolektory
słoneczne rurowe
(30rur),
• Sterownik solarny
• Zbiorniki 300 litrów z
podwójn
ą
w
ęż
ownic
ą
i
grzałk
ą
elektryczn
ą
1,5
kW,
• Płyn solarny na bazie
glikolu propylenowego
około 20 litrów
Typowy kolektor słoneczny do przygotowania
ciepłej wody u
ż
ytkowej
1
3
2
4
6
7
5
8
Efektywno
ść
kolektora słonecznego
•
•
wysoki wsp
wysoki wsp
ó
ó
ł
ł
czynnik absorpcji kr
czynnik absorpcji kr
ó
ó
tkofalowego
tkofalowego
promieniowania s
promieniowania s
ł
ł
onecznego
onecznego
λ
λ
= ok. 0,95
= ok. 0,95
•
•
wsp
wsp
ó
ó
ł
ł
czynnik emisji, kt
czynnik emisji, kt
ó
ó
ry w jak najmniejszy
ry w jak najmniejszy
np
np
.
.
ε
ε
= 0,1.
= 0,1.
•
•
sprawno
sprawno
ść
ść
kolektor
kolektor
ó
ó
w mo
w mo
ż
ż
e si
e si
ę
ę
ga
ga
ć
ć
nawet 85 %
nawet 85 %
ale r
ale r
ó
ó
wnie dobrze mo
wnie dobrze mo
ż
ż
e wynosi
e wynosi
ć
ć
10%
10%
(
(
ś
ś
redniorocznie ok. 50%)
redniorocznie ok. 50%)
Zalety kolektora słonecznego:
•
•
og
og
ó
ó
lnodost
lnodost
ę
ę
pna energia s
pna energia s
ł
ł
oneczna
oneczna
•
•
nieszkodliwy dla
nieszkodliwy dla
ś
ś
rodowiska naturalnego
rodowiska naturalnego
•
•
wysoka sprawno
wysoka sprawno
ść
ść
energetyczna
energetyczna
•
•
oszcz
oszcz
ę
ę
dno
dno
ść
ść
tradycyjnych no
tradycyjnych no
ś
ś
nik
nik
ó
ó
w energii, dla potrzeb ciep
w energii, dla potrzeb ciep
ł
ł
ej
ej
wody u
wody u
ż
ż
ytkowej rz
ytkowej rz
ę
ę
du 65% w skali roku
du 65% w skali roku
•
•
oszcz
oszcz
ę
ę
dno
dno
ść
ść
przy podgrzewaniu wody w otwartym basenie
przy podgrzewaniu wody w otwartym basenie
k
k
ą
ą
pielowym rz
pielowym rz
ę
ę
du 90% w okresie letnim, powoduj
du 90% w okresie letnim, powoduj
ą
ą
cym wyd
cym wyd
ł
ł
u
u
ż
ż
enie
enie
okresu u
okresu u
ż
ż
ytkowania basenu o ok. 4 miesi
ytkowania basenu o ok. 4 miesi
ą
ą
ce
ce
•
•
niewielkie zu
niewielkie zu
ż
ż
ycie pr
ycie pr
ą
ą
du przez uk
du przez uk
ł
ł
ad regulacyjno
ad regulacyjno
-
-
zabezpieczaj
zabezpieczaj
ą
ą
cy
cy
•
•
automatyczna regulacja bez ingerencji cz
automatyczna regulacja bez ingerencji cz
ł
ł
owiek
owiek
•
•
zwi
zwi
ę
ę
kszenie sprawno
kszenie sprawno
ś
ś
ci poprzez ewentualne zastosowanie
ci poprzez ewentualne zastosowanie
obrotowej konstrukcji kolektora
obrotowej konstrukcji kolektora
•
mo
mo
ż
ż
liwo
liwo
ść
ść
najefektywniejszego wykorzystania
najefektywniejszego wykorzystania
w miesi
w miesi
ą
ą
cach kwiecie
cach kwiecie
ń
ń
-
-
wrzesie
wrzesie
ń
ń
•
•
ni
ni
ż
ż
sza temperatura wody w miesi
sza temperatura wody w miesi
ą
ą
cach
cach
pa
pa
ź
ź
dziernik
dziernik
-
-
marzec oraz podczas dni
marzec oraz podczas dni
pochmurnych
pochmurnych
•
•
stosunkowo wysokie koszty inwestycji
stosunkowo wysokie koszty inwestycji
Wady kolektora słonecznego
Dane charaktrystyczne
• Wydajno
ść
cieplna – MJ/m2 (kWh/m2)
(roczna, miesi
ę
czna, dobowa)
- Stopie
ń
pokrycia zapotrzebowania (SPZ)
% osi
ą
gni
ę
tych oszcz
ę
dno
ś
ci
- Sprawno
ść
konwersji energii słonecznej w
energi
ę
ciepln
ą
- Pow. kolektora/obj. zbiornika (m2/dm3)
Cwu 40 czy 55 (5m2)
500 do 560 kWh/m2
69%
30
47
62
90
99
95
98
96
86
74
56
12
10,1GJ
302
428
612
1071
1207
1005
998
1249
1182
1110
684
213
S
XII
XI
X
IX
VIII
VII
VI
V
IV
III
II
I