Surse de energie - Energia Solară

1. Energia solara

1.1. Generalitati

Energia solară constă în radiații calorice, luminoase, radio sau de altă natură emise de soare. Este practic inepuizabilă și reprezintă cea mai curată formă de energie de pe pământ; cantitățile uriașe disponibile stau la baza a aproape tuturor proceselor naturale de pe planetă. Energia totală capată de scoarța terestră este de 720 x 106 TWh/an, disponibilitatea acestei energii depinzând de cilclul zi/ noapte, de latitudinea zonei unde este captată, anotimpuri, nebulozitate.

Pe Pamant ajunge o cantitate enorma de lumina solara ce este absorbita sau reflectata inapoi in spatiu in timpul zilei. Valoarea medie a acestei energii este echivalenta cu 1100W (puterea unui bec) pe metru patrat. Ea ajunge pe Pamant mai degraba sub forma de caldura decat ca lumina. Cantitatea de energie solara care ajunge pe suprafata Pamantului este considerata a fi suficienta pentru a depasi de 20000 de ori nevoia de energie electrica. Aceasta resursa este insa distribuita inegal si fluctuant. Regiunile din apropierea ecuatorului primesc mult mai multa lumina decat zonele cu latitudine mai mare, iar norii pot absorbi sau imprastia energia solara inainte ca aceasta sa ajunga pe Pamant. De aceea, multe aplicatii ale energiei solare sunt practicabile doar in zone cu lumina solara puternica.

Energia solara se poate imparti in doua mari categorii:

a)Energia solară termică presupune producerea de apă caldă menajeră și agent pentru încălzire. Producerea energiei electrice prin conversia energiei solare termice prezintă randamente sub 15%. Apele de suprafață ale oceanelor în zonele tropicale, natural încălzite de soare reprezintă un imens rezervor de energie. Proiectele de “extracție a acestei energii termice a mărilor” au la bază acționarea unor instalații termotehnice, care generează lucru mecanic ca urmare a diferenței de temperatură dintre cele două straturi de apă (de suprafață 25 - 30 ° C și de adâncime 5°C).

b)Energia solară fotovoltaică se bazează pe producerea directă de electricitate prin intermediul celulelor de siliciu. Soarele furnizează în medie o putere de 1kW/m2 . Panourile fotovoltaice permit convesia doar a 10 - 15% din această putere, producția de energie electrică a unui panou de suprafață unitară variind cu creșterea sau scăderea intensității solare: 100kW/m2 și an în Europa de Nord iar în zona mediteraneană este mult mai mare.

Intensitatea energiei solare în orice punct de pe Pământ depinde într-un mod complicat, dar previzibil, de ziua anului, de oră, de latitudinea punctului. Chiar mai mult, cantitatea de energie solară care poate fi absorbită depinde de orientarea obiectului ce o absoarbe.

Captarea directă a energiei solare presupune mijloace artificiale, numite colectori solari, care sunt proiectați să capteze energia, uneori prin focalizarea directă a razelor solare. Energia, odată captată, este folosită în procese termice, fotoelectrice sau fotovoltaice. În procesele termice, energia solară este folosită pentru a încălzi un gaz sau un lichid, care apoi este înmagazinat sau distribuit. În procesele fotovoltaice, energia solară este transformată direct în energie electrică, fără a folosi dispozitive mecanice intermediare. În procesele fotoelectrice, sunt folosite oglinzile sau lentilele care captează razele solare

într-un receptor, unde căldura solară este transferată într-un fluid care pune în funcțiune un sistem de conversie a energiei electrice convenționale.

Energia solară fotovoltaică se bazează pe producerea directă de electricitate prin intermediul celulelor cu siliciu. Atunci când strălucește și atunci când condițiile climatice sunt favorabile, soarele furnizează o putere de 1 KW/mp. Panourile fotovoltaice permit convertirea directă în electricitate a 10 - 15% din această putere. Producția de energie a unui astfel de panou variază odată cu creșterea sau scăderea intensității solare: 100 kWh/mp/an în Europa de Nord, iar în zona mediteraneană este de două ori mai mare. Un acoperiș fotovoltaic de 5x4 metri are o putere de 3kW și produce 2 - 6 MWh/an.