Insolacijska karta Hrvatske
Solarna ili sunčeva energija je energija Sunca, njegova svjetlost i toplina koju ljudi koriste od davnina uz pomoć raznih tehnologija. Sunčeva zračenja, uz sekundarne solarne izvore kao što su vjetar, energija valova i biomasa, se računaju u najčešće dostupne obnovljive izvore energije na Zemlji. Upotrebljava se samo mali dio solarne energije od one koja je na raspolaganju.
Solarna energija pruža električnu energiju pomoću toplinskih strojeva ili fotonaponskih sustava. Jednom pretvorena, njena upotreba je ograničena samo ljudskom genijalnošću. Djelomični popis solarnog sustava uključuje prostor za grijanje i hlađenje kroz solarnu arhitekturu, pitku vodu kroz destilaciju i dezinfekciju, toplinsku energiju za kuhanje i visoku temperaturu procesa topline za industrijskesvrhe.
Solarne tehnologije su široko karakterizirane ili kao pasivne solarne ili aktivne solarne, ovisno o načinu sakupljanja, pretvaranja i distribuiranja sunčevog svjetla. Aktivne solarne tehnike uključuju uporabu fotonaponskih ćelija i solarnih termičkih kolektora (s električnom ili mehaničkom opremom) kako bi pretvorili sunčevu svjetlost u korisne izlazne jedinice. Pasivne solarne tehnike uključuju orijentaciju zgrade prema Suncu, odabir materijala s povoljnim termalnim svojstvima ili svojstvima raspršivanja svjetlosti te projektiranje prostora kod kojih prirodno cirkulira zrak.
O energiji Sunca [uredi]
Pola ulazne solarne energije dosegne Zemljinu površinu
Sunce kao fuzijski reaktor svake sekunde pretvori oko 600 milijuna tona vodika u helij pri čemu se oslobađa ogromna količina energije koja se šalje u svemir u vidu elektromagnetnog, svjetlosnog, toplinskog, rentgenskog i drugih vidova zračenja. Od ukupno 3,8×1026 W energije koju Sunce zrači u svemir, Zemlja primi 1,7 ×1017 W (174 PW). Oko 30% primljene energije Zemlja reflektira natrag u svemir, oko 47% zadrži kao toplinu, oko 23% ide na proces kruženja vode u prirodi dok se ostatak "potroši" na fotosintezu.
Zemljina površina, atmosfera i oceani apsorbiraju sunčevo zračenje, a to im povećava temperaturu. Povećava se topli zrak koji sadrži vodenu paru iz oceana uzrokujući cirkulacije atmosfere ili konvekcije. Kada zrak dosegne visoke nadmorske visine, gdje je temperatura niska, vodena para kondenzira u oblake iz kojih počne padati kiša na Zemljinu površinu i tako završava ciklus vode. Latentna toplina kondenzacije vode povećava konvekciju, proizvodi atmosferske fenomene poput vjetra, ciklona i anticiklona. Sunčeva svjetlost, apsorbirana od oceana i kopna, drži na površini temperaturu od 14 °C. Fotosintezom zelene biljke pretvaraju sunčevu energiju u kemijsku koja proizvodi hranu, drvo i biomasu od koje su izvedena fosilna goriva.
Ukupna solarna energija apsorbirana u Zemljinoj atmosferi, oceanima i kopnu iznosi oko 3.850.000 EJ (exaoules) godišnje. Godine 2002., to je bilo više energije u jednom satu nego što je svijet iskoristio u jednoj godini. Fotosinteza bilježi oko 3.000 EJ godišnje u biomasi. Količina sunčeve energije koja doseže površinu planeta je ogromna, tolika da je u jednoj godini dva puta veća od svih Zemljinih neobnovljivih izvora ugljena, nafte, prirodnog plina i miniranog uranijurana u kombinaciji koja će se ikad dobiti.
Primjena solarne energije [uredi]
Prosječna insolacija prikazuje površine (male crne točke)na svijetu kod kojih je potrebno zamijeniti primarnu energiju sa solarnom elektičnom strujom
Solarna energija se prije svega odnosi na korištenje sunčevog zračenja u praktične svrhe. Sve obnovljive energije, osim geotermalne energije iplime, dobivaju svoju energiju od Sunca.
Solarne tehnologije su široko karakterizirane kao pasivne ili aktivne ovisno o načinu na kojim oni prikupljaju, pretvaraju i distribuiraju sunčevu svjetlost. Aktivne solarne tehnike koriste fotonaponske panele i pumpe kako bi pretvorili sunčevu svjetlost u koristan izlaz. Pasivne solarne tehnike uključuju odabir materijala s povoljnim toplinskim svojstvima, projektiranje prostora koji prirodno cirkuliraju zrak uzimajući u obzir položaj zgrade prema Suncu.
Arhitektura i urbano planiranje [uredi]
Sunčeva svjetlost je utjecala na dizajn građevina od početka arhitektonske povijesti. Napredna solarna arhitektura i metode urbanog planiranja su prvo upotrebljavali Grci i Kinezi, koji su orijentirali zgrade prema jugu kako bi osigurali svjetlost i toplinu.
Zajedničke značajke pasivne solarne arhitekture su orijentacija u odnosu prema Suncu, kompaktni udio (površine i volumena), selektivno sjenčanje i termička masa. Kada se ove značajke prilagode lokalnoj klimi i okolišu, mogu se stvoriti dobro osvijetljeni prostori koji ostaju u rasponu ugodne temperature. Najnoviji pristup solarnom dizajnu koristi računalno modeliranje povezano sa solarnom rasvjetom, grijanje iventilacijske sustave u integrirane solarno dizajnirane pakete. Aktivna solarna oprema kao što su pumpe, ventilatori mogu upotpuniti pasivni dizajn i poboljšati performanse sustava.
Urbani toplinski otoci (Urban Heat Islands – UHI) velegradska su područja s višim temperaturama nego okolica. Više temperature rezultat su povećane apsorbcije sunčevog svjetla kod urbanih materijala, kao što su asfalt i beton, koji imaju viši toplinski kapacitet od onih u prirodnom okruženju. Jednostavan je način suzbijanja UHI efekta bojanje zgrada i ulica u bijelo i sadnja drveća.
Poljoprivreda i vrtlarstvo [uredi]
U staklenicima, poput ovog u općini Westland, raste voće, povrće i cvijeće
Poljoprivreda nastoji optimizirati hvatanje sunčeve energije kako bi se optimizirala produktivnost biljaka. Tehnike kao što su vremenski ciklusi sadnje i usklađena orijentacija redova mogu poboljšati doprinos usjeva. Sunčeva svjetlost se općenito smatra kao obilan resurs, ali iznimke pokazuju kako je važna solarna energija za poljoprivredu. Tijekom kratke sezone uzgoja u Malom ledenom dobu, francuski i engleski farmeriizrađivali su zidove voća kako bi se povećalo prikupljanje solarne energije. Ovi zidovi su djelovali kao termalna masa i tako su ubrzano sazrijevali pomoću držanja biljaka na toplom. Rani zidovi voća bili su građeni okomito na zemlju i okrenuti premajugu, ali s vremenom, nagnuti zidovi su razvijeni kako bi bila bolja iskoristivost sunčeve energije. Godine 1966. Nicolas Fatio de Duillier je predložio korištenje mehanizma koji bi se mogao vrtjeti prema Suncu. Primjena sunčeve energije u poljoprivredi, osim uzgoja usjeva uključuje pumpanje vode, sušenje usjeva, sušenje pilećeg gnojiva itd.
Staklenici pretvaraju sunčevu svjetlost u toplinu i tako omogućavaju cjelogodišnju proizvodnju rasta (u zatvorenim sredinama) specijalnih žitarica i drugih biljaka kojima ne odgovara lokalna klima. Primitivni staklenici su se prvo upotrebljavali tijekom rimskih vremena kako bi se proizvodili krastavci tijekom cijele godine za rimskog cara Tiberija. Prvi moderni staklenici građeni su u Europi u 16. stoljeću kako bi se održale egzotične biljke donešene izvana.
Solarna termalna energija [uredi]
Solarna termalna tehnologija može se upotrijebiti za grijanje vode, grijanje prostora, hlađenje prostora i proces toplinske energije.
Grijanje vode [uredi]
Solarni grijači vode okrenuti su prema Suncu kako bi se povećala dobit
Solarni sustavi za toplu vodu koriste Sunce za zagrijavanje vode. U niskim geografskim širinama (ispod 40 stupnjeva) 60-70% tople vode do 60°C može se osigurati pomoću solarnog grijanja. Najčešće vrste solarnih grijača su evakuirani cijevni kolektori (44%) i glazirani plosnati kolektori (34%) koji se uglavnom koriste za toplu vodu, te neglazirani plastični sakupljači (21%) koji se uglavnom koriste za zagrijavanje bazena.
Od 2007. ukupno instalirani kapacitet solarnih sustava tople vode iznosi oko 154 GW. Kina je svjetski lider u njihovoj implementaciji sa 70 GW instaliranih od 2006. i cilj im je 210 GW do 2020. godine. Izrael i Cipar su, po glavi stanovnika, vođe u korištenju solarnih sustava tople vode. Više od 90 % kućanstava se koristi njima. U SAD-u, Kanadi i Australiji grijanje bazena je dominantna primjena solarne tople vode.
Vidi još [uredi]
