Odnawialne źródła energii

07 maj 2019
Odnawialne źródła energii

Zielona energiaEnergia jest nam – ludziom - potrzebna w każdym aspekcie: do życia i funkcjonowania. Umiemy ją wytwarzać, zmieniać, gromadzić i rozpraszać. Przetwarzamy ją zarówno w naszych ciałach dzięki procesom chemicznym jak i w sposób zewnętrzny dzięki procesom mechanicznym i fizycznym.

Jej zasoby w otaczającym nas świecie choć policzalne wydają się być na obecnym etapie praktycznie nieograniczone. Jednakże ze względu na stale zwiększająca się ilość ludności na ziemi i rosnące zapotrzebowanie na energię poszukuje się coraz bardziej efektywnych jej źródeł.

Prognoza globalnego wykorzystania źródeł energii

W poprzednich wiekach i dekadach w zdecydowanej większości wytwarzanie energii oparte było o procesy chemiczne i fizyczne: spalanie drzewa, olejów, węgla kamiennego czy związków ropopochodnych.

Zanieczyszczenie środowiska

Obecnie wykorzystujemy na szeroką skalę źródła atomowe, czy tzw. „zieloną energię”, dzięki którym lepiej nią gospodarujemy i mamy mniej destruktywny wpływ na otaczający nas świat. Niezależnie jednak od źródła energii musimy ją przetwarzać aby móc ją wykorzystać. I to właśnie proces przetwarzania i jego efektywność jest dla nas obecnie najistotniejsza.

W każdym z rodzajów takiego przetworzenia energii występuje jej strata: większa lub mniejsza w zależności od rodzaju przetworzenia. To właśnie dążenie do zminimalizowania strat w przetwarzaniu energii stało się motorem rozwoju ludzkości i podstawą wielu wynalazków technicznych.

Odnawialne źródła energii.

Zielona energia

Pozyskiwanie energii ze źródeł odnawialnych staje się obecnie priorytetem z uwagi na niemal znikomy wpływ na środowisko naturalne. W związku z szybkim rozwojem technologicznym również i w tym zakresie powstały różne rozwiązania:

  • panele słoneczne – wykorzystujące najbardziej dostępne źródło energii, są stosunkowo niedrogie i skuteczne. Są uzależnione jednak od dostępu na ekspozycję słońca.

Kolektory słoneczne

  • pompy ciepła – pracujące w oparciu o różnicę temperatur czynnika przenoszącego ciepło. Nie są uzależnione od słońca jednak ich sprawność w stosunku do dużych kosztów instalacyjnych i eksploatacyjnych sprawia, że na chwilę obecną nie są alternatywą dla paneli słonecznych.

Pompy ciepła

  • minielektrownie wiatrowe i wodne – uzależnione są od warunków geofizycznych i zgód lokalnych władz na budowę. Również i w tym przypadku koszty budowy i eksploatacji są stosunkowo wysokie zaś zyski ze sprzedaży energii nie zawsze rekompensują koszty.

Elektrownie wiatrowe

  • energia geotermalna – również jest uzależniona od dostępu do wysoko położonych ciepłych warstw wodonośnych oraz pozwoleń na budowę i eksploatację.

Energia geotermalna

Istnieją oczywiście na rynku zarówno rozwiązania specjalizowane – jak np. wielkoformatowe elektrownie słoneczne jak i tzw. układy mieszane – wykorzystujące część lub wszystkie rodzaje źródeł odnawialnych od produkcji i przetwarzania energii.

Wielkoformatowe elektrownie słoneczneElektrownie słoneczne

Zajmijmy się więc najbardziej dostępnych elementem: słońcem.

Energia słoneczna

Kolektory słonecznePanele słoneczne wykorzystujące energię słoneczną w postaci zarówno promieniowania bezpośredniego jak i promieniowania rozproszonego zagościły w naszym kraju stosunkowo niedawno. Wzrost świadomości ekologicznej oraz nacisk Unii europejskiej na działania proekologiczne sprawiły, że gospodarstwa domowe coraz przychylniej patrzą na tego typu rozwiązania montowanie w domach jednorodzinnych przyczyniające się do obniżenia średniorocznych opłat zarówno za energię elektryczną jak i gaz – media służące zazwyczaj do podgrzewania ciepłej wody użytkowej w lecie. Latem bowiem w naszej strefie geograficznej ilość dni słonecznych jest wystarczająca do tego aby wykorzystać energię słoneczną do podgrzewania zarówno CWU jak i CO.

Rozwiązania techniczne jakie stosowane są przy konstruowania tego typu elementów grzewczych sprawiają, że ich sprawność jest na tyle dobra, aby można było zrezygnować w okresie letnim z ogrzewania wody tradycyjnymi metodami. W sprzyjających warunkach możliwe jest uzyskanie temperatury wody na poziomie 60-65 stopni C. Konieczne jest jednak stosowanie buforów wodnych zapewniających odbiór ciepła w okresach postojowych i jego odpowiednie zmagazynowanie. Jednakże koszt budowy takiej instalacji w stosunku do zysków energetycznych jest na tyle zachęcający aby można było wygospodarować odpowiednią ilość miejsca na wszystkie elementy takiej instalacji grzewczej. W jej skład wchodzą następujące podzespoły:

  • Kolektory słoneczne - służce pozyskaniu energii słonecznej i jej zamianie na energię cieplną czynnika transportującego ciepło rurami do zasobnika ciepła.
  • Zasobnik ciepła (bufor) – najczęściej zbiornik wodny w którym następuje wymiana ciepła transportowanego z kolektorów przez czynnik grzewczy do CWU lub CO poprzez umieszczoną w nim wężownicę.
  • elementy sterujące i wspomagające: sterownik, zawory wielodrożne i zespoły pompowe zapewniające sprawne działanie całego układu

Schemat instalacji

Przejdźmy więc do przeglądu rodzajów instalacji solarnych.

Kolektory płaskie:

  • zwykłe – mają kształt prostokąta. Na całej powierzchni kolektora znajduje się warstwa absorbera, do którego przylegają rurki. Rurkami przepływa czynnik roboczy, odbiera ciepło od nagrzanego absorbera i oddaje je do wymiennika ciepła. Od wierzchu całość przykryta jest osłoną ze szkła hartowanego lub tworzywa. Kolektory płaskie pobierają promieniowanie bezpośrednie.
  • próżniowe – są zbudowane tak, jak zwykłe kolektory płaskie, lecz wokół absorbera wytworzona jest próżnia. Dzięki temu mają bardzo małe straty ciepła i ich sprawność jest wyższa od zwykłych kolektorów płaskich. Pochłaniają także promieniowanie rozproszone i mają wyższą sprawność niż zwykłe kolektory płaskie. Kolektor próżniowy nie jest zagrożony korozją wskutek wykraplania się w jego wnętrzu wilgoci, nie dostaje się też do wnętrza kurz (dzięki hermetycznej obudowie). Dzięki temu dłużej utrzyma wysoką sprawność pozyskiwania ciepła z promieniowania słonecznego, a my mniej będziemy musieli płacić za przygotowanie c.w.u. Nieprawidłowe wykonanie izolacji może spowodować, że z czasem do próżni dostanie się powietrze. Wtedy trzeba naprawić izolację i wytworzyć na nowo próżnię.

Kolektory słoneczne - przekrójKolektory słoneczne - budowa

Kolektory próżniowe rurowe:
Kolektory słoneczneMają absorber umieszczony w szklanej rurze próżniowej, dzięki czemu ich sprawność jest wyższa niż kolektorów płaskich. Dzięki temu, że odbierają ciepło z promieniowania rozproszonego, ogrzewają wodę nawet zimą, gdy niebo jest zachmurzone. Są to kolektory najbardziej polecane z punktu widzenia energooszczędności. W kolektorach rurowych absorber może być obrócony i optymalnie ustawiony względem słońca. Każdy absorber należy ręcznie ustawić w pozycji optymalnej dla pracy urządzenia, pamiętając o utrzymaniu jednakowego kąta nachylenia wszystkich absorberów.

Do najpopularniejszych urządzeń w tej grupie należą kolektory z przepływem bezpośrednim i pracujące na zasadzie rurki cieplnej (heat-pipe).

SchematZasada działania

  • z przepływem bezpośrednim czynnika roboczego – mają dwie rurki zamontowane współosiowo wewnątrz szklanej rury próżniowej. +Wewnętrzną wpływa do absorbera zimny czynnik roboczy, zewnętrzną wraca do instalacji czynnik ogrzany.
  • z rurkami cieplnymi – energia promieniowania słonecznego odbierana jest z absorbera w czasie odparowywania cieczy, która się znajduje w rurce. Jest to ciecz, która paruje w niskiej temperaturze, czyli np. alkohol. Żeby alkohol łatwo cyrkulował w rurce cieplnej, kolektor musi być nachylony pod kątem min. 20°. Kolektory te mają wyższą sprawność niż kolektory z bezpośrednim przepływem czynnika roboczego.
  • koncentryczne (tzw. wysokorefleksyjne zwierciadła paraboliczne CPC) – składają się z reflektorów, za pomocą których promieniowanie słoneczne jest skupiane wewnątrz kolektora jak w soczewce i kierowane na rurę z czynnikiem roboczym. Kształt zwierciadła zwiększa zdolność absorbowania promieniowania rozproszonego przez chmury, a także promieniowania bezpośredniego docierającego do kolektora pod niekorzystnym kątem. W kolektorach tych można uzyskać bardzo wysoką temperaturę czynnika grzewczego, dzięki czemu mają one najwyższą sprawność, chociaż nie wymagają ustawiania każdej rury w kierunku słońca. Nie ma też znaczenia kierunek usytuowania domu względem stron świata – może być ustawiony bardziej na wschód lub zachód, a sprawność kolektora i tak będzie wysoka.

Reasumując więc kolektory słoneczne będące uzupełnieniem istniejącej instalacji grzewczej w gospodarstwie domowym są dobrym kierunkiem rozwojowym. Są również elementem, który pomoże nie tylko obniżać koszty funkcjonowania ogrzewania domowego lecz również istotnie wspomagają proces zmniejszania negatywnego wpływu na środowisko jaki ma ogrzewanie konwencjonalne oparte o paliwa stałe i płynne.

Pragniemy zatem ze wszech miar polecić ten sposób ogrzewania i zapewnić o wsparciu starań o uzyskanie dofinansowania przy ich zakupie w ramach dotacji ze środków unijnych.

Partnerzy-projektu

Umowa na dofinansowanie projektu "OZE w Gminie Józefów - instalacje solarne i kotły na biomasę dla budynków mieszkalnych" podpisana z Urzędem Marszałkowskim Województwa Lubelskiego, RPLU.04.01.00-06-0237/16-01 w 2016-12-29 r.

Nasza witryna używa plików cookie tzw. ciasteczek. Kontynuując korzystanie z tej strony, wyrażasz zgodę na używanie plików cookie. Czytaj więcej …