Aplicații ale Unui Topitor Solar Parabolic

Introducere

Energia solara este un subiect foarte popular deoarece omenirea a realizat că energia constituie o componentă vitală a existenței noastre în condițiile civilizației moderne. Soarele oferă o alternativă posibilă la soluționarea crizei de energie, care devine din ce în ce mai accentuată odată cu creșterea populației globului, ridicarea standardului de viață, dezvoltarea tehnologică, simultan cu epuizarea rezervelor de combustibili convenționali (gaze naturale, petrol, cărbune etc.).

Energia solară reprezintă una din potenţialele viitoare surse de energie, folosită fie la înlocuirea definitivă a surselor convenţionale de energie cum ar fi: cărbune, petrol, gaze naturale etc, fie la folosirea ei ca alternativă la utilizarea surselor de energie convenţionale mai ales pe timpul verii, cea de a doua utilizare fiind în momentul de faţă cea mai raspândită utilizare din întreaga lume.

Poate cel mai evident avantaj, în vederea utilizării acesteia, pe care îl are, este acela de a nu produce poluarea mediului înconjurător, deci este o sursă de energie curată; un alt avantaj al energiei solare este faptul că sursa de energie pe care se bazează întrega tehnologie este gratuită.

Caracterul de cercetare fundamentală este concretizat prin dezvoltarea unui concept nou și original pentru Romania: sisteme termice solare sau cuptoare solare care vor putea fi utilizate la diferite aplicații terestre: încălzirea apei, producerea de energie electrică prin conversie fotoelectrică, distilarea apei, obținerea unor combustibili și produse chimice prin bioconversie, producerea energiei electrice prin ciclu termodinamic, procesarea materialelor etc.

A existat o creştere a conştientizării cu privire la utilizarea energiei solare pentru activităţile noastre de zi cu zi, din moment ce energia solară este cea mai mare sursă de energie a întregii omeniri. Cuptoare solare se dovedesc a fi foarte utile în ţările în care oamenii se confruntă cu deficit de energie electrică şi nu au suficiente resurse financiare pentru a permite aparatelor scumpe de gătit la dispoziţia restul lumii. Cuptoare solare pot fi utilizate chiar şi construite de către toată lumea.

Nevoia mare de energie, dar și necesitatea de protejare a mediului susțin tendințele actuale de utilizare a energiei solare, dar și utilizarea de energii regenerabile. Lucrarea de față își propune să prezinte o metodă des întâlnită de captare a energiei solare și avantajele folosirii cuptoarelor solare.

Lucrarea se încheie prin prezentarea concluziilor și a bibliografiei.

Capitolul 1. Energia solară

1.4 Scurt istoric despre energia solară

Soarele reprezintă o sursă de energie inepuizabilă, de care oamenii au ştiut să se folosească din cele mai vechi timpuri.

Astfel, în China, de pe timpul dinastiei Han, erau folosite oglinzi concave din cupru sau bronz care concentrau energia solară cu scopul de a aprinde lămpile sacre.

În perioada Renaşterii, Salmon de Caus din Franţa a realizat un „motor solar”. Aerul era încălzit cu ajutorul energiei solare, şi apoi, datorită diferenţei de densitate, pompa apă în

motorul realizat de el.

În a doua jumătate a secolului al XVIII -lea au aparut cuptoarele solare. Unul dintre ele a fost realizat de către cercetatorul francez Antoine Lavoisier, şi atingea temperaturi de până la 1700 °C. Cuptorul utiliza o lentilă concentratoare de diametru 130 cm şi o lentilă secundară de diametru 20 cm.

Cercetatorul elvetian Horace de Saussure este creditat cu realizarea primului captator solar, în anul 1767.

Începând cu secolul al XIX -lea utilizarea energiei solare a cunoscut o dezvoltare importantă.

Soarele contribuie la menţinerea temperaturii planetei peste valoarea de 0 K, estimându-se o durată a existentei radiaţiei solare de încă 5 miliarde de ani.

Soarele radiază spre Pământ o cantitate importantă de energie. El este considerat un corp negru absolut, are temperatura la suprafaţă de 5760 K şi radiază cu o putere de 1,6• 107 W/m2. Până să ajungă la suprafaţa Pământului, aceasta valoare este mult micşorată de fenomenele de absorbţie şi împraştiere a acesteia în Spaţiu. Radiaţia solară îşi micşorează valoarea pentru fiecare metru pătrat din Spaţiu cu pătratul distanţei străbătute.

NASA a făcut parte dintr-un program de monitorizare a schimbărilor din mediul înconjurator şi a distribuţiei energiei solare.

Fig. 1.1 Bilanţul de energie al Pământului

În figura 1.1 se prezintă o schemă de distribuţie a energiei solare, realizată în cadrul

programului „Mission To Planet Earth (MTPE)”.

Energia Soarelui ajunge la nivelul Pământului ca radiaţie electromagnetică, cu lungimi de undă cuprinse între 0,1 μm (raze X) şi 100 m (unde radio).

Circa 99% din energia radiată de Soare are lungimi de undă cuprinse între 0,28 şi 4,96 μm, aşa încât, în aplicaţiile care utilizează Soarele ca sursă de energie, această bandă de lungimi de undă, este cea care prezintă interes.

Prin fenomenele de absorbţie şi difuzie intensitatea radiaţiei solare se modifică la trecerea prin atmosferă. Astfel, vaporii de apă şi gazele ce formează atmosfera, absorb radiaţia X şi o parte din radiaţiile ultraviolete. Radiaţia absorbită este transformată în căldură, iar radiaţia difuză este emisă în toate direcţiile în atmosferă.