Energia solara se refera in principal la utilizarea radiatiei solare in scopuri practice. Toate celelalte energii regenerabile, altele decat cea geotermala, obtin energia lor de la soare.
Media de radiatii solare utilizate, conform suprafetelor destinate in acest scop (mici puncte negre), arata ca este necesara schimbarea sursei de aprovizionare cu energie electrica a lumii cu energia solara. In majoritatea cazurilor media de utilizare a radiatiilor solare
este de 150 pana la 300 W/m^2 sau 3.5 pana la 7.0 kWh/m^2/zi.
Tehnologiile solare, se caracterizeaza in linii mari, fie ca active sau pasive, in functie de felul in care acestea capteaza, modifica si distribuie lumina soarelui. Tehnicile solare active utilizeaza panouri fotovoltaice, pompe si ventilatoare pentru a transforma lumina soarelui in productivitate utila.
Tehnicile solare pasive includ selectarea materialelor cu proprietati termice favorabile, proiectare spatiilor care favorizeaza circulatia aerului in mod natural, si coreleaza pozitia unei cladiri fata de soare. Tehnologiile solare active cresc ofertele de energie si sunt considerate ca surse de tehnologii secundare, in timp ce tehnologiile solare pasive reduc nevoia de resurse alternative si sunt, in general, considerate surse de tehnologii secundare de solicitare.
Arhitectura si Urbanism
Lumina soarelui a influentat proiectarea de constructii inca de la inceputurile istoriei arhitecturii.
Arhitectura solara avansata si metode de planificarea urbana au fost folosite initial de greci si chinezi, care au orientat cladirile lor spre sud, pentru a oferi lumina si caldura. Trasaturile comune de arhitectura solara pasiva sunt orientarea spre soare, propotii compacte (o suprafata redusa de raportare volum), umbrire selectiva (suspendari) si masa termica. Cand aceste functii sunt adaptate climatului local si de mediu pot produce spatii bine iluminate care se afla intr-un interval confortabil de temperatura. Cele mai recente abordari de proiectare solara utilizeaza modelarea pe computer, imbinand iluminarea solara, incalzirea si sisteme de ventilatie solare intr-un pachet de proiect solar integrat. Echipamentele solare active, cum ar fi pompe, ventilatoare si ferestre schimbabile, pot completa proiectul pasiv si imbunatati performantele sistemului.
Insule urbane de caldura (IUC) sunt zonele metropolitane, cu temperaturi mai mari decat cele ale mediului inconjurator. Temperaturile mai ridicate sunt rezultatul cresterii de absorbtie a radiatiei solare de catre materialele urbane, cum ar fi asfaltul si betonul, care au albedouri mai mici si capacitati termice mai mari decat cele din mediul natural.
O metoda simpla de contracarare a efectului de IUC este vopsirea cladirilor si a drumurilor in alb si plantarea copacilor. Prin aceste metode, un program ipotetic de "comunitati racoroase" in Los Angeles, a calculat ca temperaturile urbane ar putea fi reduse cu aproximativ 3°C, la un cost estimat de 1 miliard dolari SUA, oferind beneficii anuale totale estimate de US $ 530 milioane din costurile reduse dea aer conditionat si de economii de asistenta medicala.
Istoria iluminatului este dominata de utilizarea luminii naturale. Romanii au recunoscut dreptul iluminarii inca din cel de-al 6-lea secol si legislatia engleza a repetat aceste hotarari cu Actul de Prevedere din 1832. In secolul 20, iluminarea artificiala a devenit principala sursa de iluminare interiora, dar tehnicile de iluminare interioara si iluminare solara hibrida sunt cai de reducere a consumului de energie.
Sistemele de iluminare interioara colecteaza si distribuie lumina soarelui pentru a furniza iluminare interioara. Aceasta tehnologie pasiva compenseaza direct utilizarea de energie prin inlocuirea iluminatului artificial, si indirect compenseaza utilizarea energiei non-solare prin reducerea necesitatii de aer conditionat. Desi dificil de cuantificat, utilizarea iluminatului natural ofera, de asemenea, beneficii fiziologice si psihologice în comparatie cu iluminatul artificial.
Proiectul iluminarii interioare implica selectia atenta a tipurilor de fereastre, a dimensiunilor si orientarii acestora; de asemena trebuie luate in considerare si mijloacele exterioare de umbrire. Caracteristicile individuale includ acoperisuri cu forma de “dinti de fier” ,ferestre de pod, rasteluri de lumina, lucarne si tuburi de lumina. Acestea pot fi integrate in structurile existente, dar eficienta este maxima atunci cand sunt integrate intr-un pachet de proiect solar care calculeaza factori, cum ar fi stralucirea, fluxul de energie termica si timpul de utilizare. Cand caracteristicile de iluminare interioara sunt puse in aplicare in mod adecvat pot reduce necesarul energiei de iluminat cu 25%.
Iluminarea solara hibrida este o metoda activa de a furniza iluminare interioara. Sistemele HSL colecteaza razele solare, folosind oglinzi de focusare care urmaresc soarele si folosesc fibre optice pentru a transmite razele in interiorul cladirii, pentru a suplimenta iluminarea conventionala. In aplicatii de un nivel aceste sisteme sunt capabile de a transmite 50% din razele solare directe primite.
Iluminatoare solare care se incarca in cursul zilei si lumineaza la amurg sunt obiecte des intalnite dealungul traseelor pietonale.
Cu toate ca reducerea duratei de iluminare interioara este promovata ca o cale de a folosi lumina soarelui pentru a economisi energie, studiile recente au fost limitate si rezultatele rapoartelor sunt contradictorii: unele studii raporteaza economii, dar la fel de multe sugereaza o lipsa totala de efect sau chiar o pierdere neta, in special atunci cand consumul de benzina este luata in considerare. Utilizarea de energie electrica este extrem de afectata de geografie, climat si economie, ceea ingreuneaza generalizarea unor studii particulare.
Termica solara
Tehnologiile termice solare pot fi utilizate pentru incalzirea apei, incalzirea de spatii, racirea spatiilor si in procesul de generare a energiei termice.
Incalzitoare solare de apa indreptate spre soare pentru a maximaliza castigul.
Sistemele solare de apa calda folosesc radiatia solara pentru incalzirea apei. In latitudini geografice joase (sub 40 de grade) pot fi furnizate intre 60 si 70% din apa calda menajera necesara, cu temperaturi pana la 60 °C, de sistemele solare de incalzire.
Cele mai frecvente tipuri de incalzire solara a apei sunt colectoarele cu tuburi vidate (44%) si colectoarele sub forma de panouri plate vitrate (34%) in general utilizate pentru apa calda menajera; si colectoare nevitrate din plastic (21%), utilizate în principal pentru incalzirea apei in piscine.
Incepand cu anul 2007, capacitatea totala instalata de sisteme solare de apa calda este de aproximativ 154 GW. China este liderul mondial in desfasurarea lor cu 70 GW instalate din 2006 si un obiectiv pe termen lung de 210 GW, pana in anul 2020. Israel si Cipru sunt lideri pe cap de locuitor in utilizarea de sisteme solare de apa calda cu peste 90% din casele care le utilizeaza. In Statele Unite, Canada si Australia incalzire piscinei este aplicarea dominanta a solarelor de apa calda, cu o capacitate instalata de 18 GW, din 2005.
Generarea energiei electrice
O celula solara, sau fotovoltaica (PV), este un dispozitiv care transforma lumina in curent utilizand efectul fotoelectric.
Prima celula solara a fost construita de Charles Fritts in anii 1880. Desi prototipul cu celule de seleniu transforma mai putin de 1% din lumina incidenta in energie electrica, atat Ernst Werner von Siemens cat si James Clerk Maxwell au recunoscut importanta acestei descoperiri.
In urma lucrarilor lui Russell Ohl in 1940, cercetatorii Gerald Pearson, Calvin Fuller si Daryl Chapin au creat celulele solare de silicon in 1954. Aceste prime celule solare costau 286 USD /watt si au ajuns la randamente de 4.5-6%.
Cele mai vechi aplicari semnificative de celule solare au fost ca o sursa auxiliara de energie la satelitul Vanguard I in 1958, care i-a permis sa-si continue transmisia mai mult de un an dupa ce s-a epuizat bateria chimica. Operatiunea de succes a celulelor solare in aceasta misiune a fost duplicata in mai multi sateliti sovietici si americani, si de la sfarsitul anilor 1960, FV a devenit sursa de putere stabilita pentru ei. Fotovoltaicele au jucat un rol esential in succesul comercial al primilor sateliti, cum ar fi TelStar, si raman vitale pentru infrastructura actuala de telecomunicatii.
Costurile ridicate ale celulelor solare au limitat folosirea terestra pe parcursul anilor 1960. Acest lucru s-a schimbat la inceputul anilor 1970, cand preturile au atins niveluri care fac generatia PV competitiva in zonele izolate, fara acces la retea. Utilizari initiale terestre includeau alimentarea statiilor de telecomunicatii, platforme de ulei dealungul coastei, geamandurile de navigatie si trecerile de cale ferata. Aceste aplicari independente de retea s-au dovedit de succes si au reprezentat mai mult de jumatate din capacitatea instalata in intreaga lume pana in 2004.
Criza petrolului din 1973 a stimulat o crestere rapida in productia de FV in anii 1970 si inceputul lui 1980. Economiile rezultate din productia la scara, a dus la cresterea productiei, iar impreuna cu imbunatatirile in performanta sistemului au scazut pretul FV de la 100 USD / watt in 1971 la 7 USD / watt in 1985.
Preturile petrolului aflate in continua scadere la inceputul anilor 1980 au condus la o reducere a fondurilor pentru fotovoltaice R & D si o intrerupere de credite fiscale asociate cu actul normativ a taxelor de energie din 1978. Acesti factori au moderat cresterea la aproximativ 15% pe an din 1984 pana in 1996.
De la mijlocul anilor 1990, pozitia de lider in sectorul FV s-a mutat din SUA in Japonia si Germania. Intre 1992 si 1994 Japonia a crescut finantarea C & D, a stabilit orientari nete de contorizare, si a introdus un program de subventie pentru a incuraja instalarea de sisteme de FV rezidentiale. Ca rezultat, instalatiile de FV in tara au crescut de la 31.2 MW in 1994 la 318 MW în 1999, si cresterea productiei la nivel mondial s-a marit cu 30% la finele anilor 1990.
Germania a devenit lider de piata la nivel mondial, de cand a revizuit sistemele sale de tarifare a alimentarii, ca parte a actului normativ a surselor regenerabile de energie.
Capacitate instalata FV a crescut de la 100 MW în 2000 la aproximativ 4150 MW la sfarsitul anului 2007. Spania a devenit cea de-a treia piata ca marime dupa adoptarea unei structuri similare a tarifului de alimentare in 2004, in timp ce Franta, Italia, Coreea de Sud si Statele Unite au inregistrat recent cresteri rapide, ca urmare a diferitelor programe de incurajare si a conditiilor de pe piata locala.
Source: Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_energy)
|
|
|
Aplicatii ale tehnologiei solare
