Savremeno-savršeni izvori energijeIskorišćenje prirodnih izvora energije u Vašem domuEnergija zračenja Sunca koja dolazi do Zemljine površine iznosi, oko 109TWh (8.6.1013toe) godišnje. Ta je energija oko 170 puta veća nego energija u ukupnim rezervama uglja u svetu. To je ogromni energetski izvor kojim se mogu zadovoljiti energetske potrebe za veoma dugo vreme.
Većina oblika energije nastala je ili nastaje delovanjem zračenja Sunca, npr. fosilna goriva su akumulisana energija zračenja Sunca koja su došla do Zemlje pre milion godina.
Kada govorimo o energiji zračenja Sunca podrazumeva se njegovo iskorišćenje u trenutku kada dođe do Zemlje, to je neposredno iskorišćavanje zračenja Sunca.
Dotok energije Sunčevim zračenjem naziva se solarna konstanta, koja je 1400W/m2 pri srednjoj udaljenosti Zemlje od Sunca, uz upadni ugao od 90 stepeni zanemarujući delovanje atmosferske apsorpcije. Pri prolasku kroz atmosferu deo energije se troši u složenim procesima, a deo se reflekuje i reemituje u svemir. Taj deo iznosi oko 1/3 energije koja je dospela na rub atmosfere, pa dotok energije do površine Zemlje iznosi prosečno 920W/m2. Ako je projekcija površine Zemlje 127.106 km2, dotok energije iznosi 117400TW. Zbog rotacije Zemlje ta se energija raspoređuje po celoj površini Zemlje (510.1.106 km2), pa je prosečni dotok energije 230W/m2, odnosno 5.52kWh/m2 dnevno. To su, naravno prosečne vrednosti, a stvarne zavise od geografske širine, dela dana, pojave oblaka, zagađenja itd.
Energija zračenja Sunca koja dolazi do Zemljine površine iznosi, dakle, oko 109TWh (8.6.1013toe) godišnje. Ta je energija oko 170 puta veća nego energija u ukupnim rezervama uglja u svetu. To je ogromni energetski izvor kojim se mogu zadovoljiti energetske potrebe za veoma dugo vreme.
Energija zračenja koja dopire do površine Zemlje zavisi u prvom redu od trajanja insolacije (trajanja sijanja Sunca, odnosno o vremenu kroz koje se Sunce nalazi iznad horizonta). Trajanje insolacije zavisi od geografske širine i o godišnjeg doba.
Razlika između vremena izlaska i vremena zalaska Sunca daje vreme trajanja insolacije kojoj je izložena horizontalna i nezaštićena površina. Ono iznosi za našu zemlju oko 15h leti i oko 9h zimi. Stvarno trajanje insolacije je znatno kraće zbog pojave oblaka i magle, ali i zbog stanja atmosfere na posmatranom području (zagađenost).
Ona se razlikuje za površine koje su postavljene horizontalno, vertikalno, ili pod nekim uglom u odnusu na površinu Zemlje.
Npr. realno trajanje insolacije za Beograd (na horizontalnu površinu) iznosi 2071h godišnje, od toga 70.5% u periodu od aprila do septembra meseca i 29.5% u periodu od oktobra do marta. Za Podgoricu je to vreme 2442h.
Ipak, dotok energije Sunčevog zračenja nije proporcionalan trajanju isolacije. Naime, deo energije se gubi prolaženjem kroz atmosferu zbog apsorpcije kiseonika, ozona i ugljen dioksida. Gubitak je veći što je Sunce bliže horizontu. Osim toga, energija zračenja se u prolazu kroz atmosferu raspršuje, a najveći gubitak je neposredno nakon zalaska Sunca. Deo raspršene energije ipak dođe do površine Zemlje(oko 50%). Prema tome, ukupno zračenje koje dođe do površine Zemlje sastoji se od neposrednog i difuzionog zračenja koje je deo raspršene energije zračenja. Zbog svega toga snaga zračenja koja dođe na površinu, a koja bi se mogla energetski iskorišćavati, znatno se menja tokom dana, a njene promene zavise od godišnjeg doba i položaja obasjane površine.
Veoma se često energija zračenja prikazuje kao energija koja dođe do površine Zemlje tokom dana, naravno za vreme trajanja isolacije. Ta energija zavisi i od stanja oblačnosti i osobina atmosfere, ali je poželjno poznavati i potencijalnu energiju zračenja. To je maksimalna energija koja dođe do površine kroz suvu i vlažnu atmosferu. Ona zavisi i od geografske širine i nadmorske visine. Ona postaje sve manja sa smanjenjem nadmorske visine i povećanjem geografske širine. Na geografskoj širini od 43 stepena pot. energija iznosi oko 2500kWh/m2 godišnje, a na geografskoj širini od 46 stepena oko 2400kWh/m2 godišnje.
Stvarna energija zračenja koja dođe do površine znatno je manja od potencijalne zbog pojave oblaka, vlage i zagađenosti atmosfere. U Srbiji je ona u proseku oko 3.5kWh/m2 na dan, a u primoriju Crne Gore oko 4kWh/m2 dnevno.
Sve ovo pokazuje veliku promenljivost snage zračenja. Ipak, te su promene laganije od promena snage vetra i one se mogu s većom ili manjom tačnošću predviditi, jer je poznat ritam pojava (izlazak i zalazak Sunca). Intezitet zračenja koje nam stoji na raspolaganju ne možemo predviditi s većom sigurnošću. Kao izvor energije Sunčevo zračenje je povoljnije od vetra s obzirom na predvidivost pojave, ali je nepovoljnije s obzirom na to da zračenja nema u toku noći, i da je manje intezivno tokom zime kada je potrošnja energije najveća. Postrojenja mogu raditi samo u toku dnevnog ciklusa, što se ne poklapa sa ritmom potražnje energije. Moraju se graditi dodatna postrojenja ili osigurati akumulaciju energije pomoću koje bi vršili snabdevanje potrošača noću.
U pricipu postoje dve mogućnosti za energetsko iskorišćavanje Sunčevog zračenja:
- 1. FOTONAPONSKE ĆELIJE služe za direktno pretvaranje solarne energije u električnu sa veoma malim stepenom korisnog dejstva. One rade na pricipu fotoelektričnog efekta. Vrlo tanke pločice kristala silicijuma sa primesom arsena izloženi zračenju Sunca ponašaju se kao puluprovodnički spoj. Čestice svetlosti, fotoni, atomima silicijuma izbijaju elektrone i kao rezultat imamo da se na jednoj strani poluprovodničkog spoja stvara višak negativnog, a na drugoj višak pozitivnog naelektrisanja usled čega imamo protok struje.
Velika mana je nizak stepen iskorišćenja(oko 15%). Druga mana je tzv. niska energetska isplativost. Naime,izrada ovih ćelija zahteva specifično veliki utrošak energetski najskupljih materijala (Al,Si,Cu) tako da je vreme vraćanja uložene energije oko 20 godina. Ako je vek ovakvih uređaja manji od 20 godina ne možemo tvrditi da je ovo obnovljivi izvor energije.
Njih ima smisla koristiti samo tamo gde je to jedini način za snadbevanje el.energijom nekih izolovanih, važnih i skupih uređaja, kao što su kosmički brodovi, geostacionarni sateliti ili udaljene metorološke stanice, što se i upravo čini. Fotonaponske ćelije proizvode se tokom poslednjih decenija, zbog rešavanja energetskih problema kosmičkih programa, te se njihova cena smanjivala i sada iznosi oko 10 USD/W.
PRIMENA U DOMAĆINSTVIMA
Na ovaj način je moguće obezbediti struju u objektima ili uređajima gde nije dostupna električna energija iz električne mtreže. To su najčešće vikendice ili kuće u nepristupačnim mestima, plovni objekti, karavan kućice kao i razni telekomuni-kacioniili uređaji na planinskim vrhovima ili signalni uređaji duž puteva.
Standardne komponente fotonaponskih sistema su fotonaponski moduli, kontroleri punjenja akumulatora, akumulatori, provodnici i noseći sistemi. U prime-nama gde je potrebno da se obezbedi napajanje električnom energijom napona 220 V koristi se uređaj koji se zove invertor i koji pretvara jednosmernu struju iz akumulatora u naizmeničnu odgovarajućeg napona.
Jedan fotonaponski modul je sastavljen od više ćelija i najčešće obezbeđuje napon od 12 ili 24 V, snaga mu je od 10 do 150 W. Modul ima snagu od 100 W i napon od 12 V a dimenzije su mu 58 x 132 cm.
Broj modula i kapacitet akumulatora se određuju prema potrebama potrošača koji će se priključiti na fotonaponski sistem.
Koristiti kompakt fluo svetiljke snage 7 i 11 W koje rade na jednosmernom naponu od 12 V a priključuju se pomoću standardnog sijaličnog grla tipa E27. Za manje zahteve postoje i frižideri zapremine do 40 litara sa napajanjem od 12 V. Ukoliko želite da koristite postojeći frižider koji je predviđen za rad na 220 V onda je potreban invertor odgovarajuće snage da bi to omogućio. U tom slučaju obično se pravi cela električna mreža da radi na 220 V i koriste se kompakt fluo štedljive sijalice jer je potrebno da vodite računa o svakom potrošaču.
Regulatori koji vode računa o punjenju akumulatora iz fotonaponskih ćelija i o potrošnji struje kao i o stanju akumulatora proizvode se za struje od 6 do 30 A. Dobijena električna energija iz sunčanih ćelija akumulira se u olovnim akumulatorima sa elektrolitom u obliku gela jer su oni predviđeni da rade u režimu dubokog pražnjenja za razliku od akumulatora koji se koriste u automobilima.
Potražite:
o Projektovanje fotonaponskih sisitema
o Više tipova fotonaponskih modula i regulatora,
o Želatinske akumulatore kapaciteta od 20 do 120 Ah
o Fluorescentne sijalice snage 7 i 12 W za napone
12 ili 24 V
o Sinusne pretvarače jednosmernog napona 12 V i
24 V u 220 V AC
o Integraciju sistema sa napajanjem iz agregata ili
vetrogeneratora
o Montažu opreme i puštanje u pogon
- 2. SOLARNI KOLEKTORI: materijali koji imaju osobine crnog tela (potpuno apsorbuju sunčevu energiju) pogodni su za izgradnju kolektora. Oni se mogu postavljati na krov (kao krovni pokrivač), fasadu ili noseću konstrukciju. Stepen korisnog dejstva pri pretvaranju solarne energije u toplotnu je od 60 do 70%. Sastavni delovi kolektora su: kućište (od Al profila), termoizolacija (mineralna vuna debljine 50mm), apsorber (od Al lemela kroz koje su provučene bakarne cevi), stakleni pokrivač debljine 4mm i ram kolektora (od Al profila). Ovo su neki teh. podaci solarnog kolektora NAIS 80 firme Nisal iz Niša.
U sistemima za iskorišćavanje sunčeve energije razlikujemo dva cirkulaciona kruga: primarni i sekundarni. U primarnom krugu, toplota apsorbovana u apsorberu kolektora se prenosi do izmenjivača toplote IT. Prenosilac toplote u primarnom krugu je najčešće smeša vode sa 30-40% etilenglikola. U sekundarnom krugu se preko IT toplota predaje akumulatoru toplote, a odatle posredno ili direktno potrošaču, kao topla sanitarna voda ili voda za grejanje prostorija. Na slici 3.5.1.1 je prikazan jednostavan sistem za grejanje i pripremu tople vode.
Međutim, moramo imati dodatni sistem za grejanje i toplu vodu, jer solarna energija noću i zimi ne može zadovoljiti naše potrebe. Ugradnjom kolektora u startu imamo dodatne investicije, ali kasnije štedimo novac za gorivo ili el.energiju.
Tip kolektora iygleda ravne ploče proizvodi niže temperature i manje el. energije, dok vakumski model ima specijalna koncentrujuća ogledala i mnogo je efikasniji!Cene su okvirno od 100 eura pa do 400 eura po komadu u Srbiji. U inostranstvu su daleko jeftinije.
Za grejanje stana od 60m2 na solarnu energiju potrebne su investicije od 1 do 1.5 hiljada €, a za toplu vodu oko 500 €. Za grejanje tople vode sistem se isplati za 2 godine.Procene su da bi solarna energija mogla podmiriti oko 5% energetskih potreba naše zemlje. Leti bi mogla obezbediti 80% potreba za toplom vodom, a zimi između 35 i 50%. Sistemi za grejanje i toplu vodu mogli bi obezbediti 35% potreba u severnoj i centralnoj Evropi, oko 50% južno od Alpa, a na jugu Evrope čak 70%. Prema predviđanjima ukupna površina kolektora u EU dostići će 2010. cifru od 75 miliona km2, a u zemljama Evrope van EU još 40 miliona km2. To znači da sadašnja godišnja prodaja treba da se udesetostruči, što odgovara ciframa od 2.5 milijarde € godišnje.
Ukoliko su Vam potrebni distributeri elementa kao i opreme za iskorišćenje solarne energije kontaktirajte autora web portala.
Sistematska istraživanja i razvoj vetroenergetskih sistema kod nas praktično ne postoje ili ako postoje stalno se nalaze u početnoj fazi. Do danas je razvoj vetroenergetike (ako se uopšte može govoriti o razvoju) tekao uglavnom kroz zalaganje entuzijasta, kako u naučnim ustanovama tako i u privrednim organizacijama. Entuzijasti su samostalno izgradili nekoliko malih sistema, bilo je i uvoza vetrogeneratora radi testiranja i korišćenja ali ni jedan od tih pokušaja nije bio klica nekog šireg razvoja.
Vetar je jedan od osnovnih parametara koji se mere na meteorološkim stanicama širom zemlje. Merenja vetra i podaci o njemu ne mogu se direktno koristiti za detaljnu procenu eolske energije, već samo za globalnu. Po ispitivanjima koja je izvršio RHMZ, naša zemlja se ubraja u područja sa znatnim energetskim potencijalom. Izrazito vetrovita područja su u planinskim oblastima i duž Jadranskog mora. U Srbiji se izdvajaju delovi Vojvodine i planinske oblasti Južne i Istočne Srbije, uglavnom iznad 100-1500 m nadmorske visine. Prema ovoj opštoj proceni raspodele vetra računat je fluks energije vetra za standardnu visinu 10 i 50m iznad površine tla i krece se od 400-800 W/m2.
Ova relativno povoljna ocena energetskog potencijala vetra treba da omogući dalja istraživanja u zavisnosti od lokaliteta, kao i uticaje meteoroloških pojava koje mogu ograničiti ili potpuno onemogućiti njihovo korišćenje - velike ledene naslage, jaki udari vetra, udari groma itd. Za pouzdanu procenu vetroenergetskog potencijala neophodna su dodatna istraživanja. U šire navedenim lokacijama postoje mikro lokacije koje su od posebnog interesa za eolsku energetiku. Kao ilustracija mogu poslužiti činjenica da merenja izvršena na Kopaoniku na mestu samo 1km udaljenom od meteorološke stanice, pokazuje da je tu vetroenergetski potencijal za 70% veći od potencijala na lokaciji stanice.
Ovo nije čudno jer na vetroenergetski potencijal u nekoj tački bitno utiču tri odredišta:
1. U makroskali, geografski položaj
2. U mezoskali, konfiguracija terena (u primeru Kopaonika ovo je dominantno)
3. U mikroskali, rastinje i druge lokalne prepreke vazdušnom strujanju
Procenjuje se da su naše mogućnosti u razvoju vetroenergetike uslovno velike.
Pod ovim podrazumevamo: iako u našim oblastima ne duvaju jači sezonski vetrovi, u priobalju Jadrana, u dolinama većih reka, u Vojvodini, na većim planinskim visoravnima i nizu drugih specificnih lokaliteta, srednje brzine, a verovatno i distribucije brzine po vremenu su pogodne za vetroenergetiku.
Trenutno u našoj zemlji nema nijedne eolske elektrane. Postoji u okolini Subotice jedna zapuštena vetrenjača za koju ima interesovanja da se obnovi u cilju istraživanja, ali za sada je i to u formi projekta. Jedini privredni subjekt koji se interesuje za praktičnu primenu trenutno jesu Srbijašume, koje žele da u Deliblatskoj peščari u udaljenim krajevima za svoje potrebe podignu dve male vetrenjače za pumpanje vode. Ovim projektom trenutno se bave u Institutu "Nikola Tesla".
Glavni uzroci nezastupljenosti eolskih elektrana jeste cena električne energije koja je vrlo dugo bila i po 10 puta veća od proizvodne u TE, pa nije bilo ekonomskog interesa za njegovu izgradnju. Bliža budućnost razvoja vetrogeneratora u Jugoslaviji u funkciji povezivanja u energetsku mrežu nije svetla. Oblasti gde bi mogli da nadu svoju primenu jesu mali sistemi koji bi uglavnom mogli služiti za napajanje u udaljenim oblastima gde nije isplativo izgraditi mrežu.
MOBILNI SISTEM ALTERNATIVNOG IZVORA ENERGIJE
Kombinovani a mobilni sistem izvora energije je predviđen za upotrebu na više lokacija prema potrebi, tj. može se seliti sa lokacije na lokaciju.
Ovakav sistem se nudi povrtarima, cvećarima, pčelarima ili stočarima, kao i za kampovanje i vikendice.
Povrtarima : uglavnom za navodnjavanje, i to prvenstveno za sistem kap po kap. Ovaj sistem omogućuje snabdevanje električnom strujom za pogon pumpe za navodnjavanje, a koja se dobija iz vetrogeneratora ili iz solarnog panela. Oba izvora proizvode struju napona 12V i šalju je u akumulator koji se stalno dopunjuje. Pumpa za vodu može biti za 12V ili za 220V,s obzirom da se u sistemu nalazi i pretvarač struje sa 12V jednosmerne na 220V naizmenične.
Pošto se pretpostavlja da na zalivnoj parceli već ima iskopan bunar, pumpa se spušta u njega i istovremeno vezuje na zalivna creva. Ovakav sistem je 100% ekološki, i veoma ekonomičan. Pre svega zato što ne rasipa previše vode već samo koliko treba, jer je sistem kap po kap već tako planiran. Pored toga postoji mogućnost elektronske kontrole vlage u zemlji, pa se pumpa uključuje automatski po potrebi. Tako kontrolisanim sistemom se štedi i voda i energija. Daćemo jedan primer: Ako je za neki rasadnik potrebno dnevno 5 m3 vode za zalivanje, a voda se crpi iz bunara 5-1Om dubine, i pumpom puni rezervoar zapremine 5 m3 potrebno je sledeće:
električna pumpa snage 10-tak W ( 12V ili 220V )
rezervoar 5m3
akumulator 12V/60Ah
vetrogenerator VG 60
solarni panel 100VV/ 12V
Ako je pumpa za napon 220V, potreban je pretvarač napona 12V / 220V
Iz prakse je dokazano da ova kombinacija vetrogeneratora VG 60 i solarnog panela 12V 100W mogu zadovoljiti potrebe navodnjavanja punih 6-8 meseci tokom godine, od aprila do septembra. Pri tome sistem može omogućiti izvući 700 1200m3 vode. Ukoliko je potrebna veća količina vode, tada se nudi kombinacija sa dva vetrogeneratora VG 60 i dva solarna panela, kao i veći kapacitet akumulatora.
Što se tiče upotrebe u pčelarstvu, ovaj sistem omogućuje električnu energiju kod rada i obilaska košnica, ili višednevnog boravka, npr. zbog vrcanja meda na licu mesta. Za stočare na ispaši ovaj mobilni izvor energije je veoma koristan, jer pored rasvete, napajanja TV aparata i frižidera, može poslužiti i za dr. uređaje. Naravno ovde je reč o pojačanoj verziji sistema od bar 1000 W. Za kampovanje i boravak daleko od civilizacije sistem služi kao izuzetan deo opreme kampa jer daje besplatnu energiju u toku trajanja kampovanja.
TEHNIČKI PODACI :
Ovaj mobilni sistem se sastoji od :
autoprikolice sa stopama za prizemljenje
teleskopskog jarbola visine 6, 9 ili 12 m sa postoljem
montiran jedan ili dva vetrogeneratora VG 60
montiran solarni panel 1x100W ili 2x100W 12 V
akumulator 1x60Ah ili 2x60Ah 12V
Ukoliko su Vam potrebni distributeri elementa kao i opreme za iskorišćenje energije vetra kontaktirajte autora web portala.