Slnečná energia
Slnko je základným zdrojom života a najväčším dodávateľom energie pre život na Zemi. Je to nevyčerpateľný, bezpečný a obnoviteľný zdroj energie počas celého roka. Ľudstvo už od svojho počiatku rešpektovalo slnko ako životodarný orgán, bez ktorého by existencia akejkoľvek formy života na planéte nebola možná. Už staroveké kultúry sa snažili využívať slnečnú energiu vo svoj prospech (v technike, armáde, alebo v poľnohospodárstve). Moderná doba nám umožnila problematiku slnečnej energie poznávať v širších súvislostiach a ju aj efektívnejšie využívať
Slnečná energia je využívaná viacerými spôsobmi jej využitia. Je súčasťou veternej energie, produkuje teplo a elektrickú energiu, alebo je primárnou zložkou pre vznik biomasy.
- Pasívne (efektívna výstavba solárne vyhrievaných domov, tak aby slnečné žiarenie dosiahlo pri jeho skladovaní a distribúcii v budove maximálny efekt – ekologické domy a pod.)
- Aktívne (slnečné kolektory na ohrev vody, vykurovanie alebo sušenie rastlín, výroba elektrickej energie prostredníctvom fotovoltarických článkov)
- Tepelné čerpadlá (vzduch – vzduch, vzduch – voda) s využitím teploty prostredia.
- Výroba priemyselného tepla.
Solárne domy
sú konštruované tak, aby v maximálnej miere využívali slnečné žiarenie ako ekonomicky najvýhodnejšiu surovinu na vykurovanie domu, ohrev vody, alebo klimatizáciu. Stavajú sa najmä v oblastiach s vysokým potenciálom slnečnej energie. Pri solárnych domoch je dôležité samotné nastavenie slnečných kolektorov, pretože i druh slnečnej energie je dôležitý pre efektívne vykurovanie takého domu.
Poznáme 3 základné druhy dopadu slnečnej energie:
- priamy (dopad slnečných lúčov kolmo na kolektor),
- difúzny (slnečné lúče dopadajú na zem rozptýlene, cez mraky),
- odrazový (slnečné lúče dopadajú nepriamo na zem. A to napríklad odrazom od okolitých budov, alebo vodných plôch).
Slnečné kolektory
Povrch slnečného kolektora tvorí sklenená tabuľa spolu s vaňou kolektora. Slnečná energia zohrieva kvapalinu v absorbéri, ktorý je zároveň chránený izoláciou. Absorbér môže mať formu platne, alebo rúry. Absorbér neskôr odovzdáva energiu cez teplonosné médium do teplej úžitkovej a vykurovacej vody. Samotná efektivita tohto procesu závisí od kvality slnečného kolektora, aj od jeho umiestnenia. Preto dokonalý absorbér, premyslené konštrukčné riešenie panelu, ako aj veľmi dobrá tepelná izolácia slnečného kolektoru umožňujú dosiahnuť vysokú účinnosť v lete ale a čiastočne i v zime.
Priemyselné teplo
- tu je potrebné zvyšovať účinnosť premeny aj za cenu väčších investícii, nakoľko v priemysle je potrebná para o vysokej teplote a tlaku. Na to sa využívajú parné kolektory, kde sa slnečné žiarenie (prúd fotónov) koncentrujú pomocou šošoviek do jedného bodu a tak potom vzniká vysoká teplota, ktorá postačuje na výrobu pary. V niektorých prípadoch sa môžu používať takéto zariadenia aj pri tavení kovov.
Zaujímavou kapitolou medzi zdrojmi využívania slnečnej energie je skleník („sklenené domy“). Využíva sa hlavne v poľnohospodárstve a v botanike.
Fotovoltaické články
Jednou z nevýhod slnečnej energie je, že keď ju potrebujeme najviac, tak sa nám nedostáva. Skladovanie slnečnej energie je preto veľmi dôležitá súčasť všetkých zariadení, ktoré využívajú túto energiu. Jedným zo spôsoboch uskladnenia je premena na elektrickú energiu, ktorú môžeme dlhodobejšie „ skladovať v batériách (elektrických akumulátoroch)“
Premena slnečnej energie na elektrickú sa deje vo fotovoltaických článkoch, ktorých základnou súčiastkou je polovodičový prvok podobný fotodióde, kde sa prúd fotónov priamo premieňa na prúd elektrónov, čo sa prejavuje ako elektrická energia. Fotón ako taký ma energiu, ktorá sa odovzdá elektrónom na prekonanie vnútorných síl.
Elektrická energia zo slnečného žiarenia sa transformuje na použiteľnú formu pomocou výkonovej elektroniky tak, aby ho bolo možné použiť v klasických elektrizačných sústavách. Viď schéma zapojenia fotovoltaického článku, prevodníka DC/AC.
Dnes sa v oblastiach s dostatočným slnečným svitom stavajú veľké elektrárne, o výkonoch niekoľko MW.
Nevýhodou fotovoltaických článkov je nízke percento premeny slnečnej energie na elektrickú. V súčasnosti je konverzia priemerne od 12 do 18%, podľa použitého materiálu. Výskum v tejto oblasti by v budúcnosti mohol priniesť výrobky, ktoré môžu dosahovať až 35% premeny, čo zefektívni výrobu elektrickej energie touto formou.
