Elektrotehnika

Solarni sistemi

Sadraj1. UVOD..2 2. SOLARNE ELEKTRANE...3 2.1. Koritasti sistem..5 2.2. Sistemi solarnih tornjeva 8 Tanjirasti solarni sistem(sferni).....9 3. SOLARNI KOLEKTOR.....11 4.SOLARNA ENERGIJA..13 5.GREJANJE POTRONE VODE....17 6. ZAGREVANJE KUA POMOU VAZDUNIH KOLEKTORA......197. SOLARNA ZRENJANINU....24 ENERGIJA U

2.3.

8. ZAKLJUAK...26 LITERATURA...27

1

Elektrotehnika

Solarni sistemi

1. UvodSunce,neiscrpni generator energije i ivota,izvor je gotovo sveraspoloive energije na naoj planeti i kada govorimo o obnovljivim izvorima energije,nezaobilazno je govoriti o neiscrpnoj energiji veitog generatora-Sunca. Poetak 21.veka,zahvaljujui ljudskom faktoru i novim tehnologijama,obeleen je epohalno snanom ekspanzijom korienja suneve/solarne energije,kroz vidove novih tehnolokih dostignua primenjenih u proizvodnji i projektovanju solarne tehnike. Srbija,zahvaljujui svom geografskom poloaju,ima vie sunanih sati godinje nego u veini evropskih zemalja i pratei statistiku,broj sunanih dana i u toku zime se iz godine u godinu sve vie poveava. Ovaj statistiki podatak nagovetava blagi ulazak mediteranske klime na naim prostorima,stiui sve vee i vee uslove korienja solarne energije za solarno grejanje kua,sanitarne vode i bazena.

2

Elektrotehnika

Solarni sistemi

2. Solarne elektraneOno to bi moglo da postane deo prie sa poetka ovog teksta jesu solarne elektrane u kojima se vri posredna konverzija energije Sunca u elektrinu energiju. To se postie primenom ogledala kojima se koncentrie energija Sunca na kolektor, kako bi se zagrejali radni mediji u njemu. Na taj nain postiu se temperature manje od 100 0C, tada se u izmenjivau toplote koristi freon, koji isparava i pokree turbinu. Tako se postiu znatno vee temperature, a usled toplote voda se pretvara u paru za pokretanje parne turbine. Najvea CRS elektrana u svetu je solarna elektrana Solar one u Kaliforniji, snage 10 mW. Trokovi izgradnje iznosili su 142 miliona dolara, to daje specifine investicije od 14.2 USD/W, to je oko 15 puta skuplje od klasinih elektrana. Ako se uzme u obzir da su to specijalne investicije vrne snage, dolazi se do zakljuka da je cena desetak puta via od cene klasine elektrane. Interesantan je podatak da 20 ekipa od po 20 ljudi neprekidno isti ogledala kako bi solarna elektrana mogla nesmetano da radi. Specifini utroak kljunih materijala (elik i beton) je 20 do 30 puta vei nego u sluaju termoelektrane. Ako bi se izraunala energija koja se mora utroiti za dobijanje materijala ugraenih u solarnu elektranu, dolazi se do zakljuka da je vreme vraanja energije pomenutih 15 godina. Veruje se da e forsiranje elektroautomobila dovesti do novih modela solarnih centrala, kao i njihovo snienje inicijalnih trokova. Nai solarni sistemi za podrku sistemu za centralno grejanje, mogu da pokriju od 30% do 40% potreba za energijom za grejanje tokom zime,kroz solarno grejanje kue. Pored ove utede, tokom godine se ovim sistemom moe pokriti 80% potreba za energijom za toplu sanirtarnu vodu. Solarni sistem za podrku grejanju ugraujemo tamo gde se uvodi:

etano grejanje na struju, centralno grejanje na vrsto gorivo ili gas, podno grejanje.

Pored uteda energije tokom zime, kombinovani solarni bojler, obezbeuje i zagrevanje vode za domainstvo, u prelaznom i letnjem periodu, za kupanja, kuhinju i ve mainu.

3

Elektrotehnika

Solarni sistemi

Princip radaSolarni kolektori smeteni na krovni pokriva, apsorbuju toplotu tokom sunanih sati.Apsorbovana toplota se pumpom prenosi i skladiti u veliki akumulacioni solarni bojler. Iz akumulacionog tanka, toplota se u druge prostorije prenosi kroz sistem za centralno grejanje. Solarni sistem je veoma pogodno reenje za podno grejanje. Kao osnovni izvor energije uz solarno grejanje moe se koristiti kotao na vsto gorivo, ilikotao na struju, odnosno kotao na gas. Znaajan uticaj na utede energije predstavlja dobra izolacija kue, odnosno zidova, krova i tavana. Standardni ekonomini sistem za solarno grejanje ine kotao za grejanje na struju, ili vrsto gorivo ili gas, akumulacioni solarni bojler, solarni kolektori i regulaciona stanica. Izbor sistema za grejanje standardni ekonomini sistem grejanja ine kotao za grejanje na struju, ili vrsto gorivo ili gas, akumulacioni solarni bojler, solarni kolektori i regulaciona stanica. Conseko d.o.o. Beograd nudi nekoliko potvrenih reenja nemake firme Sunset, uz pristupane cene za grejanje pomou solarne energije. Ova standardna reenja iroko su primenjena i potvrena u hladnijim delovima, pre svega u Nemakoj. Solarne elektrane proizvode elektrinu energiju pretvarajui Sunevu energiju u visokotemperaturnu toplotu, koristei pokretna ogledala, dok se toplota kanalie do konvencionalnih generatora. Elektrane se sastoje iz dva dela: 1.deo koji sakuplja solarnu energiju i pretvara je u toplotu i 2.deo koji pretvara toplotnu energiju u elektrinu. Solarne elektrane zasnovane na koncentraciji Suneve energije mogu ostvariti snagu od 10 kW do100MW u zavisnosti od aplikacije (izvedbe) i potreba. Neki sistemi koriste termalna skladita za vreme nonog i oblanog perioda. Ovakvi atributi, kao i efikasnost konverzije (pretvaranja) energije, ine solarna postrojenja atraktivnim izvorom obnovljive energije irom sveta.

4

Elektrotehnika

Solarni sistemi

Postoje tri vrste koncentrinih solarnih sistema: 1. Koritasti, 2. Solarni tornjevi i 3. Tanjirasti. Klasifikacija je izvedena po nainu sakupljanja solarne energije.

2.1.

Koritasti sistem

Suneva energija se koncentrie po paraboli koritastih reflektora (ogle-dala) na prijemnu cev koja prolazi kroz koritastu povrinu. Toplotna ener- gija prolazi kroz cev (radni medijum je ulje) i koristi se za proizvodnju elektrine energije u konvencionalnom parnom generatoru. Kolektorska polja sadre desetine paralelenih redova koritastih kolektora postavljenih po osi (liniji) sever jug. Ovakva konfiguracija omoguuje da se prati kretanje Sunca od istoka do zapada tokom dana i obezbeuje konstantnu fokusiranost Sunevih zraka na prijemne cevi. Individualni koritasti sistemi trenutno mogu da proizvedu oko 80 MW elektrine energije. Konstrukcija koritastih sistema moe da sadri i termalno skladite, postavljeno pored prenosnika toplote na njegovoj toploj fazi (toplom delu), to omoguuje generatoru nekoliko asova rada i posle zalaska Sunca. Trenutno, parabolini koritasti sistemi predstavljaju hibride (meovite sisteme), to znai da koriste sagorevanje fosilnih goriva za dogrevanje solarnog izlaza tokom perioda smanjenog Sunevog zraenja. Takoe, koritasti sistemi mogu biti integrisani sa postojeim termoelektranama.

5

Elektrotehnika

Solarni sistemi

Slika 1. Prikaz koritastog reflektora

Slika 2. Polje koritastih reflektora

Radni fluid se zagreva u prijemniku i koristi se za stvaranje pare koja se koristi u konvencijalnim turbinskim generatorima za proizvodnju elektrine energije. Ranije konstrukcije solarnih tornjeva koristile su paru kao radni fluid, dok se u sadanjim konstrukcijama

6

Elektrotehnika

Solarni sistemi

koristi rastop nitratne soli zbog boljeg prenosa toplote i skladinih karakteristika. Pojedinani komercijalni sistemi su u mogunosti da proizvedu od 50 do 200 MW elektrine energije.

Slika 3. ematski prikaz rada koncentrinih koritastih solarnih sistema

Koristi i mogunosti primeneKoristi i mogunosti primene Solarni tornjevi nude irok spektar distributivnih reenja energetskih potreba, naroito u najboljim uslovima eksploatacije. Kao i sve solarne tehnologije i oni koriste suneve zrake kao izvor i ne emituju gasove koji dovode do efekta zelene bate. Oni su jedinstveni meu solarnim sistemima po mogunosti efikasnog skladitenja solarne energije i isporuci elektrine energije u distributivnu mreu kada je to potrebno, nou ili u oblano vreme. Jedan solarni toranjski sistem snage 100MW koristi 1000 ha neplodne povrine i za 12 asova moe proizvesti i akumulirati elektrinu energiju koja podmiruje potrebe 50 000 domainstava. Status tehnologije solarnih tornjeva Tehnologija solarnih tornjeva uiva visok rejting najvie zbog dva postrojenja u SAD. Postrojenje od10 MW u Barstow u u Kaliforniji je demonstriralo irok spektar koristi i mogunosti primene ove tehnolgije, proizvevi 38 000 000 kWh u periodu rada od 1982. do 1988. Drugo, poboljano postrojenje, demonstriralo je prednosti korienja rastopa nitratne soli kao radnog medijuma kroz njegove mogunosti prenosa toplote i mogunosti skladitenja. Pokazane mogunosti sakupljanja suneve energije i isporuke elektrine energije, kao i mogunost rada nou i u oblanim periodima, ogledaju se u neprkidnoj isporuci elektrine energije distributivnoj mrei 24 h dnevno, sedam

7

Elektrotehnika

Solarni sistemi

dana pre nego to oblano vreme prekine proces. Uspenost ovih projekata je iniciralo interesovanje za ove tehnologije irom sveta. U SAD je oformljen konzorcijum u kome se nalaze i Bechtel i Boeing koji tei popularizaciji i izgradnji ovakvih postrojenja irom sveta. Tehnologija je uspeno primenjena u paniji, Egiptu, Maroku i Italiji, a u izgradnji je i postrojenje instalisane snage od 40 MW u SAD. Koncern takoe tei izgradnji elektrane u pustinji Kalifornije snage30 50 MW, projektovane da smanji trokove eksploatacije i odravanja a povea efikasnost. Takvo postrojenje e kotati 100.000.000 dolara i proizvodie1 kWh za 15 c sa tendencijom da vremenom ta cena padne na 7 c, to bi dovelo do toga da ovakvo postrojenje bude veoma ekonomino i brzo isplativo.

2.2.

SISTEMI SOLARNIH TORNJEVA

Solarni tornjevi pretvaraju Sunevu energiju u elektrinu energiju tehnologijom koja se koristi mnotvom velikih ogledala koja prate Sunce (heliostati) radi fokusiranja sunevih zraka na prijemnik koji se nalazi na vrhu solarnog tornja.

Slika 4. Izgled Solarnog tornja i polja heliostata(ogledala)

8

Elektrotehnika

Solarni sistemi

Slika 5. ema rada postrojenja solarnog tornja

2.3. TANJIRASTI SOLARNI SISTEMI (SFERNI)Osnovni delovi ovih sistema su: -solarni koncentrator i -energetsko izmenjivaka jedinica. Tanjirasti (sferni) kolektor koji se najee naziva koncentrator, osnovna je komponenta sistema. On sakuplja suneve zrake i fokusira ih (koncentrie) na malu povrinu, to poveava efikasnost korienja. Staklena ogledala reflektuju oko 92% upadnih sunevih zraka. Koncentrator se okree i prati kretanje Sunca i konstantno reflektuje suneve zrake u termalni prijemnik. Energetska izmenjivaka jedinica sadri termalni prijemnik i generator. Termalni prijemnik predstavlja spregu izmeu koncentratora i generatora. Apsorbuje i koncentrie suneve zrake, pertvara ih u top lotnu energiju i tu toplotu prenosi do generatora. Termalni prijemnik moe biti snop cevi sa rashladnim fluidom, najee sa hidrogenom i helijumom, koji je u isto vreme prenosnik toplote i radni fluid generatora.

9

Elektrotehnika

Solarni sistemi

Slika 6. Vrste izvedbi tanjirastih solarnih sistema

Generatorski sistem predstavlja podsistem koji preuzima toplotnu (termalnu) energiju od termalnog prijemnika i koristi je za proizvodnju elektrine energije. Najee korieni tip motora je Stirling. On koristi toplotu dobijenu iz spoljanjeg izvora(sunevi zraci) za pokretanje klipova i proizvodnju mehanike energije, slino kao i motori sa unutranjim sagorevanjem. Mehaniki rad se prenosi do vratila motora, koje svojom rotacijom pokree generator koji proizvodi elektrinu energiju. Kao dodatak Stirligovom motoru dodaju se mikro turbine i

10

Elektrotehnika

Solarni sistemi

fotoelektrini koncentratori koji e u budunosti predstavljati mogui model pretvaraa energije u ovoj tehnologiji. Mikro turbine se trenutno proizvode i distribuiraju za generatorske sisteme. Ovakvi motori, koji su slini (ali mnogo manji) avionskim motorima, takoe se mogu koristiti za pokretanje elektrinog generatora. Fotoelektrini izmenjivaki sistemi nisu pravi motori, ali poseduju poluprovodniki niz koji direktno vri konverziju sunevih zraka u elektrinu energiju. Tanjirasti (koncentrini) solarni sistemi su razvijeni za spajanje sa globalnom mreom, prenosne sisteme, napajanje proizvodnih sistema itd. Pojedinani sistemi ostvaruju snagu u opsegu od 9 do 25 kW i mogu da funkcioniu nezavisno od postojee elektrine mree, uglavnom za pumpne sisteme i obezbeenje elektrine energije u ruralnim sredinama. Oni predstavljaju prenosne sisteme sa lakom instalacijom, relativno jednostavnom konstrukcijom i visokom efikasnou to ih ini konkurentnim konvencionalnim sistemima za proizvodnju elektrine energije.

3. Solarni kolektoriPoetak 21.veka, zahvaljujui ljudskom faktoru i novim tehnologijama,obeleen je epohalno snanom ekspanzijom korienja suneve/solarne energije,kroz vidove novih tehnolokih dostignua primenjenih u proizvodnji i projektovanju solarne tehnike,od kojih dva naina belee vrhunac rasprostranjenosti u njihovoj primeni i upotrebi: SOLARNI KOLEKTORI-toplotno/termalno dejstvo,gde se suneva/solarna energija preko solarnih vakuum kolektora moe iskoristiti za izgradnju toplotnih/termalnih centrala za grejanje kua/stambeno-poslovnog prostora,grejanje bazena i za grejanje sanitarne potrone vode ija je primena veoma rasprostranjena.

11

Elektrotehnika

Solarni sistemi

Slika 7. SOLARNI KOLEKTORI -fotonaponsko/elektro dejstvo,gde se suneva/solarna energija preko solarnih fotonaponskih kolektora moe iskoristiti za izgradnju elektro centrala,ija se elektrina energija moe koristiti za osvetlenje i pokretanje aparata u domainstvima a takoe se preko tedljivih elektro grejaa moe koristiti i za zagrevanje prostora u kome ivimo.

Slika 8. Fotonaponski kolektor SUNMASTER solarni vakuum kolektor, tj.vakuum cev, sastoji se od dve staklene cevi izraene od ekstremno jakog borosilikatnog stakla. Spoljanja cev je transparentna doputajui solarne zrake svetlosti i toplote sa minimalnim odsjajem.Unutranja cev je obloena sa posebnom selektivnom presvlakom koja ima ulogu veoma visoke absorpcije solarnog zraenja sa spoljne strane i parabolinog usmeravanja sa unutranje strane, stvarajui na taj nain uslove za maksimalnu uinkovitost ak i kod malih uglova upada sunevog zraenja. Vakuum prostor izmeu spoljnog i unutranjeg stakla predstavlja veoma vaan12

Elektrotehnika

Solarni sistemi

faktor u performansama stepena iskorienosti i u hladnim zimskim vremenskim uslovima i na -15 C,te je stoga veoma pogodan za izgradnju solarne toplotne/termalne centrale za grejanje kua. Velike potrebe za tednjom energije kroz upotrebu solarne energije postale su u toj meri vane da ne samo da smanjuju nae trokove ve postaju veoma vane,ak presudne za opstanak nae planete i od sutinske vanosti za ouvanje prirodnih bogatstava koja se troe da bi se ta energija dobila,tako da koristei obnovljivu/solarnu energiju koja je besplatna,drastino smanjujemo svoje trokove i titimo prirodu i okruenje u kome ivimo.

Slika 9. Konkretno kada je re o toplotnoj energiji u cilju razvijanja tehnologije koje e rezultovati velike utede u energiji i novca koji se troi da bi se ta energija dobila,sa ciljem to povoljnije dostupnosti solarne tehnologije,ekskluzivni distributer za Evropsko trite SUNMASTER,iji smo ovlaeni zastupnik i distributer za Srbiju,lansirao je na trite energetski efikasne solarne vakuum kolektore koji i kod manje povoljnih uslova imaju veoma visok stepen iskorienosti u odnosu na ploasti solarni kolektor.

13

Elektrotehnika

Solarni sistemi

4. Solarna energijaSolarna energija je energija sunevog zraenja koju primeujemo u obliku svetla i toplote koju primamo od najveeg izvora energije na Zemlji, Sunca. Sunevo zraenje je odgovorno i za stalno obnavljanje energije vetra, morskih struja, talasa, vodenih tokova i termalnog gradijenta u okeanima. Ve decenijama se solarna energija koristi za generisanje toplote u smislu zagrevanja vode, ivotnog prostora, a takoe i za hlaenje. Upotreba solarne energije ima viestruke prednosti. To je tih, ist i pouzdan izvor energije. Zbog rastue cene fosilnih goriva kao i zbog jeanja svesti o potrebi ouvanja ivotne sredine sve vie reste interes za korienje suneve energije. U stambenim objektima postoje dva tipa solarno toplotnih energetskih sistema: oni koji se koriste iskljuivo za zagrevanje vode i oni koji uz to obezbeuju i grejanje (takozvani kombi sistemi). Solarno toplotni energetski sistemi za zagrevanje vode su dizajnirani tako da su u toplijoj polovini godine kompletno odgovorni za zagrevanje vode. U zimskim mesecima topla voda se obezbeuje bojlerima koji rade na naftu, gas ili drvo, a sunanih dana podrava ga solarno toplotni energetski sistem. To znai da se svake godine oko 60% zahtevane tople vode moe ostvariti solarnim toplotnim energetskim sistemima.14

Elektrotehnika

Solarni sistemi

Solarno toplotni energetski sistem za zagrevanje vode u kui: 1. 2. 3. 4. 5. Kolektor Solarni rezervoar Bojler Solarna stanica Potroa tople vode (npr. tu)

Kod solarnih kombi sistema kolektori imaju veu povrinu i takoe pomau u grejanju zgrada tokom jesenjih i prolenih meseci. Tipino, solarna energija moe da obezbedi 10 do 30% ukupne energetske potrebe zgrade, zavisno od toga koliko je dobro izolovana i koliki je zahtevani stepen zagrevanja. Postoje i specijalne solarne kue koje dobijaju 50 do 100% ukupnog grejanja od solarne toplotne energije. Postoje razliite vrste solarnih kolektora. Najjednostavnija forma kolektora je nezastakljen plastini apsorber. Kod njih se voda pumpa kroz crne plastine pokrivae i obino se koristi za grejanje bazena. Ovom metodom postie se temperatura od 30C do 50C. Veoma esti u upotrebi su kolektori sa ravnom ploom. Kod njih, solarni apsorber, koji konvertuje solarno zraenje u toplotnu energiju, je instaliran u izolovanoj staklenoj kutiji da bi se smanjili toplotni gubitci. Ravni kolektori uglavnom postiu temperaturu izmeu 60C i 90C. Vazduni kolektori su specijalni tip kolektora sa ravnom ploom u kojima se vazduh zagreva i, za najvei deo, koristi direktno bez posrednog skladitenja za zagrevanje objekta. Zagrejani vazduh se takodje moe koristiti za suenje poljoprivrednih proizvoda. Pomou izmenjivaa toplote vazduh-voda, takoe se moe grejati i voda, na primer za domau upotrebu. Vie temperature i vei stepen efikasnosti moe se postii upotrebom vakumskog cevnog kolektora zato to je toplotni gubitak dodatno smanjen preko jakog negativnog pritiska u staklenim cevima. Kolektor se sastoji od brojnih vakumskih staklenih cevi. Zahvaljujui pokretnom montiranju pojedinih cevi, ravan apsorber postavljen na staklenom prijemniku moe biti optimalno pozicioniran ka suncu. Kao rezultat, vakumski cevni kolektori se mogu instalirati gotovo vodoravno na ravnim krovovima. Pojedine cevi formiraju samoodriv sistem koji prenosi15

Elektrotehnika

Solarni sistemi

toplotnu energiju izmenjivaem toplote do centralnog ureaja za snabdevanje solarnog ciklusa. Postoji niz instalacijskih, tehnikih i praktinih prednosti solarnih kolektora za zagrevanje vode. Prvo, samim tim to koriste sunevu svetlost pruaju jedinstven oseaj sigurnosti jer je to neiscrpan energent na raspolaganju svakom korisniku. Drugo, njihovi trokovi odravanja su beznaajni u odnosu na vek eksploatacije i samo se jednom plaaju kod ugradnje sistema. Tree, energija sunca tedi druge energente koji se plaaju, a investicija se vraa za dve do pet godina. etvrto, nije potrebno da je objekat unapred projektovan za potrebe instalacije takvog sistema grejanja. Solarne kolektore je lako integrisati u bilo koji ve postojei sistem grejanja u bilo kom objektu. Prosean sistem u domainstvu smanjuje emisiju CO2 za oko 350 kg godinje. Solarna energija vie nije 'alternativna' energija, kako se kod nas do nedavno pogreno smatralo. S obzirom na varijabilnu cenu klasinih energenata (lo-ulje, plin i elektrina energija), od kojih nafta i plin nisu obnovlivi te ije cene imaju tendenciju trajnog rasta i - iskorienje ovog najefikasnijeg obnovljivog izvora energije, postaje apsolutni imperativ. Sunce nam svakoga sata poalje toliko energije koliko celokupno stanovnitvo Zemlje potroi u jednoj godini stoga je to investicija u trajno reenje grejanja iju cenu koja je apsolutno besplatna - vam ne mogu promeniti nikakvi porezi niti globalna ekonomska i politika kriza. Teoretski gledano, razvoj tehnologija bi mogao omoguiti da se za etvrt veka iz solarnih elektrana u Sahari snabdeva energijom cela Evropa. Naalost, solarna industrija je sada na stepenu razvoja na kojem je bila industrija automobila oko 1920. godine. Poetna ulaganja u solarne elektrane su ogromna, a isplativost je mogua u roku od 15 do 20 godina rada.

16

Elektrotehnika

Solarni sistemi

injenica da je solarna energija pre svega ista, pouzdana, neiscrpna i besplatna, terala je ljude da neprestano pokuavaju da je koriste kao energetski izvor. U tome se delimino uspelo, jer su sva fosilna goriva na planeti nastala akumuliranim dejstvom suneve energije, ali su njihovi kapaciteti sada ve veoma ogranieni. Kao sve nove tehnologije, posebno one koje se odnose na proizvodnju energije, veoma su skupe, pa se isplativost dovodi u pitanje. Ako je vek trajanja prvobitnih solarnih panela i ostalih neophodnih ureaja za korienje solarne energije bio priblino jednak vremenu isplativosti, jasno je zbog ega je taj vid proizvodnje energije bio slabo zastupljen. Cena uvoenja solarnih sistema dovela je do toga da Nemaka, jedna od najrazvijenijih zemalja sveta, koja zbog geografskog poloaja nema ni priblino povoljne uslove za korienje solarne energije, bude broj jedan u tom segmentu snabdevanja energijom. Pre pet godina je taj izvor energije u Nemakoj na razliite naine koristilo vie od 200.000 domainstava. Zahvaljujui snanoj inicijativi vlade, Nemaka je postala najvee trite solarne energije. Rezultati istraivanja koje je sprovela kompanija Luks riser govore da bi Sjedinjene Amerike Drave, u kojima je interesovanje za solarnu energiju bilo slabo sve donedavno, trebalo da se izjednae sa Nemakom tek 2013. godine, dok e Kina na polju solarne energije ostati iza Amerike.

5. GREJANJE POTRONE VODESada se najisplativijom ini primena solarne energije za zagrevanje sanitarne vode u stambenim kuama, hotelima, restoranima, u sportskim i ostalim objektima sa veom potronjom, uz primenu toplotnih pumpi, najisplativiji je nain korienja obnovljivih izvora energije. Takva investicija se isplauje u periodu od dve do etiri godine, to zavisi od potronje tople vode - to je ona vea investicija se bre vraa. Takva uteda se moe ostvariti korienjem solarnih kolektora, iji stepen korisnog dejstva pri pretvaranju solarne energije u toplotnu iznosi od 60 do 70 odsto.

17

Elektrotehnika

Solarni sistemi

Mora se imati u vidu i neophodnost posedovanja dodatnih sistema za grejanje i toplu vodu, jer solarna energija nou i zimi ne moe zadovoljiti potrebe. Istraivanja su pokazala da su za grejanje stana povrine 60 kvadratnih metara na solarnu energiju potrebne investicije od hiladu do hiljadu i po evra, a za toplu vodu u takvom stanu oko 500 evra. Procene su da bi solarna energija mogla podmiriti oko pet odsto energetskih potreba nae zemlje. Leti bi mogla obezbediti ak 80 procenata potreba za toplom vodom, a zimi izmeu 35 i 50 odsto. Sve to, naravno, zavisi od broja sunanih dana u godini, kojih Srbija ima sasvim dovoljno, a neki gradovi kao to je Zajear su na nivou Hvara i Podgorice. Sistemi za grejanje i toplu vodu mogli bi obezbediti 35 odsto potreba u severnoj i centralnoj Evropi, oko 50 odsto juno od Alpa, a na jugu Evrope ak 70 procenata. Prema predvianjima, ukupna povrina kolektora u EU dostii e ove godine 75 miliona kvadratnih kilometara, a u zemljama Evrope van EU jo 40 miliona kvadratnih kilometara. Dugo oekivana uredba Vlada Srbije je pre nekoliko meseci usvojila Uredbu o podsticanju proizvodnje struje iz obnovljivih izvora energije. Njena primena u skladu sa direktivama Evropske unije trebalo bi da doprinese da ovakva proizvodnja struje u 2012. bude vea za 7,4 odsto, odnosno 735 miliona kilovat asova nego u 2007. godini. Izmeu ostalih podsticajnih mera, Uredba sadri i obavezu EPS-a da otkupi svu proizvedenu energiju po podsticajnim cenama.

18

Elektrotehnika

Solarni sistemi

MOGUNOSTI PRIMENEPrvi korak se uvek pravi malim programima. Tako se solarni fotonaponski sistemi primenjuju uglavnom za napajanje ureaja relativno malih snaga. Kako je razvoj informatike doveo do pojave velikog broja aparata malih snaga koja obavljaju sloene i vane funkcije, solarno napajanje belei nagli rast. Zbog niskih trokova pogona i odravanja, jednostavne ugradnje, prilagodljivosti razliitim okruenjima, fleksibilnoj konfiguraciji (modularnosti), te sposobnosti za dugotrajni rad bez nadzora, solarni sistemi se primenjuju u velikom broju delatnosti. Ve sada se i po Srbiji mogu videti solarni ureaji koji napajaju osvetljenje udaljenih raskrsnica, i sve veeg broja bigborda. Na slian nain se napajaju i savremeni saobraajni znaci, javna i sigurnosna rasveta na etalitima i parkovima. Nije redak sluaj de se na ove ureaje, posebno na etalitima pored reka, instalira i mini-ureaj za pretvaranje energije vetra u elektrinu energiju. Ovaj vid napajanja energijom je dobar i za vikendice, udaljene turistike destinacije, a posebno je postao popularan u sluaju objekata za punjenje baterija za vozila, u Americi, naravno. Poseban segment, u kome se primena solarne energije brzo razvijala zbog platene moi kupaca jesu brodovi i jahte. Kada je re o objektima za stanovanje, izvori solarne energije su integrisani s javnom mreom, to e rei da se koriste hibridni sistemi elektroagregata i alternativnih izvora. Ureaje na solarnu energiju imaju i savremeni sistemi za navodnjavanje, kao i snabdevanje vodom manjih naselja i udaljenih domainstava, vikendica i salaa.

6.Zagrevanje kua pomou vazdunih kolektoraPrincip zagrevanja kuca pomou vazdunih kolektora prikazan je na slikama. U toku dana zagrejani vazduh iz vazdunih kolektora prirodnom cirkulacijom prelazi u ljunak i zagreva ga, a rashlaeni vazduh iz ljunka prelazi u kolektor. Pritom su otvori na podu unutar sobe zatvoreni. U toku noi ili zime, poklopci u sobi su otvoreni, pa topao vazduh iz toplotnog skladita zagreva prostorije kue. Staklena veranda Korienje staklene verande kao sastavnog dela stambenog objekta poznato je od davnina.19

Elektrotehnika

Solarni sistemi

Staklena veranda kao nezaobilazan deo solarne arhitekture postavlja se na junu stranuzgrade. Pomou staklene verande se vri zahvat direktnog i difuznog sunevog zraenja. Pasivan zahvat sunevog zraenja pomou staklene verande i Trombovog zida prikazan je na slici. Obino se iza staklene verande nalazi masivan, tamno obojen zid koji apsorbuje prispelo sunevo zraenje. Nou ili zimi se otvaraju gornji i donji otvor na zidu i preko gornjeg u kuu ulazi topao vazduh, a na donji izlazi hladan i kua se zagreva.

Staklena veranda i podno skladite toplote Kao podno skladite toplote najee se koristi reni ljunak koji se deponuje ispod poda kue. Popreni presek kue sa staklenom verandom i podnim skladitem toplote. Topao vazduh se iz staklene verande pomou ventilatora prenosi do ljunka ispod poda prostorije. Topao ljunak zraenjem zagreva prostoriju, dok hladan vazduh iz ljunka u toku noi odlazi u staklenu verandu.

Vodeni zid U svetu se pokuava da se umesto Trombovog zida koristi transparentni vodeni zid poznat pod nazivom transvol. ematski prikaz vodenog zida kao apsorbera20

Elektrotehnika

Solarni sistemi

sunevog zraenja i skladita toplote dat je na slici. U toku dana voda celom zapreminom apsorbuje sunevo zraenje, dok je u toku noi zraenjem predaje unutranjosti kue. PASIVAN ZAHVAT Osnovni elementi pasivne solarne arhitekture su: pravilna orijentacija zgrade, nadstrenica, prozori, toplotni zastori, boja zidova i nametaja, Trombov zid, vodeni zid, staklena veranda, podno skladite loplote itd. Orijentacija zgrade Kod direktnog zahvata sunevog zraenja fasadu zgrade treba orijentisati prema jugu sa moguim odstupanjem od 20 prema istoku i 30 prema zapadu. Za navedena odstupanja zgrada e primiti do 10% manje energije od energije koju bi primila kada bi bila orijentisana strogo prema jugu. Odstupanje za 45 stepeni od juga ne umanjuje zahvaenu energiju vie od 20%. Nadstrenica Nadstrenica treba da bude takvih dimenzija da u toku leta sprei, a u toku zime omogui prodor sunevog zraenja u objekat za stanovanje. Koriste se nepokretne i pokretne nadstrenice. Sa pokretnim nadstrenicama moe da se postigne optimalni zahvat sunevog zraenja u toku cele godine. 1) sunevi zraci 22. decembra, 2) sunevi zraci /8. marta i 21. septembra, 3) sunevi zraci 21. juna Ugao upada sunevog zraenja u objekat za stanovanje zavisi od geografskog poloaja mesta u kome se objekat nalazi, godinjeg doba i dnevnog kretanja Sunca. Dimenzije nadstrenice za naa podruja zavise od upadnog ugla sunevog zraenja 21. juna i 22. decembra, kao to se moe videti na slici. Prozori U solarnoj arhitekturi prozori zauzimaju 6090% june fasade objekta za stanovanje. Veliina prozora zavisi od vrste i namene objekta, odnosno prostorija na kojima se nalaze, veliine nadstrenice, mase zidova,21

Elektrotehnika

Solarni sistemi

toplotnih zastora itd. Ograniavajui faktor prilikom dimenzionisanja prozora predstavlja mogue pregrevanje prostorija pod dejstvom sunevog zraenja. Vertikalni krovni prozori Broj stakala na prozorima zavisi od klimatskih uslova u kojima se nalazi dati objekat. Na primer u primorju su dovoljni jednostruki prozori, u kontinentalnim delovima dvostruki, a u severnim delovima trostruki. U solarnoj arhitekturi se pored prozora koriste i krovni prozori razliitih oblika, dimenzija i poloaja. Sunevo zraenje koje je prolo kroz vertikalne krovne prozore apsorbuje se na unutranjim stranama zidova kue. U toku noi dolazi do oslobaanja apsorbovane toplote i zagrevanja vazduha u kui. Poveanje broja stakala na prozorima neznatno smanjuje prolaz sunevog zraenja, a u znatnoj meri spreava toplotne gubitke iz, prostorija. Toplotni zastori Toplotni zastori se koriste za zatitu od pregrevanja i za spreavanje toplotnih gubitaka iz, prostorija. Toplotni zastori su pokretni i mogu da se nalaze sa unutranje ili spoljanje strane prozora. Toplotni zastori za spreavanje pregrevanja svetlije su boje i efikasniji su ukoliko se nalaze sa spoljanje strane prozora. Toplotni zastori za spreavanje toplotnih gubitaka obino se nalaze sa unutranje strane prozora. Boje zidova i nametaja Na zahvat sunevog zraenja utie boja zidova, zidovi tamnijih boja vie apsorbuju sunevo zraenje od zidova svetlijih boja. U solarnoj arhitekturi prihvatljivi su obojeni zidovi sa koeficijentom apsorpcije od 0,5 -0,8. Koeficijent apsorpcije sunevog22

Elektrotehnika

Solarni sistemi

zraenja za razliite materijale. Pored zidova sunevo zraenje pada i na nametaj u prostorijama. Pri direktnom upadu sunevog zraenja, nametaj se vie zagreva od zidova, jer za istu povrinu ima manju masu, tako da doprinosi poveanju temperature u prostorijama. U praksi se pokazalo da je sa stanovita solarne arhitekture dozvoljeno da nametaj apsorbuje 20-30% upadnog sunevog zraenja. Trombov zid U mestu Odeju u Pirinejima (Francuska) Felix Tromb je 1965. godine sagradio kuu sa tamnim zidom na junoj strani, koji je po njemu dobio naziv Trombov zid. Pomou ovog zida Tromb je demonstrirao mogunost efikasne pasivne toplotne konverzije sunevog zraenja. Zid je istovremeno sluio kao apsorber, kao skladite toplote i kao grejno telo za zagrevanje unutranjih prostorija. Trombov zid se obino izrauje od cigli ili betona debljine 20-40 cm. Na rastojanju 2-10 cm ispred zida nalazi se staklo. U praksi se koriste dve konstrukcione varijante Trombovog zida: bez otvora i sa otvorima pri osnovi i vrhu zida. Nakon prolaska kroz staklo sunevo zraenje pada na Trombov zid i zagreva ga. Toplota se sa spoljanje na unutranju stranu zida prenosi konduktivnim putem. Brzina prenoenja toplote kroz Trombov zid zavisi od materijala od koga je napravljen i njegove debljine. Popreni presek kue sa Trombovim zidom: 1) dvostruka stakla, 2) vazduni prostor, 3) odzrani ventil, 4) Trombov zid, 5) hladan vazduh, 6) topao vazduh, 7) toplotno izolovan pod.

23

Elektrotehnika

Solarni sistemi

Trombov zid bez otvora za cirkulaciju vazduha: l) prednje staklo, 2) unutranje staklo, 3) Trombov zid U cilju spreavanja preteranog zagrevanja prostorija ispred ili iza Trombovog zida postavljaju se odgovarajui toplotni zastori, kao to se moe videti na slikama Trombov zid sa unutranjim zastorom: 1) prednje staklo, 2) unutranje staklo, 3) unutranji zastor Trombov zid sa spoljanjim zastorom 1) prednje staklo, 2) unutranje staklo, 3) unutranji zastor

7.

Solarna energija u Zrenjaninu

Dom uenika srednjih kola Angelina Koji Gina i Opta bolnica ore Joanovi prve su ustanove u naem gradu koje e koristiti solarnu energiju za zagrevanje prostorija i pripremu sanitarne vode. Ovo je omogueno realizacijom projekta Suneva energija za Vojvodinu, uz pomo Vlade Republike Slovake, u saradnji sa Pokrajinskim sekretarijatom za energetiku i obrazovanje AP Vojvodine, koji je predstavljen u Domu uenika srednjih kola Angelina Koji Gina u utorak, 2. juna. Promociji je prisustvovao i ambasador Slovake u Srbiji Igor Furik. Zrenjaninska Bolnica je prva zdravstvena ustanova u Srbiji na kojoj e biti postavljeni paneli za sakupljanje solarne energije, to e znatno smanjiti energetske trokove. Kako je rekao direktor Doma srednjih kola Angelina Koji Gina Goran Petkovi, domain uesnicima skupa, ove ustanove dobijaju iz

24

Elektrotehnika

Solarni sistemi

Slovake vredne donacije u vidu solarnih kolektora, putem objedinjenog projekta Suneva energija za Vojvodinu, iji je cilj racionalnije korienje energije i poveanje udela ekolokih, obnovljivih energetskih izvora. Godinja uteda u Domu bie oko dva miliona dinara a u Bolnici znatno vea. Kako je reeno na promociji, vrednost projekta je 288.000 evra i trebalo bi da bude realizovan do kraja avgusta. Vei deo sredstava, oko 250.000 evra, obezbedie Slovaka razvojna agencija, koja se bavi promocijom obnovljivih izvora energije, dok e Izvrno vee Vojvodine uestvovati sa oko 22,65 hiljada evra. Tako e zrenjaninska Bolnica i Dom uenika srednjih kola ve od jeseni, kako se planira, zagrevati vodu korienjem energije sunca, putem solarnih kolektora. Ekspert za solarnu energiju u Srbiji i jedan od pionira u njenom naunom istraivanju u Evropi profesor dr Miroslav Lambi, sa Tehnikog fakulteta Mihajlo Pupin, informisao je o tehnikim i ekonomskim pretpostavkama aktivnog korienja suneve energije u Srbiji kao i o tehnikom stanju toplotne infrastrukture i mogunostima prikljuenja na solarne sisteme....

25

Elektrotehnika

Solarni sistemi

8.Zakljuak

Rad predstavlja prikaz solarnih tehnologija i postrojenja, zasnovanih na najnovijim tehniko tehnolokim reenjima. Evidentan je kontinualni razvoj tehnologija i ideja na ovom polju koji se odvija prvenstveno u razvijenim zemljama koje pridaju znaaj alternativnim izvorima energije i njihovim prednostima. Konstantno se unapreuju postojei solarni sistemi, vri se njihova analiza rada, smanjuju trokovi izgradnje, odravanja i eksploatacije, to dovodi do smanjenja jedinine cene proizvedene toplote, odnosno elektrine energije.

26

Elektrotehnika

Solarni sistemi

Literatura

http://hr.wikipedia.org/wiki/Solarna_energija http://www.listzrenjanin.com/index.php/component/content/article/1257hronika/8988-zagrevanje http://www.akter.co.rs/index.php/ekonomijaprint/2272-solarnaenergija.html http://ekosela.org/download/energija.pdf http://ekoenergija-mackat.com/saznajte-vise-solarna-energija http://www.izdavackicentar.ds.org.rs/images/07%20Solarna%20energija_ web.pdf http://www.izdavackicentar.ds.org.rs/images/07%20Solarna %20energija_web.pdf

Slikehttp://images.google.com/images? hl=en&q=solarna+energija&um=1&ie=UTF8&ei=7dqXS_6tMIaC_Qawi d3UCw&sa=X&oi=image_result_group&ct=title&resnum=4&ved=0CC YQsAQwAw

27

Elektrotehnika

Solarni sistemi

28

Elektrotehnika

Solarni sistemi

29