Conversia Energiei Solare în Energie Termică

1.Generalităţi

Omul utilizează într-o aşa măsură combustibilul pe bază de materie fosilizată-petrolul şi cărbunele- încât rezervele se vor epuiza în a daua parte a secolului viitor.Mai demult s-a crezut că energia atomică este o soluţie alternativă, dar gradul său de periculozitate este demonstrat de catastrofa de la Cernobâl, din 1986.S-a demontrat că dintre sursele de energie care ar putea înlocui combustibilul fosil, energia solară oferă siguranţa şi acurateţea cea mai mare.

Energia produsă în interiorul sferei solare este rezultatul fuziunii nucleare a atomilor de hidrogen: sub acţiunea presiunilor uriaşe aceştia se transformă în atomi de heliu temperatura rezultată fiind de zeci de milioane de grade. Originea radiaţiei solare se află în reacţiile de fuziune din centrul Soarelui:

Soarele este, prin urmare, un reactor nuclear în funcţiune de aproximativ 5 miliarde de ani, estimîndu-se viaţa sa la încă 5 miliarde de ani şi avînd la suprafaţa sa o temperatură de 5500 0C.

Istoric

Primele utilizări ale energiei solare, prin captare, sunt legate de antichitate. Este suficient să amintim că „efectul de seră" a fost descoperit şi folosit de vechii egipteni, că Heron din Alexandria a construit un dispozitiv pentru pompare a apei care folosea ca sursă primară energia solară, şi în secolul al III-lea î.H., matematicianul grec Arhimede (287 - 212 î.H.) a apãrat cetatea Siracuza (Sicilia) de atacuri, cu ajutorul unor oglinzi uriaşe care orientau fasciculele de luminã focalizatã spre navele inamice, incendiindu-le.

În secolul al XVIII-lea naturalistul Horace-Bénédict de Saussure a construit precursorul panoului solar de azi, o cutie simplă de lemn, cu interiorul vopsit în negru şi acoperită de sticlă. Cu acest prim panou solar s-a atins o temperatură de 87˚C(La mijlocul secolului al XIX-lea francezul Augustin Mouchot a dezvoltat panoul lui Saussure adăugându-i oglinzi concave ).

Primele suprafeţe mari acoperite cu panouri solare termice au apărut după criza petrolieră din anii 70 fiind utilizate la încălzirea apei din bazinele de înnot publice şi private. Instalarea de panouri solare termice a primit un impuls suplimentar în Germani datorită sprijinului guvernamental federal şi celui al landurilor. Chiar şi procese industriale utilizează energia termică solară.

ORDIN nr. 90 din 10 februarie 2009 privind abrogarea Ordinului ministrului mediului şi dezvoltării durabile nr. 1.339/2008 pentru aprobarea Ghidului de finanţare a Programului de înlocuire sau completare a sistemelor clasice de încălzire cu sisteme care utilizează energie solară, energie geotermală şi energie eoliană ori alte sisteme care conduc la îmbunătăţirea calităţii aerului, apei şi solului.

2.Mărimi fizice specifice

Conform legii lui Einstein, variaţia de masă este sursa energiei , c fiind viteza luminii în vid (3*108 m/s). Se degajă, deci, o cantitate imensă de energie din care se estimează că 45% este radiată în cosmos (deci neutilizabilă şi doar 55% ar putea fi utilizată. Pămîntul primeşte de la soare o putere de 1,71* 1017 W. Repartizarea energiei solare nu este uniformă pe suprafaţa terestră; ea variază de la o zonă la alta a globului terestru, depinzînd de declinaţia soarelui, de expunerea zilnică, de nebulozitate, etc. Deşerturile din zonele tropicale beneficiază de însorirea cea mai abundentă. Energia radiată de soare după ce parcurge distanţa de aproximativ 150 milioane de km, ajunge în preajma atmosferei terestre avînd o densitate a fluxului incident pe un plan perpendicular , numită constanta solară. În realitate densitatea fluxului radiant extraterestru incident pe un plan normal la radiaţia solară are uşoare variaţii datorate pulsaţiilor solare precum şi distanţei până la pământ: traiectoria în jurul soarelui este uşor eliptică. În consecinţă intensitatea radiaţiei solare Iext are o variaţie periodică pe parcursul anului ce poate fi exprimată cu ajutorul numărului caracteristic zilei din an, n (n=1 … 365)

(2.1)

Reprezentarea grafică a expresiei de mai sus, Fig.2.1, indică o variaţie de ±3,3 % faţă de valoarea medie; minimul se află la 1 iulie cînd distanţa pământ-soare este maximă, iar maximul la 31 decembrie cînd pământul este cel mai aproape de soare. Variaţia intensităţii radiaţiei solare datorită depărtării de soare este mult mai mică decît cea cauzată de alţi factori (meteorologici, geofizici) şi de aceea se poate neglija în aplicaţiile solare.