VIR ENERGIJE
Sonce, večni jederski reaktor, je praktično neizčrpen vir obnovljive energije. Čist in donosen vir, ki nama lahko zagotovi pomemben del energije za naše potrebe. Energija, ki jo sonce seva na zemljo, je 15.000 krat večja od energije, kot jo porabi človek. To je energija, ki se obnavlja, ne onesnažuje okolja in je hkrati brezplačna. Zato, mora biti cilj izkoriščati to energijo v največjem možnem obsegu. Sončno energijo lahko uporabljamo za ogrevanje prostorov, vode, ogrevanje bazenov in za proizvodnjo elektrike za osvetljevanje in hišne porabnike. Pri tem pa se pojavijo določeni tehnični in investicijski problemi. Kakor koli sončna energija je energija prihodnosti, njeno uveljavitev pa ovira le draga cena v primerjavi z konvencionalnimi viri energije.
Kako lahko sončno energijo uporabljamo?
Da bi sonce lahko čim boljše izkoriščali moremo vedeti zakaj, kako in kje bomo to energijo pridobivali in jo uporabljali, ker za razliko od kovencionalnih goriv/virov, ki smo jih navajeni, z sončno energijo nismo oskrbovani preko žic ali pipe.
Vedeti moramo koliko energije potrebujemo in koliko sonca nam je na razpolago. Količina sončne energije je odvisna od letnega časa in lokacije.
Načini izkoriščanja sončne energije z aktivnimi solarnimi sistemi:
o Sončni kolektorji
o Sončne celice
o Toplotne črpalke
Stanje v Sloveniji
Celoten potencial sončnega sevanja za Slovenijo znaša približno 23000 TWh, kar je nad 300-krat več kot znaša raba energije. Novejše študije kažejo, da je razpoložljivo pri obstoječih tehnologijah približno 960 GWh na leto, kar je enako približno polovici slovenskega deleža proizvodnje električne energije iz Nuklearne elektrarne Krško, oziroma dobri tretjini letne elektrike iz Dravskih elektrarn. Danes izkoriščamo le približno 28 GWh, kar je le 3% ocenjenega tehničnega potenciala. V zimskem času, ko je potreba po ogrevalni energiji največja, dobimo pa žal le približno 10-15% celotne letne količine sončne energije.
Povprečno dnevno globalno sevanje v Ljubljani je približno 0.8 kWh/m2 pozimi do približno 5 kWh/m2 poleti. V vsem letu prejme kvadratni meter vodoravne sprejemne ploskve približno 1100 kWh sončne energije, od tega spomladi približno 320, poleti 480, jeseni 190 in pozimi 110 kWh. V Sloveniji je bilo že leta 2000 instaliranih okoli 82.000 m2 sončnih kolektorjev, ki proizvajajo letno skoraj 29.000 MWh energije. V energetski strategiji Slovenije je bil opredeljen cilj proizvodnje in vgradnje 200.000 m2 kolektorjev do leta 2010. Z uporabo sončnih kolektorjev za pripravo tople vode v gospodinjstvih lahko v idealnih razmerah pričakujemo prihranke energije tudi do 50%. Vgradnja sončnimi celicami v Sloveniji trenutno sicer se ne sledi tempu vgradnje kolektorjev, vendar pa se že kažejo pomembni rezultati na področju sistemov za električno oskrbo objektov, ki nimajo možnosti priključka na omrežje.
Sončni kolektorji
Ogrevanje sanitarne vode s sončnimi kolektorji je dokaj razširjeno, ogrevanje objektov pa se zaradi potrebe po večjih absorbcijskih površinah in akumulacijah ogrevalne vode uveljavlja šele v zadnjem času. Srce sončnih kolektorjev je črna površina, ki pretvarja sončno energijo v toploto. To toploto se potem prenese za takojšno ogrevanje ali se jo shrani za kasnejšo uporabo. Za prenašanje se uporablja voda, antifriz ali v časih tudi zrak.
Izvedba sončnih kolektorjev je lahko enostavna, z nizkimi stroški, lahko pa je zahtevnejša, z visokoselektivnimi premazi absorbnih površin, za sončno svetlobo dobro propustnim steklom, z na kislino odpornim nerjavečim ohišjem ter z ekspandiranim poliuretanom izolirano spodnjo stranjo kolektorja. Nove izvedbe sončnih kolektorjev omogočajo enostavno in hitro vgradnjo. Tehnično še zahtevnejši so kolektorji s cevnimi absorberji, ki jih je mogoče zavrteti za ± 30 stopinj in tako postaviti v idealno lego glede na kot sončnega sevanja. Tudi ti absorberji imajo visoko selektivno površino, cevni prenosnik pa je vakuumsko izoliran.
Pri postaviti kolektorjev moramo upoštevati namen njihove uporabe: ogrevanje sanitarne vode ali ogrevanje objekta. Ogrevanje sanitarne vode je potrebno vse leto, medtem ko je ogrevanje objekta potrebno predvsem v jesenskih, zimskih in spomladanskih mesecih. Glede na namen uporabe določimo usmeritev in kot postavitve kolektorjev tako, da izkoristimo največ brezplačne energije. Na kot postavitve vpliva tudi skupna površina kolektorjev, saj je v poletnih mesecih pri veliki površini skupna moč ogrevanja dovolj visoka tudi pri neugodnem kotu. V jesenskih in spomladanskih mesecih, ko je sončno sevanje manj intenzivno, pa je pomembno, da izberemo najugodnejši kot tako, da padajo sončni žarki na kolektor čim bolj pravokotno. Glede na velikost vgrajenih kolektorskih površin s predpostavkami določimo ali izračunamo za kateri mesec naj bi bil kot postavitve kolektorjev najugodnejši.
Največjo učinkovitost kolektorja dosežemo z usmeritvijo proti jugu, poleti pod kotom 30°C glede na vodoravno površino. Da bi dosegli enako učinkovitost pri drugačni usmeritvi in pri drugačnem kotu, je potrebno površino kolektorja ustrezno povečati.
Poleti je energija sonca največja, tako lahko sanitarno vodo ogrevamo s praktično samo sončno energijo. Pozimi je sončne energije manj, vendar lahko v primerno zasnovanem sistemu kljub temu prispeva doberšen delež k ogrevanju sanitarne vode.
Ogrevanje sanitarne vode
Sistemi ogrevanja sanitarne vode so v Sloveniji precej razširjeni in poznani. Pri načrtovanju sistema upoštevamo število oseb v gospodinjstvu in njihove navade.
Kot osnovno vodilo pri načrtovanju lahko služijo naslednji podatki: dnevna poraba tople vode cca 50 litrov na osebo, površina kolektorja vsaj 1,5 m2/osebo in velikost bojlerja cca 60 litrov na osebo.
Ne glede na število oseb gospodinjstva pa naj bi kolektorski sistem ne imel manj od 6 m2 absorbcijskih površin, volumen bojlerja pa naj bi bil minimalno 300 litrov.
Iz praktičnih izkušenj je znano, da je v okolici Ljubljane poleti nebo bolj jasno dopoldne, v popoldanskem času pa so pogosto nevihte (oblačno), torej manj sonca, kar je pri manjših sistemih dobro upoštevati.
Ogrevanje objekta
Mnenje, da s sončnimi kolektorji ni smiselno ogrevati objekta ne drži popolnoma. Pri novih, dobro izoliranih objektih z nizkotemperaturnim režimom ogrevanja (talno ogrevanje), je lahko temperatura ogrevalnega medija zelo nizka, naprimer do 36°C, kar je ugodno pri ogrevanju s sončnimi kolektorji. S primernim akumulatorjem ogrevalne vode in regulacijo, lahko močno znižamo število dni delovanja dodatnega ogrevanja, tudi v zimskem času, in s tem znižamo stroške ogrevanja in onesnaževanje okolja.
Po izkustvih v Nemčiji in Skandinaviji je ogrevanje s kolektorji sprejemljivo v objektih s toplotnimi izgubami do 45W/m2 bivalnega prostora.