Introducere
O cantitate imensa de energie solara ajunge la suprafata pamantului in fiecare zi. Aceasta energie poate fi captata, si folosita sub forma de caldura in aplicatii termo-solare, sau poate fi transformata direct in electricitate cu ajutorul celulelor fotovoltaice(CF) .
Pentru a intelege cum CF si sistemele termo-solare capteaza energia solara, este important sa intelegem cum aceasta isi urmeaza cursul de la soare spre Pamant si cum acest flux se schimba periodic.
Cum produce soarele energie
Soarele este o sfera cu diametrul de aproximativ 1.4 milioane de km, formata din gaze cu temperaturi foarte mari(temperatura interiora a soarelui este de aproximativ 15 milioane de grade Kelvin). Aceasta temperatura imensa, combinata cu o presiune de 70 miliarde de ori mai mare decat aceea a atmosferei Pamantului creeaza conditiile ideale pentru reactiile de fuziune.
Reactia
de fuziune
Reactiile de fuziune din soare au loc intre atomi de hidrogen, care se combina si formeaza atomi de helium. In urma acestui proces se degaja energie sub forma unor radiatii cu energie mare, mai cu seama raze gamma. In timp ce aceaste radiatii migreaza din centrul spre exteriorul sferei solare, ele reactioneaza cu diferite elemente din interiorul soarelui si se transforma in radiatii cu energie mica. Soarele a produs in acest fel energie timp de aproximativ 5 miliarde de ani, si va continua sa faca la fel pentru inca 4-5 miliarde.
Cum este transportata energia pe Pamant
Pamantul se roteste in jurul soarelui la o distanta de aproximativ 150 milioane de km. Radiatiile se extind la viteza de 300.000 de km pe sec, viteza luminii. Timpul necesar pentru a ajunge pe Pamant este de aproximativ 8 min.
Catitatea de radiatii ce ajung pe Pamant.
Cantitatea de energie solara ce atinge la un moment dat un anumit loc de pe suprafata Pamantului se numeste constanta solara, valoarea ei depinzand de mai multi factori. Daca soarele este la amiaza si cerul este senin, radiatia pe o suprafata orizontala este de aproximativ 1000 de W pe metru patrat. Se observa scaderea constantei solare cand suprafata nu este orientata perpendicular pe razele soarelui.
Variatia sezoniera
Pamatul se invarte in jurul axei sale o data pe zi si se roteste, intr-o orbita eliptica, in jurul soarelui, o data pe an. Axa in jurul careia se invarte Pamantul este inclinata cu aproximativ 23 de grade de la verticala. Aceasta inclinare a dat nastere anotimpurilor: cand
axa Pamantului este inclinata spre soare, emisfera nordica primeste mai multe radiatii solare (vara). Sase luni mai tarziu, cand axa nu este inclinata spre soare, in emisfera sudica este vara, deci cantitatea de radiiatii solare ce va atinge Pamantul este mai mare.
Inaltimea la care se gaseste soarele pe cer afecteaza si ea valoarea constantei solare.
Energia termo-solara
Introducere
Tehnologiile "termo-solare " folosesc caldura razelor de soare pentru a produce apa calda, energie electrica si pentru a incalzii unele locuinte. Aplicatiile termo-solare se intind de la un simplu sistem rezidential de incalzire a apei pana la statii foarte mari de generare a energie electrice.
Isotria energiei termo-solare
Pe parcursul isotriei, oamenii au folosit caldura soarelui pentru diferite intrebuintari casinice. Astazi, energia termo-solara este folosita aproape in orice climat pentru a furniza o sursa sigura si ieftina de energie. In ultimii ani energia termo-solara este folosita pentru creearea aburilor ce alimenteaza turbine generatoare de energie electrica.
Oamenii au folosit razele solare pentru diferite intrebuintari de secole dar conceptul proriu-zis de energie termo-solara a aparut in anul 1767 cand omul de stiinta elvetian Horace de Saussure a inventat primul colector solar, sau "cutia fierbinte ".
Renumitul astrolog Sir John Hershel a folosit in anul 1830 aceste "cutii fierbinti " pentru a gatii in timpul expeditie sale in sudul Africii. Energia termo-solara a devenit foarte importanta in unele parti ale Africii pentru gatit si pentru distilarea apei. Incalzirea solara a inceput sa ia amploare cand Clarence Kemp a patentat primul sistem comercial de incalzire a apei in anul 1891. Ideea a prins repede in regiunile unde trebuia importat combustibil pentru incalzirea apei.
In anul 1987, aproape 30% din casele din Pasadena, California (S.U.A.) aveau un sistem termo-solar de incalzire. Incalzirea solara a apei a inflorit (in S.U.A.) in timpul aniilor in care pretul energie era mare (anii '70). Datorita faptului ca incalzirea apei intr-o resedinta poate insemna pana la 40% din consumatia totala de energie, incalzirea solara joaca un rol important in multe tarii. De exemplu, aproximativ 1.5 mil de cladiri din Tokyo, Japonia si peste 30% dintre cele din Israel au sisteme de incalzire solara a apei. Energia termo-solara mai poate fi folosita si indirect pentru alimentarea cu aburi a unei turbine generatoare de electricitate. Aceasta metoda este foarte eficienta si competitiva. Prima aplicatie comerciala a acestui sistem a aparut la inceputul anilor '80. In Statele Unite aceasta industrie este coordonata de catre Departamentul American de Energie si a crescut foarte mult datorita proiectelor initiate de acesta.
Teorie
Energia electrica termo-solara se obtine cu ajutorul tehnologiilor ce folosesc radiatiile solare pentru a obtine aburi. Acesti aburi alimenteaza turbine generatoare de electricitate.
Sistemele de incalzire a apei de dimensiuni mici folosesc colectori
cu taler plat pentru a capta caldura soarelui, in timp ce uzinele electrice alimentate de energia termo-solara folosesc procedee mai complexe pentru captarea radiatiilor.
