Sistem solar de uscare

Introducere

Populația globală este în expansiune cu aproximativ 50 milioane de oameni în fiecare an, iar acest fapt duce la o creștere a consumului global de energie. Principalele surse de energie utilizate la nivel mondial sunt reprezentate de catre combustibilii fosili, aproape 78% din totalul energiei care este produsă, iar această utilizare de combustibili fosili distrug atât mediul înconjurător cât și calitatea vieții umane, în toate formele administrative, sociologice, politice, economice și culturale. Soluția, regăsită în prezent pe axele prioritare de cercetare și dezvoltare ale oricărui proiect național și internațional, este creșterea gradului de folosire a surselor regenerabile și mărirea eficienţei de conversie a acestor energii.

Radiația solară este valorificată sub formă de energie termică cu ajutorul sistemelor de colectoare solar-termice (CST), rezultatele obținute fiind apa caldă și căldura necesară menținerii unei anumite temperaturi în spațiile construite . Argumentele care stau la baza implementării și utilizării sistemelor CST sunt:

· CST este o dovadă a responsabilității omului asupra mediului, deoarece constituie un răspuns viabil pentru producerea de energie prin înlocuirea combustibililor fosili – poluante – cu sursa solară – regenerabilă și nepoluantă;

· CST pot asigura necesarul de energie termică anual până la 90% în zonele tropicale și până la 90% primăvara și toamna în zonele nordice ;

· Deși costurile de achiziție și implementare a sistemelor CST sunt oarecum ridicate (numai ≈0.5% din populația Terrei și le-ar putea asuma , există totusi căi de reducere si facilități a acestor costuri prin înscrierea în programe guvernamentale și proiecte de finanțare a structurilor de valorificare a energiilor regenerabile.De asemenea, pe baza actului normativ 20/20/20 European Solar Thermal Industry Federation (ESTIF) obligă producerea a 50% din energia termică prin utilizarea sistemelor solar termice.

Posibilităţile de utilizare a energiei solare sunt destul de largi, dar sunt puternic influenţate de poziţia geografică, de anotimp şi de condiţiile meteo. Din acest motiv, energia care poate fi obţinută pe 1 m2 variază foarte mult. În România, într-o zi însorită, insolaţia medie poate ajunge la cca. 1000 W/m2.

Capitolul I

Radiația solară

1.1. Consideraţii privind radiaţia solară

Soarele este sursa de energie a Terrei, contribuind la menținerea temperaturii planetei mult peste valoarea de aproape 0K, întâlnită în spaţiul interplanetar şi este unica sursă de energie capabilă să întreţină viaţa pe Pământ. Soarele reprezintă practic o sursă inepuizabilă de energie, estimându-se o perioadă a existenţei radiaţiei solare de încă aproape 4…5 miliarde a ani.

Soarele emite o cantitate uriașă de energie, 407 cvatrilioane (4,07*1026) W, care raportat la suprafaţa soarelui înseamnă 209,346 GW/m2 energie radiantă emisă. Din aceasta numai o mică parte ajunge pe Pământ. Radiaţia solară care ajunge pe Pământ, din punct de vedere energetic, este alcătuită din două componente:

- radiaţie directă - depinde de orientarea suprafeţei receptoare

- radiaţie difuză – este considerată aceeaşi, indiferent de sensul suprafeţei receptoare, chiar dacă în realitate sunt cateva diferenţe.

Radiaţia solară acoperă toată gama de lungimi de undă a energiei solare, dar în general se divide în două componente, cu lungime de undă scurtă şi lungă, care au un comportament diferit. Radiaţia cu lungime de undă scurtă, funcţie de unghiul de incidenţă cu suprafaţa, se reflectă, se absoarbe şi trece prin suprafaţa respectivă.

Radiaţia solară este influenţată de modificarea permanentă a câtorva parametrii importanţi, cum sunt:

- Înălţimea soarelui pe cer

- Unghiul de înclinare a axei Pământului;

- Modificarea distanţei Pământ – Soare

- Latitudinea geografică.

Figura 1.2 Variaţia radiaţiei solare în funcţie de direcţia razelor solare,

pentru diferite situaţii atmosferice: Rev. Tehnica Instalaţiilor nr. 5/2004