Dielli është një burim energjie i pashtershëm, miqësor ndaj mjedisit dhe i lirë. Sipas ekspertëve, sasia e energjisë diellore që hyn në sipërfaqen e Tokës gjatë javës tejkalon energjinë e të gjitha rezervave botërore të naftës, gazit, qymyrit dhe uraniumit 1. Sipas akademikut Zh.I. Alferova, "njerëzimi ka një reaktor natyror termonuklear të besueshëm - Diellin. Është një yll i klasit Z-2, një yll shumë mesatar, nga të cilët ka deri në 150 miliardë në Galaxy. Por ky është ylli ynë dhe dërgon fuqi të mëdha në Tokë, transformimi i të cilave bën të mundur përmbushjen praktikisht të çdo nevoje energjie të njerëzimit për shumë qindra vjet. Për më tepër, energjia diellore është "e pastër" dhe nuk ka një ndikim negativ në ekologjinë e planetit 2.
Një pikë e rëndësishme është fakti se lënda e parë për prodhimin e qelizave diellore është një nga elementët më të zakonshëm - silikoni. V kore e tokës silikoni është elementi i dytë pas oksigjenit (29.5% ndaj peshës) 3. Sipas shumë shkencëtarëve, silikoni është "vaji i shekullit të njëzet e një": mbi 30 vjet, një kilogram silikon në një impiant fotovoltaik prodhon aq energji elektrike sa 75 tonë naftë në një termocentral.
Megjithatë, disa ekspertë besojnë se energjia diellore nuk mund të quhet miqësore me mjedisin për faktin se prodhimi i silikonit të pastër për bateritë fotovoltaike është shumë i “ndotur” dhe prodhim shumë energjik. Krahas kësaj, ndërtimi i termocentraleve diellore kërkon ndarjen e tokave të gjera, të krahasueshme në sipërfaqe me rezervuarët e hidrocentraleve. Një tjetër disavantazh i energjisë diellore, sipas ekspertëve, është paqëndrueshmëria e lartë. Siguria punë efektive sistemet energjetike, elementet e të cilave janë termocentrale diellore, është e mundur me kusht:
- prania e kapaciteteve rezervë të konsiderueshme duke përdorur burime tradicionale të energjisë, të cilat mund të lidhen gjatë natës ose në ditët me re;
- kryerja e modernizimit në shkallë të gjerë dhe të shtrenjtë të rrjeteve të energjisë 4.
Pavarësisht nga ky disavantazh, energjia diellore vazhdon të zhvillohet në botë. Para së gjithash, duke pasur parasysh faktin se energjia rrezatuese do të bëhet më e lirë dhe në pak vite do të bëhet një konkurrent i rëndësishëm i naftës dhe gazit.
Aktualisht ka në botë instalimet fotovoltaike konvertimin e energjisë diellore në energji elektrike bazuar në metodën e konvertimit të drejtpërdrejtë, dhe instalimet termodinamike, në të cilin energjia diellore fillimisht shndërrohet në nxehtësi, pastaj në ciklin termodinamik të motorit termik shndërrohet në energji mekanike dhe shndërrohet në energji elektrike në gjenerator.
Qelizat diellore si burim energjie mund të përdoren:
- në industri (industria e avionëve, industria e automobilave, etj.),
- v bujqësia,
- në sferën e familjes,
- në industrinë e ndërtimit (për shembull, eko-shtëpi),
- në termocentralet diellore,
- në sistemet autonome të mbikëqyrjes video,
- në sistemet autonome të ndriçimit,
- në industrinë e hapësirës.
Sipas Institutit të Strategjisë së Energjisë, potenciali teorik i energjisë diellore në Rusi është më shumë se 2300 miliardë ton karburant standard, potenciali ekonomik është 12.5 milion ton ekuivalent karburanti. Potenciali i energjisë diellore që hyn në territorin e Rusisë brenda tre ditëve tejkalon energjinë e të gjithë prodhimit vjetor të energjisë elektrike në vendin tonë.
Për shkak të vendndodhjes së Rusisë (midis 41 dhe 82 gradë gjerësi veriore), niveli i rrezatimit diellor ndryshon ndjeshëm: nga 810 kWh / m2 në vit në rajonet e largëta veriore në 1400 kWh / m2 në vit në rajonet jugore. Niveli i rrezatimit diellor ndikohet gjithashtu nga luhatjet e mëdha sezonale: në një gjerësi prej 55 gradë, rrezatimi diellor në janar është 1.69 kWh / m2, dhe në korrik - 11.41 kWh / m2 në ditë.
Potenciali për energji diellore është më i madh në jugperëndim (Kaukazi i Veriut, Deti i Zi dhe Kaspik) dhe në Siberinë Jugore dhe Lindjen e Largët.
Rajonet më premtuese për sa i përket përdorimit të energjisë diellore: Kalmykia, Territori i Stavropolit, Rajoni i Rostovit, Territori Krasnodar, Rajoni i Volgogradit, Rajoni Astrakhan dhe rajone të tjera në jugperëndim, Altai, Primorye, rajoni Chita, Buryatia dhe rajone të tjera në juglindje. . Për më tepër, disa zona të Siberisë Perëndimore dhe Lindore dhe Të Lindjes së Largët tejkalon nivelin e rrezatimit diellor në rajonet jugore. Kështu, për shembull, në Irkutsk (52 gradë gjerësi veriore) niveli i rrezatimit diellor arrin 1340 kWh / m2, ndërsa në Republikën e Yakutia-Sakha (62 gradë gjerësi veriore) kjo shifër është 1290 kWh / m2. 5
Aktualisht, Rusia ka teknologji të avancuara për shndërrimin e energjisë diellore në energji elektrike. Ka një sërë ndërmarrjesh dhe organizatash që kanë zhvilluar dhe po përmirësojnë teknologjitë për konvertuesit fotovoltaikë: si në silikon ashtu edhe në struktura me shumë kryqëzime. Ka një sërë zhvillimesh në përdorimin e sistemeve të përqendrimit për termocentralet diellore.
Kuadri ligjor për mbështetjen e zhvillimit të energjisë diellore në Rusi është në fillimet e tij. Megjithatë, hapat e parë tashmë janë ndërmarrë:
- 3 korrik 2008: Dekret i Qeverisë nr. 426 "Për kualifikimin e një impianti gjenerues që funksionon mbi bazën e përdorimit të burimeve të rinovueshme të energjisë";
- 8 janar 2009: Urdhri i Qeverisë së Federatës Ruse N 1-r "Për udhëzimet kryesore të politikës shtetërore në fushën e rritjes së efikasitetit energjetik të industrisë së energjisë elektrike bazuar në përdorimin e burimeve të rinovueshme të energjisë për periudhën". Deri në vitin 2020"
Objektivat u miratuan për të rritur deri në vitin 2015 dhe 2020 peshën e burimeve të rinovueshme të energjisë në nivelin total të bilancit të energjisë ruse në 2.5% dhe 4.5%, përkatësisht 6.
Sipas vlerësimeve të ndryshme, për momentin në Rusi vëllimi i përgjithshëm i kapaciteteve të gjenerimit diellor të porositur nuk është më shumë se 5 MW, shumica e të cilave bie në familje. Objekti më i madh industrial në industrinë ruse të energjisë diellore është një termocentral diellor 100 kW i komisionuar në vitin 2010 në rajonin e Belgorodit (për krahasim, termocentrali më i madh diellor në botë ndodhet në Kanada me një kapacitet prej 80,000 kW).
Aktualisht, dy projekte janë duke u zbatuar në Rusi: ndërtimi i parqeve diellore në Territorin e Stavropolit (kapaciteti - 12 MW), dhe në Republikën e Dagestanit (10 MW) 7. Pavarësisht mungesës së mbështetjes për energjinë e rinovueshme, një sërë kompanish po zbatojnë projekte të vogla në sektorin e energjisë diellore. Për shembull, Sakhaenergo ka instaluar një stacion të vogël në Yakutia me një kapacitet prej 10 kW.
Ka instalime të vogla në Moskë: në Leontyevsky Lane dhe Michurinsky Prospect, hyrjet dhe oborret e disa shtëpive janë ndriçuar duke përdorur module diellore, gjë që ka ulur kostot e ndriçimit me 25%. Në rrugën Timiryazevskaya, panelet diellore janë instaluar në çatinë e një prej stacioneve të autobusëve, të cilat ofrojnë një sistem referimi dhe transporti informacioni dhe Wi-Fi.
Zhvillimi i energjisë diellore në Rusi është për shkak të një numri faktorësh:
1) kushtet klimatike: ky faktor ndikon jo vetëm në vitin e arritjes së barazisë së rrjetit, por edhe në zgjedhjen e teknologjisë së impiantit diellor, i cili menyra me e mire i përshtatshëm për një rajon të caktuar;
2)mbështetje qeveritare: ekzistenca e stimujve ekonomikë të vendosur në mënyrë legjislative për energjinë diellore është kritike për të
zhvillimin e saj. Ndër llojet e mbështetjes shtetërore që aplikohen me sukses në një sërë vendesh evropiane dhe në Shtetet e Bashkuara, mund të veçohen: një tarifë preferenciale për termocentralet diellore, subvencione për ndërtimin e termocentraleve diellore, opsione të ndryshme ulje tatimore, rimbursim i një pjese të kostos së shërbimit të kredive për blerjen e instalimeve diellore;
3)kostoja e SFEU (instalimet fotovoltaike diellore): Termocentralet diellore janë një nga teknologjitë më të shtrenjta të prodhimit të energjisë elektrike në përdorim sot. Megjithatë, me uljen e kostos së 1 kWh të energjisë elektrike të prodhuar, energjia diellore bëhet konkurruese. Kërkesa për SFEU varet nga ulja e kostos prej 1W të kapacitetit të instaluar të SFEU (~ 3000 dollarë në 2010). Ulja e kostos arrihet duke rritur efikasitetin, duke ulur kostot teknologjike dhe duke ulur rentabilitetin e prodhimit (ndikimi i konkurrencës). Potenciali për uljen e kostos prej 1 kW fuqi varet nga teknologjia dhe varion nga 5% në 15% në vit;
4) standardet mjedisore: tregu i energjisë diellore mund të ndikohet pozitivisht nga shtrëngimi i rregulloreve mjedisore (kufizimet dhe ndëshkimet) për shkak të një rishikimi të mundshëm të Protokollit të Kiotos. Përmirësimi i mekanizmave për shitjen e kuotave të emetimeve mund të ofrojë një nxitje të re ekonomike për tregun SFEU;
5) bilanci i kërkesës dhe ofertës për energji elektrike: zbatimin e planeve ekzistuese ambicioze për ndërtimin dhe rindërtimin e rrjetit gjenerues dhe të energjisë elektrike
kapacitetet e kompanive të shkëputura nga RAO UES e Rusisë gjatë reformës së industrisë do të rrisin ndjeshëm furnizimin me energji elektrike dhe mund të rrisin presionin mbi çmimin
në tregun me shumicë. Megjithatë, tërheqja e kapaciteteve të vjetra dhe rritja e njëkohshme e kërkesës do të sjellë rritje të çmimeve;
6)prania e problemeve me lidhjen teknologjike: vonesat në ekzekutimin e aplikacioneve për lidhjen teknologjike me sistemin e centralizuar të furnizimit me energji elektrike janë një nxitje për kalimin në burime alternative energjinë, duke përfshirë SFEU-në. Vonesa të tilla përcaktohen si nga mungesa objektive e kapacitetit ashtu edhe nga joefektiviteti i organizimit të lidhjes teknologjike nga kompanitë e rrjetit ose nga mungesa e financimit për lidhjen teknologjike nga tarifa;
7) nismat e pushtetit vendor: qeveritë rajonale dhe bashkiake mund të zbatojnë programet e tyre për zhvillimin e energjisë diellore ose, në përgjithësi, të burimeve të rinovueshme / jokonvencionale të energjisë. Sot, programe të tilla tashmë po zbatohen në Territoret e Krasnoyarsk dhe Krasnodar, Republikën e Buryatia dhe të tjera;
8) zhvillimi i prodhimit të vet: Prodhimi rus i SFEU mund të ketë një ndikim pozitiv në zhvillimin e konsumit rus të energjisë diellore. Së pari, falë prodhimit të vet, ndërgjegjësimi i përgjithshëm i popullatës për disponueshmërinë e teknologjive diellore dhe popullaritetin e tyre po rritet. Së dyti, kostoja e SFEU për përdoruesit fundorë zvogëlohet duke reduktuar hallkat e ndërmjetme të zinxhirit të shpërndarjes dhe duke reduktuar komponentin e transportit 8.
6 http://www.ng.ru/energy/2011-10-11/9_sun_energy.html7 Organizatori është Hevel LLC, themeluesit e së cilës janë Grupi i Kompanive Renova (51%) dhe Korporata Shtetërore Korporata Ruse e Nanoteknologjive (49%).
"Dielli standard"(fuqia maksimale e rrezatimit që arrin sipërfaqen e Tokës në nivelin e detit në rajonin ekuatorial në një pasdite pa re): 1000 W / m2, ose 1 kW / m2.
Kjo vlerë përdoret zakonisht në karakteristikat e sistemeve fotovoltaike. Në vijim, të gjitha shifrat janë dhënë për sipërfaqet që janë të vendosura në mënyrë optimale në raport me diellin (pingul me rrezet) në përputhje me gjerësinë gjeografike. Për sipërfaqet horizontale, ju merrni më pak dritë dielli: sa më larg nga ekuatori, aq më e ulët është dendësia e energjisë diellore.
Insolation(numri mesatar i orëve të "diellit standard" gjatë ditës): nga 4-5 orë me diell në verilindje të Shteteve të Bashkuara deri në 5-7 orë në jugperëndim. Insolimi shpesh tregohet në kWh, i nxjerrë numerikisht nga vlera "diell standard" prej 1 kW.
Sasia totale e energjisë së emetuar nga rrezet e diellit në ditë për m2 në nivelin e detit: (energjia në ditë) = 1 kWh × (izolimi në orë). Duke marrë parasysh izolimin mesatar në SHBA, i barabartë me 5 orë diell, kjo vlerë zakonisht është e barabartë me 5 kWh / m2.
Energjisë diellore, mesatarisht gjatë gjithë ditës: vat mesatare = (energji në ditë) / 24. Për izolim prej 5 kWh, fuqia mesatare gjatë gjithë ditës është 5000 W / 24 = 208 W / m 2. Vini re se vetëm një pjesë e vogël e kësaj energjie mund të shndërrohet në energji elektrike për shkak të efikasitetit të ulët të sistemeve fotovoltaike.
Karakteristikat tipike të sistemeve fotovoltaike
Efikasiteti mesatar panele diellore komerciale të zakonshme: silic kristalor (CSI) - 12-17%; shtresë e hollë (nga silikoni amorf dhe materiale të tjera) - 8-12%.
Fuqia gjeneruar nga një panel me një metër katror: PVwatts = (energjia diellore) × (efikasiteti mesatar), ku efikasiteti konvertohet në dhjetor.
Fuqia maksimale në një pasdite pa re: PVwatts-pik = 1000 W × efikasitet. Në mënyrë tipike, fuqia maksimale është 120-170 W / m2 për CSi dhe 80-120 W / m2 për filmat e hollë (TF).
Sasia totale mesatare e energjisë prodhuar nga një panel m2 në ditë: PVditë = PVvat-pik × (Insolimi në orë). Për izolim në 5 orë, kjo vlerë do të jetë 0,6-0,85 kW / m2 për CSi dhe 0,4-0,6 kW / m2 për TF.
Energji e gjeneruar panelet mesatarisht gjatë gjithë ditës: PVwatts-mesatare = PVditë / 24. Kjo është afërsisht 25-35 W / m2 për CSi dhe 17-25 W / m2 për TF.
Energjia totale gjeneruar nga një modul fotovoltaik për m2 në vit: PV viti = ( energji totale në ditë) × 365, që do të jetë afërsisht 219-310 kWh për CSi dhe 146-219 kWh për TF. Ju lutemi vini re se invertorët janë 95-97% efikas, kështu që energjia elektrike aktuale do të jetë 5% më pak.
Kostoja e pritshme e energjisë elektrike nga një m 2 e kursyer në vit: Kursimi = PV viti × 0,95 × (kostoja e kWh), ku 0,95 është efikasiteti i konvertuesit dhe humbjet në tela.
Mesatarisht, në SHBA, kostoja e një kWh energji elektrike është 0,12 dollarë, e cila jep 24-35 dollarë në vit për CSi dhe 17-24 dollarë për filmat e hollë. Kështu, në rasti më i mirë, do të jetë e mundur të kurseni 35 dollarë në vit për 1 m 2 të panelit. Kjo shifër i referohet një sistemi shumë efikas me një fuqi nominale prej 170 W / m2. Duke qenë se kostoja aktuale e një sistemi tipik FV është 8000 dollarë për 1000 W, instalime të tilla do të kushtonin 170/1000 x 8000 dollarë = 1360 dollarë për m2. Kjo do të thotë që në shembullin tonë, periudha hipotetike e kthimit do të jetë 1360/35 = 39 vjet. Asnjë pajisje nuk mund të funksionojë për kaq gjatë. Zbritjet dhe kreditë mund të shkurtojnë këtë herë me më shumë se gjysmën, por gjithsesi për mesataren amvisëri instalimi i një paneli diellor ndoshta nuk do të paguajë. Sigurisht, ky është vetëm një shembull. Në zonat me izolim të ndryshëm dhe kosto të ndryshme instalimi, periudha e kthimit mund të jetë më e lartë ose më e ulët.
Informacion i shkurtër për Diellin
- Diametri: 1,392,000 km
- Pesha: 1,989,100 × 10 24 kg;
- Temperatura e sipërfaqes: ~ 5700 ° С;
- Distanca mesatare nga Toka në Diell: 150 milion km;
- Përbërja sipas peshës: 74% hidrogjen, 25% helium, 1% elementë të tjerë;
- Shkëlqimi (sasia totale e energjisë e rrezatuar në të gjitha drejtimet): 3,85 × 10 26 W (~ 385 miliardë MW);
- Dendësia e fuqisë së rrezatimit në sipërfaqen e Diellit: 63,300 kW për metër katror.
Intensiteti i dritës së diellit që arrin në tokë ndryshon në varësi të kohës së ditës, vitit, vendndodhjes dhe kushteve të motit. Sasia totale e energjisë e llogaritur në ditë ose në vit quhet rrezatim (ose me fjalë të tjera, "ardhja e rrezatimit diellor") dhe tregon se sa i fuqishëm ishte rrezatimi diellor. Rrezatimi matet në W * h / m² në ditë, ose në një periudhë tjetër.
Intensiteti i rrezatimit diellor në hapësirën e lirë në një distancë të barabartë me distancën mesatare midis Tokës dhe Diellit quhet konstante diellore. Vlera e saj është 1353 W / m². Kur kalon nëpër atmosferë, rrezet e diellit dobësohen kryesisht për shkak të përthithjes së rrezatimit infra të kuqe nga avujt e ujit, rrezatimit ultravjollcë nga ozoni dhe shpërndarjes së rrezatimit nga grimcat e pluhurit atmosferik dhe aerosolet. Treguesi i ndikimit atmosferik në intensitetin e rrezatimit diellor që arrin në sipërfaqen e tokës quhet "masa e ajrit" (AM). AM përkufizohet si sekanti i këndit midis Diellit dhe zenitit.
Figura 1 tregon shpërndarjen spektrale të intensitetit të rrezatimit diellor në kushte të ndryshme. Kurba e sipërme (AM0) korrespondon me spektrin diellor jashtë atmosferës së tokës (për shembull, në bordin e një anije kozmike), d.m.th. në masën zero të ajrit. Ai përafrohet me shpërndarjen e intensitetit të rrezatimit të një trupi absolutisht të zi në një temperaturë prej 5800 K. Lakoret AM1 dhe AM2 ilustrojnë shpërndarjen spektrale të rrezatimit diellor në sipërfaqen e Tokës kur Dielli është në zenitin e tij dhe në një kënd midis Dielli dhe zeniti prej 60 °, respektivisht. Në këtë rast, fuqia totale e rrezatimit është përkatësisht rreth 925 dhe 691 W / m². Intensiteti mesatar i rrezatimit në Tokë përafërsisht përkon me intensitetin e rrezatimit në AM = 1.5 (Dielli është në një kënd prej 45 ° me horizontin).
Pranë sipërfaqes së Tokës, mund të merret një vlerë mesatare e intensitetit të rrezatimit diellor prej 635 W / m². Në një ditë shumë të kthjellët me diell, kjo vlerë varion nga 950 W/m² në 1220 W/m². Vlera mesatare është rreth 1000 W / m². Shembull: Intensiteti i rrezatimit total në Cyrih (47 ° 30 ′ N, 400 m mbi nivelin e detit) në një sipërfaqe pingul me rrezatimin: 1 maj 12:00 orë 1080 W / m2; 21 dhjetor 12:00 orë 930 W / m2 ...
Për të thjeshtuar llogaritjen e hyrjes së energjisë diellore, ajo zakonisht shprehet në orë dielli me një intensitet prej 1000 W / m². ato. 1 orë korrespondon me ardhjen e rrezatimit diellor prej 1000 W * h / m². Kjo përafërsisht korrespondon me periudhën kur dielli shkëlqen në verë në mes të një dite me diell pa re në sipërfaqe pingul me rrezet e diellit.
Shembull
Dielli i ndritshëm shkëlqen me një intensitet prej 1000 W / m² në një sipërfaqe pingul me rrezet e diellit. Për 1 orë, 1 kWh energji bie për 1 m² (energjia është e barabartë me produktin e fuqisë dhe kohës). Po kështu, një rrezatim diellor mesatar prej 5 kWh/m² gjatë ditës korrespondon me 5 orë piku me diell në ditë. Mos i ngatërroni orët e pikut me orët aktuale të ditës. Gjatë orëve të ditës dielli shkëlqen me intensitet të ndryshëm, por në total jep të njëjtën sasi energjie sikur të shkëlqejë për 5 orë me intensitet maksimal. Janë orët e pikut të diellit që përdoren në llogaritjet e termocentraleve diellore.
Ardhja e rrezatimit diellor ndryshon gjatë ditës dhe nga vendi në vend, veçanërisht në rajonet malore. Rrezatimi varion mesatarisht nga 1000 kW * h / m2 në vit për vendet e Evropës Veriore, në 2000-2500 kW * h / m2 në vit për shkretëtirat. Kushtet e motit dhe rënia e diellit (që varet nga gjerësia gjeografike e zonës) gjithashtu çojnë në ndryshime në ardhjen e rrezatimit diellor.
Në Rusi, në kundërshtim me besimin popullor, ka shumë vende ku është e dobishme të konvertohet energjia diellore në energji elektrike. Më poshtë është një hartë e burimeve të energjisë diellore në Rusi. Siç mund ta shihni, në pjesën më të madhe të Rusisë mund të përdoret me sukses në një mënyrë sezonale, dhe në zonat me më shumë se 2000 orë diell / vit - gjatë gjithë vitit... Natyrisht, në dimër, prodhimi i energjisë nga panelet diellore zvogëlohet ndjeshëm, por gjithsesi kostoja e energjisë elektrike nga një termocentral diellor mbetet dukshëm më e ulët se nga një gjenerator me naftë ose benzinë.
Është veçanërisht e dobishme të përdoret kur nuk ka rrjete elektrike të centralizuara dhe furnizimi me energji sigurohet nga gjeneratorët me naftë. Dhe ka shumë rajone të tilla në Rusi.
Për më tepër, edhe aty ku ka një rrjet, përdorimi i paneleve diellore që punojnë paralelisht me rrjetin mund të reduktojë ndjeshëm kostot e energjisë. Me tendencën aktuale drejt tarifave më të larta për monopolet ruse të energjisë natyrore, instalimi i paneleve diellore po bëhet një investim i zgjuar.
Energjia e Diellit është burimi i jetës në planetin tonë. Dielli ngroh atmosferën dhe sipërfaqen e Tokës. Falë energjisë diellore, fryjnë erërat, kryhet cikli i ujit në natyrë, detet dhe oqeanet nxehen, bimët zhvillohen, kafshët kanë ushqim. Është falë rrezatimit diellor që lëndët djegëse fosile ekzistojnë në tokë. Energjia diellore mund të shndërrohet në nxehtësi ose të ftohtë, forca lëvizëse dhe energji elektrike.
RREZATIM DIELLOR
Rrezatimi diellor është rrezatim elektromagnetik, i përqendruar kryesisht në intervalin e gjatësisë valore prej 0,28 ... 3,0 mikron. Spektri diellor përbëhet nga:
Valët ultraviolet me gjatësi 0,28 ... 0,38 mikron, të padukshme për sytë tanë dhe që përbëjnë afërsisht 2% të spektrit diellor;
Valët e dritës në intervalin 0,38 ... 0,78 µm, që përbëjnë afërsisht 49% të spektrit;
Valët infra të kuqe me një gjatësi prej 0,78 ... 3,0 mikron, të cilat përbëjnë pjesën më të madhe të 49% të mbetur të spektrit diellor.
Pjesa tjetër e spektrit luan një rol të parëndësishëm në ekuilibrin e nxehtësisë së Tokës.
SA ENERGJI DIELLORE SHKON NË TOKË?
Dielli lëshon një sasi të madhe energjie - afërsisht 1.1x10 20 kWh në sekondë. Një kilovat orë është sasia e energjisë e nevojshme për të përdorur një llambë inkandeshente 100 vat për 10 orë. Shtresat e jashtme të atmosferës së Tokës kapin afërsisht një të miliontën e energjisë së emetuar nga Dielli, ose afërsisht 1,500 kuadrilion (1,5 x 10 18) kWh në vit. Megjithatë, për shkak të reflektimit, shpërndarjes dhe përthithjes së saj nga gazrat atmosferikë dhe aerosolet, vetëm 47% e të gjithë energjisë, ose afërsisht 700 kuadrilion (7 x 10 17) kWh, arrin në sipërfaqen e Tokës.
Rrezatimi diellor në atmosferën e Tokës ndahet në të ashtuquajturin rrezatim direkt dhe shpërndahet nga grimcat e ajrit, pluhurit, ujit, etj., të përfshira në atmosferë. Shuma e tyre formon rrezatimin total diellor. Sasia e energjisë që bie për njësi sipërfaqe për njësi të kohës varet nga një sërë faktorësh:
gjerësia gjeografike, klima lokale, stina e vitit, këndi i pjerrësisë së sipërfaqes në raport me Diellin.
KOHA DHE VENDI
Sasia e energjisë diellore që bie në sipërfaqen e Tokës ndryshon për shkak të lëvizjes së Diellit. Këto ndryshime varen nga koha e ditës dhe koha e vitit. Zakonisht, më shumë rrezatim diellor godet Tokën në mesditë sesa në mëngjes herët ose në mbrëmje vonë. Në mesditë, Dielli është lart mbi horizont dhe gjatësia e rrugës për rrezet e Diellit nëpër atmosferën e Tokës shkurtohet. Rrjedhimisht, më pak rrezatim diellor shpërndahet dhe absorbohet, që do të thotë se më shumë arrin sipërfaqen e tokës.
Sasia e energjisë diellore që arrin në sipërfaqen e Tokës ndryshon nga vlera mesatare vjetore: në koha e dimrit- më pak se 0,8 kWh / m² në ditë në veri (gjerësia gjeografike 50˚) dhe më shumë se 4 kWh / m² në ditë në verë në të njëjtin rajon. Diferenca zvogëlohet kur i afroheni ekuatorit.
Sasia e energjisë diellore varet gjithashtu nga vendndodhja gjeografike e zonës: sa më afër ekuatorit, aq më shumë është. Për shembull, incidenti mesatar vjetor total i rrezatimit diellor në një sipërfaqe horizontale është: në Evropën Qendrore, Azinë Qendrore dhe Kanada - afërsisht 1000 kWh / m²; në Mesdhe - afërsisht 1,700 kWh / m²; në shumicën e rajoneve të shkretëtirës së Afrikës, Lindjes së Mesme dhe Australisë - afërsisht 2200 kWh / m².
Kështu, sasia e rrezatimit diellor ndryshon ndjeshëm në varësi të sezonit dhe vendndodhjes gjeografike (shih tabelën 1). Ky faktor duhet të merret parasysh kur përdoret energjia diellore.
Tabela 1
| Sasia e rrezatimit diellor në Evropë dhe Karaibe, kWh / m² në ditë. | ||||
| Evropën Jugore | Evropa Qendrore | Evropa Veriore | Rajoni i Karaibeve | |
| janar | 2,6 | 1,7 | 0,8 | 5,1 |
| shkurt | 3,9 | 3,2 | 1,5 | 5,6 |
| marsh | 4,6 | 3,6 | 2,6 | 6,0 |
| prill | 5,9 | 4,7 | 3,4 | 6,2 |
| Mund | 6,3 | 5,3 | 4,2 | 6,1 |
| qershor | 6,9 | 5,9 | 5,0 | 5,9 |
| korrik | 7,5 | 6,0 | 4,4 | 6,4 |
| gusht | 6,6 | 5,3 | 4,0 | 6,1 |
| shtator | 5,5 | 4,4 | 3,3 | 5,7 |
| tetor | 4,5 | 3,3 | 2,1 | 5,3 |
| Nëntor | 3,0 | 2,1 | 1,2 | 5,1 |
| dhjetor | 2,7 | 1,7 | 0,8 | 4,8 |
| VITI | 5,0 | 3,9 | 2,8 | 5,7 |
RETË
Sasia e rrezatimit diellor që arrin në sipërfaqen e Tokës varet nga fenomene të ndryshme atmosferike dhe nga pozicioni i Diellit si gjatë ditës ashtu edhe gjatë gjithë vitit. Retë janë fenomeni kryesor atmosferik që përcakton sasinë e rrezatimit diellor që arrin në sipërfaqen e Tokës. Në çdo pikë të Tokës, rrezatimi diellor që arrin në sipërfaqen e Tokës zvogëlohet me rritjen e mbulesës së reve. Rrjedhimisht, vendet me mot kryesisht me re marrin më pak rrezatim diellor sesa shkretëtirat, ku moti është kryesisht pa re. Formimi i reve ndikohet nga prania e tipareve të tilla të relievit lokal si malet, detet dhe oqeanet, si dhe liqenet e mëdhenj. Prandaj, sasia e rrezatimit diellor të marrë në këto zona dhe rajonet përreth mund të ndryshojë. Për shembull, malet mund të marrin më pak rrezatim diellor sesa ultësirat dhe fushat ngjitur. Erërat që fryjnë drejt maleve, duke detyruar një pjesë të ajrit të ngrihet dhe duke ftohur lagështinë në ajër, formojnë re. Sasia e rrezatimit diellor në zonat bregdetare mund të ndryshojë gjithashtu nga ato të regjistruara në zonat e vendosura në brendësi të kontinentit.
Sasia e energjisë diellore e furnizuar gjatë ditës varet shumë nga kushtet lokale atmosferike. Në mesditë, me një qiell të pastër, rrezatimi total diellor që bie në një sipërfaqe horizontale mund të arrijë (për shembull, në Evropën Qendrore) një vlerë prej 1000 W / m2 (në kushte shumë të favorshme moti, kjo shifër mund të jetë më e lartë), ndërsa në mot shumë i vranët - nën 100 W / m² edhe në mesditë.
NDOTJA
Antropogjene dhe dukuritë natyrore mund të kufizojë gjithashtu sasinë e rrezatimit diellor që arrin në sipërfaqen e Tokës. Smogu urban, tymi nga zjarri i pyjeve dhe hiri i ajrit nga aktiviteti vullkanik reduktojnë përdorimin e energjisë diellore duke rritur shpërndarjen dhe thithjen e rrezatimit diellor. Kjo do të thotë, këta faktorë ndikojnë në rrezatimin e drejtpërdrejtë diellor në një masë më të madhe se totali. Në ndotje e rëndë ajri, për shembull, me smogun, rrezatimi i drejtpërdrejtë zvogëlohet me 40%, dhe totali - vetëm me 15-25%. Një shpërthim i fortë vullkanik mund të zvogëlojë, për më tepër, në një zonë të madhe të sipërfaqes së Tokës, rrezatimin e drejtpërdrejtë diellor me 20%, dhe totalin - me 10% për një periudhë nga 6 muaj deri në 2 vjet. Me një ulje të sasisë së hirit vullkanik në atmosferë, efekti dobësohet, por procesi i rikuperimit të plotë mund të zgjasë disa vjet.
POTENCIALE
Dielli na siguron 10,000 herë më shumë energji të lirë sesa përdoret në të vërtetë në mbarë botën. Vetëm në tregun tregtar global, blihet dhe shitet pak më pak se 85 trilionë (8,5 x 10 13) kWh energji në vit. Meqenëse është e pamundur të gjurmohet i gjithë procesi në tërësi, është e pamundur të thuhet me siguri se sa energji jo-komerciale konsumojnë njerëzit (për shembull, sa dru dhe pleh është mbledhur dhe djegur, sa ujë përdoret për të gjeneruar ose energji elektrike). Disa ekspertë besojnë se një energji e tillë jokomerciale përbën një të pestën e të gjithë energjisë së përdorur. Por edhe nëse është kështu, atëherë energjia totale e konsumuar nga njerëzimi gjatë vitit është vetëm rreth një e shtatë e mijëta e energjisë diellore që bie në sipërfaqen e Tokës gjatë së njëjtës periudhë.
Në vendet e zhvilluara si Shtetet e Bashkuara, konsumi i energjisë është afërsisht 25 trilion (2.5 x 10 13) kWh në vit, që është e barabartë me më shumë se 260 kWh për person në ditë. Ky tregues është i barabartë me puna e përditshme më shumë se njëqind llamba inkandeshente 100W gjatë gjithë ditës. Qytetari mesatar amerikan përdor 33 herë më shumë energji se një indian, 13 herë më shumë se një kinez, dy herë e gjysmë më shumë se një japonez dhe dy herë më shumë se një suedez.
Sasia e energjisë diellore që arrin në sipërfaqen e Tokës është shumë herë më e lartë se konsumi i saj, madje edhe në vende të tilla si Shtetet e Bashkuara, ku konsumi i energjisë është jashtëzakonisht i madh. Nëse vetëm 1% e territorit të vendit do të përdorej për instalimin e pajisjeve solare (bateri fotovoltaike ose sisteme diellore për furnizim me ujë të ngrohtë), që funksionojnë me një efikasitet prej 10%, atëherë Shtetet e Bashkuara do të furnizoheshin plotësisht me energji. E njëjta gjë mund të thuhet për të gjitha vendet e tjera të zhvilluara. Sidoqoftë, në një farë kuptimi, kjo është joreale - së pari, për shkak të kosto e larte sistemet fotovoltaike, dhe së dyti, është e pamundur të mbulohen zona kaq të mëdha me pajisje diellore pa dëmtuar ekosistemin. Por vetë parimi është i saktë. Është e mundur të mbulohet e njëjta zonë duke shpërndarë instalime në çati, shtëpi, shpatulla rrugësh, parcela toke të paracaktuara, etj. Përveç kësaj, në shumë vende, më shumë se 1% e tokës është ndarë tashmë për nxjerrjen, transformimin, prodhimin dhe transportin e energjisë. Dhe, meqenëse pjesa më e madhe e kësaj energjie nuk është e rinovueshme në shkallën e ekzistencës njerëzore, ky lloj i prodhimit të energjisë është shumë më i dëmshëm për mjedisi sesa sistemet diellore.
PËRDORIMI I ENERGJISË DIELLORE
Në shumicën e pjesëve të botës, sasia e energjisë diellore që arrin në çatitë dhe muret e ndërtesave tejkalon shumë konsumin vjetor të energjisë nga banorët e këtyre shtëpive. Përdorimi i dritës së diellit dhe nxehtësisë është i pastër, i thjeshtë dhe mënyrë natyrale duke marrë të gjitha format e energjisë që na nevojiten. Me kolektorë diellorë, ndërtesat e banimit dhe ato tregtare mund të ngrohen dhe/ose të furnizohen me ujë të nxehtë. rrezet e diellit, të përqendruara Pasqyrat parabolike (reflektorët) përdoren për të gjeneruar nxehtësi (me temperatura deri në disa mijëra gradë Celsius). Mund të përdoret për ngrohje ose për prodhimin e energjisë elektrike. Përveç kësaj, ekziston një mënyrë tjetër për të gjeneruar energji duke përdorur diellin - teknologjia fotovoltaike. Qelizat fotovoltaike janë pajisje që konvertojnë rrezatimin diellor drejtpërdrejt në energji elektrike.
Rrezatimi diellor mund të shndërrohet në energji e dobishme duke përdorur të ashtuquajturat sisteme diellore aktive dhe pasive. Sistemet solare aktive përfshijnë kolektorë diellorë dhe qelizat fotovoltaike. Sistemet pasive fitohen përmes projektimit dhe përzgjedhjes së ndërtesave Materiale ndërtimi në mënyrë të tillë që të shfrytëzojë sa më shumë energjinë e diellit.
Energjia diellore shndërrohet në energji të përdorshme dhe në mënyrë indirekte duke u shndërruar në forma të tjera energjie, si biomasa, era ose uji. Energjia e Diellit "kontrollon" motin në Tokë. Një pjesë e madhe e rrezatimit diellor thithet nga oqeanet dhe detet, ku uji nxehet, avullohet dhe bie në tokë në formën e shirave, duke "ushqyer" hidrocentralet. Era e kërkuar nga turbinat e erës gjenerohet nga ngrohja jo uniforme e ajrit. Një kategori tjetër e burimeve të rinovueshme të energjisë që rrjedhin nga energjia e Diellit është biomasa. Bimët jeshile thithin rrezet e diellit, si rezultat i fotosintezës, në to formohet lëndë organike, nga e cila më pas mund të merrni termike dhe energji elektrike... Kështu, energjia e erës, ujit dhe biomasës është një derivat i energjisë diellore.
PËRDORIMI PASIV I ENERGJISË DIELLORE
Ndërtesat pasive diellore janë ato që janë projektuar me konsideratë maksimale për kushtet klimatike lokale, dhe aty ku teknologjitë dhe materialet e përshtatshme përdoren për ngrohjen, ftohjen dhe ndriçimin e një ndërtese duke përdorur energjinë diellore. Këtu përfshihen teknologjitë dhe materialet tradicionale të ndërtimit, si izolimi, dyshemetë masive, dritaret me pamje të nëndheshme. Banesa të tilla mund të ndërtohen në disa raste pa kosto shtesë. Në raste të tjera, kostot shtesë të shkaktuara gjatë ndërtimit mund të kompensohen nga një reduktim i kostove të energjisë. Ndërtesat pasive diellore janë miqësore me mjedisin dhe kontribuojnë në krijimin e pavarësisë energjetike dhe një të ardhmeje të balancuar energjetike.
Në një sistem diellor pasiv, vetë struktura e ndërtesës vepron si një kolektor i rrezatimit diellor. Ky përkufizim korrespondon me shumicën e sistemeve më të thjeshta, ku nxehtësia ruhet në një ndërtesë përmes mureve, tavaneve ose dyshemeve të saj. Ekzistojnë gjithashtu sisteme ku sigurohen elementë të veçantë për akumulimin e nxehtësisë, të integruara në strukturën e ndërtesës (për shembull, kuti me gurë ose tanke ose shishe të mbushura me ujë). Sisteme të tilla klasifikohen gjithashtu si sisteme diellore pasive. Ndërtesat pasive diellore janë vendi i përsosur për të jetuar. Këtu mund të ndjeni më plotësisht lidhjen me natyrën, në një shtëpi të tillë ka shumë dritë natyrale, kursen energjinë elektrike.
HISTORIA
Historikisht, dizajni i ndërtesave është ndikuar nga kushtet klimatike lokale dhe disponueshmëria e materialeve të ndërtimit. Më vonë, njerëzimi u nda nga natyra, duke ndjekur rrugën e dominimit dhe kontrollit mbi të. Kjo rrugë ka çuar në një stil ndërtimi të qëndrueshëm për pothuajse çdo lokalitet. Në vitin 100 A.D. NS. historiani Plini i Riu ndërtoi një shtëpi verore në Italinë Veriore, në njërën nga dhomat e së cilës kishte dritare me mikë të hollë. Dhoma ishte më e ngrohtë se të tjerat dhe kërkonte më pak dru për ta ngrohur. Në banjat e famshme romake në shek.I-IV. n. NS. dritare të mëdha me pamje nga jugu u instaluan posaçërisht për të lejuar më shumë nxehtësi diellore të hynte në ndërtesë. Nga Arti VI. dhomat me diell në shtëpi dhe ndërtesa publike u bënë aq të zakonshme sa Justinian Coade prezantoi "të drejtën ndaj diellit" për të siguruar aksesin individual në diell. Në shekullin e 19-të, serat ishin shumë të njohura, në të cilat ishte në modë të ecje nën hijen e gjetheve të harlisura.
Për shkak të ndërprerjeve të energjisë elektrike gjatë Luftës së Dytë Botërore në fund të vitit 1947 në Shtetet e Bashkuara, ndërtesat që përdorin në mënyrë pasive energji diellore ishin në një kërkesë kaq të madhe sa që Libbey-Owens-Ford Glass Company botoi një libër të quajtur Shtëpia juaj me diell, i cili përmbante 49 nga modelet më të mira të ndërtesave diellore. Në mesin e viteve 1950, arkitekti Frank Bridgers projektoi ndërtesën e parë pasive të zyrës diellore në botë. Sistemi diellor për furnizim me ujë të ngrohtë i instaluar në të ka funksionuar pa ndërprerje që nga ajo kohë. E njëjta ndërtesë "Bridgers-Paxton" është regjistruar në regjistrin historik kombëtar të vendit si ndërtesa e parë e zyrave në botë, e ngrohur nga energjia e diellit.
Çmimet e ulëta të naftës pas Luftës së Dytë Botërore tërhoqën vëmendjen e publikut nga ndërtesat diellore dhe çështjet e efikasitetit të energjisë. Që nga mesi i viteve 1990, tregu ka ndryshuar qëndrimin e tij ndaj ekologjisë dhe përdorimit energjia e rinovueshme, dhe në ndërtim shfaqen tendenca, të cilat karakterizohen nga ndërthurja e projektit të ndërtesës së ardhshme me natyrën përreth.
SISTEMET DIELLORE PASIVE
Ka disa mënyra kryesore të përdorimit pasiv energji diellore në arkitekturë. Duke përdorur ato, ju mund të krijoni shumë skema të ndryshme, duke marrë kështu një larmi modelesh ndërtesash. Prioritetet për ndërtimin e një ndërtese me përdorim pasiv të energjisë diellore janë: një vendndodhje e mirë e shtëpisë; nje numer i madh i Dritare me pamje nga jugu (në hemisferën veriore) për të lejuar më shumë dritë dielli në dimër (dhe anasjelltas, një numër i vogël dritaresh me pamje nga lindja ose perëndimi për të kufizuar rrezet e padëshiruara të diellit në verë); Llogaritja e saktë e ngarkesës së nxehtësisë në brendësi, për të shmangur luhatjet e padëshiruara të temperaturës dhe për të mbajtur ngrohtë gjatë natës, strukturë ndërtimi të izoluar mirë.
Vendndodhja, izolimi, orientimi i dritareve dhe ngarkesa termike në ambiente duhet të jetë një sistem i vetëm. Për të reduktuar luhatjet e brendshme të temperaturës, izolimi duhet të vendoset me jashtë ndërtesë. Megjithatë, në vendet me ngrohje të brendshme të shpejtë, ku kërkohet pak izolim, ose ku kapaciteti i nxehtësisë është i ulët, izolimi duhet të jetë brenda... Atëherë dizajni i ndërtesës do të jetë optimal në çdo mikroklimë. Vlen të përmendet se ekuilibri i duhur midis ngarkesës termike në ambiente dhe izolimit çon jo vetëm në kursim të energjisë, por edhe në kursime në materialet e ndërtimit.
SISTEMET DIELLORE AKTIVE
Gjatë projektimit të ndërtesës, përdorimi i sistemeve solare aktive si p.sh kolektorë diellorë dhe bateritë fotovoltaike. Kjo pajisje është e instaluar në anën jugore të ndërtesës. Për të maksimizuar sasinë e ngrohtësisë në dimër, kolektorë diellorë në Evropë dhe Amerikën e Veriut duhet të instalohet me anim më shumë se 50 ° nga horizontali. Qelizat fotovoltaike fikse marrin sasinë më të madhe të rrezatimit diellor gjatë vitit kur këndi i prirjes në raport me horizontin është i barabartë me gjerësinë gjeografike në të cilën ndodhet ndërtesa. Këndi i pjerrësisë së çatisë së ndërtesës dhe orientimi i saj në jug janë aspekte të rëndësishme gjatë zhvillimit të një projekti ndërtimi. Kolektorët diellorë për furnizimin me ujë të nxehtë dhe bateritë fotovoltaike duhet të vendosen në afërsi të vendit të konsumit të energjisë. Kriteri kryesor kur zgjidhni pajisje është efikasiteti i tij.
KOLLEKTORË DIELLOR
Që nga kohërat e lashta, njeriu ka përdorur energjinë e Diellit për të ngrohur ujin. Në zemër të shumë diellore sistemet energjetike gënjeshtra e aplikimit kolektorë diellorë... Kolektori thith energjinë e dritës nga dielli dhe e shndërron atë në nxehtësi, e cila transferohet në një medium transferues të nxehtësisë (lëng ose ajër) dhe më pas përdoret për ngrohjen e ndërtesave, ngrohjen e ujit, prodhimin e energjisë elektrike, tharjen e produkteve bujqësore ose gatimin e ushqimit. Kolektorët diellorë mund të përdoren pothuajse në të gjitha proceset që përdorin nxehtësinë.
Për një ndërtesë ose apartament tipik banimi në Evropë dhe Amerikën e Veriut, ngrohja e ujit është procesi i dytë më i kushtueshëm i energjisë shtëpiake. Për një numër shtëpish, është edhe më konsumuesi i energjisë. Përdorimi i energjisë diellore mund të zvogëlojë koston e ngrohjes së ujit të brendshëm me 70%. Kolektori ngroh paraprakisht ujin, i cili më pas futet në një kolonë ose bojler tradicional, ku uji nxehet në temperaturën e duhur... Kjo përkthehet në kursime të konsiderueshme të kostos. Ky sistem është i lehtë për t'u instaluar dhe nuk kërkon pothuajse asnjë mirëmbajtje.
Sot, sistemet diellore të ngrohjes së ujit përdoren në shtëpi private, ndërtesa apartamentesh, shkolla, lavazhe, spitale, restorante, bujqësi dhe industri. Të gjitha këto objekte kanë një gjë të përbashkët: përdorin ujë të nxehtë. Pronarët e shtëpive dhe drejtuesit e bizneseve kanë mësuar tashmë se sistemet diellore të ngrohjes së ujit janë me kosto efektive dhe në gjendje të plotësojnë nevojat e tyre. ujë i nxehtë në çdo rajon të botës.
HISTORIA
Njerëzit e kanë ngrohur ujin me ndihmën e diellit që nga kohërat e lashta, përpara se lëndët djegëse fosile të zënë vendin kryesor në sektorin global të energjisë. Parimet e ngrohjes diellore janë të njohura për mijëra vjet. Një sipërfaqe e lyer me ngjyrë të zezë nxehet fort në diell, ndërsa sipërfaqet e lehta ngrohen më pak, të bardha më pak se të gjitha të tjerat. Kjo pronë përdoret në kolektorët diellorë - pajisjet më të famshme që përdorin drejtpërdrejt energjinë e diellit. Koleksionistët u zhvilluan rreth dyqind vjet më parë. Më i famshmi prej tyre, koleksionisti i sheshtë, u bë në 1767 nga një shkencëtar zviceran i quajtur Horace de Saussure. Më vonë u përdor për gatim nga Sir John Herschel gjatë ekspeditës së tij në Afrikën e Jugut në vitet 1830.
Teknologjia e kolektorëve diellorë arriti një nivel pothuajse modern në vitin 1908 kur William Bailey shpiku një kolektor me një trup të izoluar termikisht dhe tuba bakri. Ky shumëfish ishte shumë i ngjashëm me një sistem termosifonik modern. Deri në fund të Luftës së Parë Botërore, Bailey kishte shitur 4,000 nga këta koleksionistë dhe biznesmeni nga Florida që bleu patentën e tij kishte shitur gati 60,000 koleksionistë deri në vitin 1941. Racionimi i bakrit i prezantuar në Shtetet e Bashkuara gjatë Luftës së Dytë Botërore shkaktoi rënien e tregut të ngrohësve diellorë.
Deri në krizën globale të naftës të vitit 1973, këto pajisje u harruan kryesisht. Megjithatë, kriza është zgjuar interes të ri ndaj burimeve alternative të energjisë. Si rezultat, kërkesa për energji diellore... Shumë vende janë shumë të interesuara për zhvillimin e kësaj zone. Efikasiteti i sistemeve të ngrohjes diellore është rritur në mënyrë të vazhdueshme që nga vitet 1970 falë përdorimit të xhamit të kalitur me hekur të ulët për të mbuluar kolektorët (ai lejon që të kalojë më shumë energji diellore sesa xhami i zakonshëm), izolim termik i përmirësuar dhe veshje selektive e qëndrueshme.
LLOJET E KOLLEKTORËVE DIELLOR
Një kolektor tipik diellor ruan energjinë diellore në module tubash dhe pllaka metalike të lyera me ngjyrë të zezë në çati për të maksimizuar thithjen e rrezatimit. Ato janë të vendosura në një kuti qelqi ose plastike dhe të anuar drejt jugut për të kapur rrezet maksimale të diellit. Kështu, kolektori është një serë miniaturë që ruan nxehtësinë nën një panel xhami. Meqenëse rrezatimi diellor shpërndahet në sipërfaqe, kolektori duhet të ketë një sipërfaqe të madhe.
Ka kolektorë diellorë madhësive të ndryshme dhe dizajne në varësi të aplikimit të tyre. Ato mund t'i sigurojnë familjes ujë të nxehtë për larje, larje dhe gatim, ose mund të përdoren për të ngrohur paraprakisht ujin për ngrohësit ekzistues të ujit. Tregu aktualisht ofron shumë modele të ndryshme mbledhësit. Ato mund të ndahen në disa kategori. Për shembull, ekzistojnë disa lloje të kolektorëve në përputhje me temperaturën që ata japin:
Kolektorët me temperaturë të ulët prodhojnë nxehtësi të shkallës së ulët, nën 50 ° C. Përdoren për të ngrohur ujin në pishina dhe në raste të tjera kur kërkohet ujë jo shumë i nxehtë.
Kolektorët me temperaturë mesatare prodhojnë nxehtësi potenciale të lartë dhe mesatare (mbi 50˚C, zakonisht 60-80˚C). Zakonisht këta janë kolektorë të sheshtë me xham, në të cilët transferimi i nxehtësisë kryhet me anë të një lëngu, ose kolektorë-përqendrues, në të cilët nxehtësia përqendrohet... Përfaqësuesi i këtij të fundit është koleksionisti tubular i evakuuar, i cili përdoret shpesh për ngrohjen e ujit në sektorin e banimit.
Koleksionet me temperaturë të lartë janë tabaka parabolike dhe përdoren kryesisht nga kompanitë gjeneruese të energjisë për të gjeneruar energji elektrike për rrjetin e energjisë.
Kolektor i integruar
Lloji më i thjeshtë i kolektorit diellor është një "kapacitiv" ose "kolektor termosifoni", i cili mori këtë emër sepse kolektori është gjithashtu një rezervuar për ruajtjen e nxehtësisë në të cilin nxehet dhe ruhet një pjesë "e disponueshme" e ujit. Kolektorë të tillë përdoren për të ngrohur paraprakisht ujin, i cili më pas nxehet në temperaturën e kërkuar në instalimet tradicionale, për shembull, në ngrohësit e ujit me gaz. Në kushte shtëpiake, uji i ngrohur paraprakisht hyn në rezervuarin e magazinimit. Kjo zvogëlon konsumin e energjisë për ngrohjen e mëvonshme. Ky kolektor është një alternativë e lirë për një sistem aktiv të ngrohjes diellore të ujit që nuk përdor pjesë lëvizëse (pompa), kërkon mirëmbajtje minimale dhe ka zero kosto funksionimi. Kolektorët e integruar të magazinimit përbëhen nga një ose më shumë rezervuarë të zinj të mbushur me ujë dhe të vendosur në një kuti të izoluar termikisht të mbuluar me një kapak xhami. Ndonjëherë në kuti vendoset edhe një reflektor, i cili përforcon rrezatimin diellor. Drita kalon nëpër xhami dhe ngroh ujin. Këto pajisje janë mjaft të lira, megjithatë, para fillimit të motit të ftohtë, uji duhet të kullohet prej tyre ose të mbrohet nga ngrirja.
Koleksionistë të sheshtë
Kolektorët me pllaka të sheshta janë lloji më i zakonshëm i kolektorëve diellorë që përdoren në sistemet e ujit të ngrohtë dhe ngrohjes shtëpiake. Zakonisht ky kolektor është një kuti metalike e izoluar nga nxehtësia me kapak qelqi ose plastike, në të cilën vendoset një pllakë thithëse e lyer me ngjyrë të zezë. Lustrimi mund të jetë transparent ose mat. Kolektorët e sheshtë zakonisht përdorin xham me hekur të ulët, të errët, që transmeton dritë (i cili transmeton një pjesë të konsiderueshme të dritës së diellit që hyn në kolektor). Rrezet e diellit godasin pllakën thithëse të nxehtësisë dhe falë xhamit, humbja e nxehtësisë zvogëlohet. Muret e poshtme dhe anësore të kolektorit janë të mbuluara me material izolues, i cili redukton më tej humbjet e nxehtësisë.
Pllaka absorbuese zakonisht lyhet me ngjyrë të zezë, sepse sipërfaqet e errëta thithin më shumë energji diellore sesa ato të lehta. Drita e diellit kalon përmes xhamit dhe godet pllakën thithëse, e cila nxehet, duke e kthyer rrezatimin diellor në energji termike. Kjo nxehtësi transferohet në ftohës - ajri ose lëngu që qarkullon nëpër tuba. Meqenëse shumica e sipërfaqeve të zeza ende reflektojnë rreth 10% të rrezatimit të rënë, disa pllaka absorbuese trajtohen me një shtresë të veçantë selektive që ruan më mirë rrezet e diellit të zhytur dhe zgjat më shumë se boja e zezë e zakonshme. Veshja selektive e përdorur në panelet diellore përbëhet nga një shtresë shumë e fortë dhe e hollë gjysmëpërçuesi amorf i vendosur mbi një bazë metalike. Veshjet selektive karakterizohen nga përthithje e lartë në rajonin e dukshëm të spektrit dhe emetim i ulët në rajonin e largët infra të kuqe.
Pllakat thithëse janë bërë zakonisht nga një metal që e përcjell mirë nxehtësinë (më shpesh bakri ose alumini). Bakri është më i shtrenjtë, por përcjell më mirë nxehtësinë dhe është më pak i ndjeshëm ndaj korrozionit sesa alumini. Pllaka absorbuese duhet të ketë një përçueshmëri të lartë termike në mënyrë që të transferojë energjinë e akumuluar në ujë me humbje minimale të nxehtësisë. Koleksionistë të sheshtë ndahen në lëng dhe ajër. Të dy llojet e kolektorëve janë me xham ose pa xham.
Mbledhësit e lëngjeve
Në kolektorët e lëngshëm, energjia diellore ngroh lëngun që rrjedh përmes tubave të bashkangjitur në pllakën absorbuese. Nxehtësia e thithur nga pllaka transferohet menjëherë në lëng.
Tubat mund të jenë paralel me njëri-tjetrin, secili me një hyrje dhe dalje, ose në formën e një spirale. Rregullimi gjarpëror i tubave eliminon mundësinë e rrjedhjes përmes vrimave të lidhjes dhe siguron një rrjedhje të barabartë të lëngut. Nga ana tjetër, mund të jetë e vështirë kullimi i lëngut për të shmangur ngrirjen, pasi uji mund të mbetet në vende në tubat e përkulur.
Në sistemet më të thjeshta të lëngshme përdoret uji i zakonshëm, i cili nxehet drejtpërdrejt në kolektor dhe futet në banjë, kuzhinë etj. Ky model njihet si një sistem "i hapur" (ose "i drejtpërdrejtë"). Në rajonet me klimë të ftohtë, kolektorët e lëngshëm duhet të kullohen gjatë sezonit të ftohtë, kur temperatura bie në pikën e ngrirjes; ose një lëng antifriz përdoret si bartës i nxehtësisë. Në sisteme të tilla, lëngu i transferimit të nxehtësisë thith nxehtësinë e ruajtur në kolektor dhe kalon përmes shkëmbyesit të nxehtësisë. Shkëmbyesi i nxehtësisë është zakonisht një rezervuar uji i instaluar në shtëpi, në të cilin nxehtësia transferohet në ujë. Ky model quhet "sistem i mbyllur".
Kolektorët e lëngshëm me xham përdoren për ngrohjen e ujit të brendshëm si dhe për ngrohjen e hapësirave. Kolektorët pa xham zakonisht ngrohin ujin e pishinës. Meqenëse këta kolektorë nuk kanë nevojë të përballojnë temperaturat e larta, ata përdorin materiale të lira: plastikë, gome. Ata nuk kanë nevojë për mbrojtje nga ngricat pasi përdoren në kohë e ngrohtë i vitit.
Mbledhësit e ajrit
Mbledhësit e ajrit kanë avantazhin që nuk vuajnë nga problemet e ngrirjes dhe vlimit të ftohësit, të cilat ndonjëherë vuajnë nga sistemet e lëngshme. Ndërsa një rrjedhje e ftohësit në një kolektor ajri është më e vështirë për t'u zbuluar dhe rregulluar, është më pak e mundimshme sesa një rrjedhje lëngu. Sistemet ajrore shpesh përdorin materiale më të lira se sistemet e lëngëta. Për shembull, lustrim plastik, sepse temperatura e funksionimit është më e ulët në to.
Kolektorët e ajrit janë kolektorë të thjeshtë të sheshtë dhe përdoren kryesisht për ngrohjen dhe tharjen e produkteve bujqësore. Pllakat thithëse në kolektorët e ajrit janë panele metalike, ekrane me shumë shtresa, duke përfshirë ato të bëra nga materiale jo metalike. Ajri kalon përmes absorbuesit me konvekcion natyral ose me veprimin e një ventilatori. Meqenëse ajri e përcjell nxehtësinë më keq se një lëng, ai transferon më pak nxehtësi në absorbues sesa një lëng transferues nxehtësie. Disa ngrohje diellore të ajrit kanë ventilatorë të ngjitur në pllakën thithëse për të rritur turbulencën e ajrit dhe për të përmirësuar transferimin e nxehtësisë. Disavantazhi i këtij dizajni është se konsumon energji për funksionimin e ventilatorëve, duke rritur kështu koston e funksionimit të sistemit. Në klimat e ftohta, ajri drejtohet midis pllakës së absorbimit dhe izolimit muri i pasmë kolektor: duke shmangur kështu humbjen e nxehtësisë përmes lustrimit. Sidoqoftë, nëse ajri nxehet jo më shumë se 17 ° C mbi temperaturën e jashtme, ftohësi mund të qarkullojë në të dy anët e pllakës së absorbimit pa humbje të mëdha në efikasitet.
Përparësitë kryesore të kolektorëve të ajrit janë thjeshtësia dhe besueshmëria e tyre. Koleksionistë të tillë kanë një strukturë të thjeshtë. Me kujdesin e duhur, një koleksionist cilësor mund të zgjasë 10-20 vjet dhe është i lehtë për t'u menaxhuar. Nuk kërkohet shkëmbyes nxehtësie pasi ajri nuk ngrin.
Kolektorë diellorë me tub vakum
Kolektorët diellorë tradicionalë të thjeshtë me pllaka të sheshta janë projektuar për përdorim në rajone me klimë të ngrohtë diellore. Ata humbasin në mënyrë drastike efektivitetin e tyre në ditët e pafavorshme - në mot të ftohtë, me re dhe me erë. Për më tepër, kondensimi dhe lagështia e shkaktuar nga moti çojnë në konsumim të parakohshëm të materialeve të brendshme, gjë që, nga ana tjetër, çon në një përkeqësim të performancës së sistemit dhe në prishjen e tij. Këto disavantazhe eliminohen duke përdorur kolektorë të evakuuar.
Kolektorët e evakuuar ngrohin ujin për përdorim shtëpiak ku nevojiten temperatura më të larta të ujit. Rrezatimi diellor kalon nëpër tubin e jashtëm të qelqit, hyn në tubin absorbues dhe shndërrohet në nxehtësi. Ai transferohet në lëngun që rrjedh nëpër tub. Kolektori përbëhet nga disa rreshta tubash xhami paralelë, në secilin prej të cilëve është ngjitur një absorbues tubular (në vend të pllakës absorbuese në kolektorë të sheshtë) me një shtresë selektive. Lëngu i nxehtë qarkullon nëpër shkëmbyesin e nxehtësisë dhe transferon nxehtësinë në ujin që gjendet në rezervuarin e magazinimit.
Kolektorët e evakuuar janë modularë, d.m.th. tubat mund të shtohen ose hiqen sipas nevojës, në varësi të nevojës për ujë të nxehtë. Në prodhimin e kolektorëve të këtij lloji, ajri thithet nga hapësira midis tubave dhe krijohet një vakum. Kjo eliminon humbjen e nxehtësisë që lidhet me përçueshmërinë termike të ajrit dhe konvekcionin e shkaktuar nga qarkullimi i tij. Humbja e nxehtësisë nga rrezatimi mbetet (energjia e nxehtësisë lëviz nga një sipërfaqe e ngrohtë në një sipërfaqe të ftohtë, madje edhe në vakum). Megjithatë, kjo humbje është e vogël dhe e papërfillshme në krahasim me sasinë e nxehtësisë së transferuar në lëngun në tubin absorbues. Vakuumi në tubin e qelqit - izolimi termik më i mirë i mundshëm për kolektorin - zvogëlon humbjen e nxehtësisë dhe mbron absorbuesin dhe tubin e ftohësit nga ndikimet e jashtme negative. Rezultati është një performancë e shkëlqyer që tejkalon çdo lloj tjetër kolektori diellor.
Ka shumë lloje të ndryshme të kolektorëve të evakuuar. Në disa, një tjetër tub qelqi i tretë kalon brenda tubit absorbues; ka modele të tjera të fletëve të transferimit të nxehtësisë dhe tubave të lëngut. Ekziston një kolektor vakum që mban 19 litra ujë në çdo tub, duke eliminuar kështu nevojën për një rezervuar të veçantë për ruajtjen e ujit. Reflektorët gjithashtu mund të vendosen pas tubave të vakumit për të përqendruar më tej rrezatimin diellor në kolektor.
Në rajonet me luhatje të temperaturës së lartë, këta kolektorë janë shumë më efikas se kolektorët e sheshtë për një sërë arsyesh. Së pari, ato funksionojnë mirë si në rrezatim diellor të drejtpërdrejtë ashtu edhe në atë të shpërndarë. Kjo veçori, e kombinuar me vetinë e vakumit për të minimizuar humbjen e nxehtësisë nga jashtë, i bën këta kolektorë të domosdoshëm në dimrat e ftohtë dhe me re. Së dyti, falë formë e rrumbullakosur tub vakumi, rrezet e diellit bien pingul me absorbuesin për pjesën më të madhe të ditës. Për krahasim, në një kolektor të sheshtë fiks, rrezet e diellit bien pingul me sipërfaqen e tij vetëm në mesditë. Kolektorët e evakuuar karakterizohen nga një temperaturë dhe efikasitet më i lartë i ujit se sa ata të sheshtë, por janë gjithashtu më të shtrenjtë.
Përqendruesit
Kolektorët fokusues (përqendruesit) përdorin sipërfaqe të pasqyruara për të përqendruar energjinë diellore në një amortizues, i quajtur gjithashtu një lavaman i nxehtësisë. Temperaturat që arrijnë janë dukshëm më të larta se kolektorët e sheshtë, por ata mund të përqendrojnë vetëm rrezatimin e drejtpërdrejtë diellor, gjë që çon në performancë të dobët në mot me mjegull ose me re. Sipërfaqja reflektuese fokuson dritën e diellit të reflektuar nga një sipërfaqe e madhe në një sipërfaqe më të vogël thithëse, duke arritur kështu një temperaturë të lartë. Në disa modele, rrezatimi i diellit është i përqendruar në një pikë qendrore, ndërsa në të tjera, rrezet e diellit janë të përqendruara përgjatë një linje të hollë fokale. Marrësi ndodhet në pikën qendrore ose përgjatë vijës fokale. Lëngu i transferimit të nxehtësisë rrjedh përmes marrësit dhe thith nxehtësinë. Të tillë kolektorë-përqendrues janë më të përshtatshëm për rajone me izolim të lartë - afër ekuatorit, në një klimë të mprehtë kontinentale dhe në rajonet e shkretëtirës.
Hubs funksionojnë më mirë kur janë të kthyera drejtpërsëdrejti nga dielli. Për këtë përdoren pajisje gjurmuese, të cilat gjatë ditës e kthejnë kolektorin “përballë” Diellit. Gjurmuesit njëaksial rrotullohen nga lindja në perëndim; biaksial - nga lindja në perëndim dhe një kënd mbi horizont (për të gjurmuar lëvizjen e Diellit nëpër qiell gjatë gjithë vitit). Përqendruesit përdoren kryesisht në instalimet industriale pasi ato janë të shtrenjta dhe pajisjet përcjellëse kanë nevojë për mirëmbajtje të vazhdueshme. Disa sisteme të energjisë diellore të banimit përdorin përqendrues parabolikë. Këto instalime përdoren për furnizim me ujë të nxehtë, ngrohje dhe trajtim të ujit. Në sistemet shtëpiake, përdoren kryesisht pajisjet e gjurmimit njëaksial - ato janë më të lira dhe më të thjeshta se ato biaksiale.
Një bateri diellore është një seri modulesh diellore që konvertojnë energjinë diellore në energji elektrike dhe, duke përdorur elektroda, e transmetojnë atë më tej në pajisjet e tjera të konvertimit. Këto të fundit nevojiten për të krijuar një rrymë alternative nga rryma direkte, e cila mund të perceptohet nga pajisjet elektrike shtëpiake. Rryma e drejtpërdrejtë fitohet kur energjia diellore merret nga qelizat diellore dhe energjia e fotoneve shndërrohet në rrymë elektrike.
Sa fotone godasin fotocelën përcakton se sa energji jep bateria diellore. Për këtë arsye, performanca e baterisë ndikohet jo vetëm nga materiali i fotocelës, por edhe nga numri i ditëve me diell në vit, këndi i incidencës së dritës së diellit në bateri dhe faktorë të tjerë jashtë kontrollit të një personi.
Aspektet që ndikojnë në sa energji gjeneron një qelizë diellore
Para së gjithash, performanca e paneleve diellore varet nga materiali i prodhimit dhe teknologjia e prodhimit. Nga ato në treg mund të gjeni bateri me performancë që varion nga 5 në 22%. Të gjitha panelet diellore ndahen në silikon dhe film.
Performanca e modulit të silikonit:
- Panele silikoni monokristaline - deri në 22%.
- Panele polikristaline - deri në 18%.
- Amorf (fleksibël) - deri në 5%.
Performanca e moduleve të filmit:
- Bazuar në teluridin e kadmiumit - deri në 12%.
- Bazuar në selenid meli-indium-galium - deri në 20%.
- Bazuar në polimer - deri në 5%.
Ekzistojnë gjithashtu lloje të përziera të paneleve, të cilat, me avantazhet e një lloji, bëjnë të mundur tejkalimin e disavantazheve të një tjetri, duke rritur kështu efikasitetin e modulit.
Gjithashtu, sa energji jep bateria diellore ndikohet nga numri i ditëve të kthjellëta në vit. Dihet se nëse dielli në zonën tuaj shfaqet për një ditë të tërë në më pak se 200 ditë në vit, atëherë instalimi dhe përdorimi i paneleve diellore vështirë se do të jetë fitimprurës.
Përveç kësaj, temperatura e ngrohjes së baterisë gjithashtu ndikon në efikasitetin e paneleve. Pra, kur nxehet me 1 ° C, produktiviteti bie me 0,5%, përkatësisht, kur nxehet me 10 ° C, kemi gjysmën e efikasitetit. Për të parandaluar probleme të tilla, instalohen sisteme ftohjeje, të cilat gjithashtu kërkojnë konsum të energjisë.
Për të ruajtur nivele të larta produktiviteti gjatë gjithë ditës, janë instaluar sisteme gjurmuese diellore për të ndihmuar në ruajtjen e një këndi të drejtë të rënies së rrezeve në panelet diellore. Por këto sisteme janë mjaft të shtrenjta, për të mos përmendur vetë bateritë, kështu që jo të gjithë mund të përballojnë t'i instalojnë ato për të fuqizuar shtëpinë e tyre.
Sa energji gjeneron bateria diellore varet gjithashtu nga sipërfaqja totale e moduleve të instaluara, sepse çdo qelizë diellore mund të marrë një sasi të kufizuar.
Si të llogarisni sa energji ofron një panel diellor për shtëpinë tuaj?
Bazuar në pikat e mësipërme që duhet të merren parasysh kur blini panele diellore, mund të nxjerrim një formulë të thjeshtë me të cilën mund të llogarisim se sa energji do të prodhojë një modul.
Le të themi se keni zgjedhur një nga modulet më produktive me një sipërfaqe prej 2 m2. Sasia e energjisë diellore në një ditë tipike me diell është afërsisht 1000 watts për m2. Si rezultat, marrim formulën e mëposhtme: energjia diellore (1000 W / m2) × produktiviteti (20%) × sipërfaqja e modulit (2 m2) = fuqia (400 W).
Nëse doni të llogarisni se sa energji diellore perceptohet nga një bateri brenda koha e mbrëmjes ditë dhe në një ditë me re, mund të përdorni formulën e mëposhtme: sasia e energjisë diellore në një ditë të kthjellët × sinusi i këndit të rrezeve të diellit dhe sipërfaqja e panelit × përqindja e energjisë së konvertuar në një ditë me re = sa energji diellore konvertohet përfundimisht nga bateria. Për shembull, le të themi se në mbrëmje këndi i rënies së rrezeve është 30̊. Ne marrim llogaritjen e mëposhtme: 1000 W / m2 × sin30̊ × 60% = 300 W / m2, dhe ne përdorim numrin e fundit si bazë për llogaritjen e fuqisë.