ŹRÓDŁA ENERGII.

Prezentacja na temat: "ŹRÓDŁA ENERGII."— Zapis prezentacji:

1 ŹRÓDŁA ENERGII

2 Źródła energii nazywane inaczej nośnikami energii - dzieli się na: nieodnawialne, czyli surowce energetyczne, tj.: węgiel kamienny, węgiel brunatny, ropa naftowa, gaz ziemny, torf, łupki i piaski bitumiczne, pierwiastki promieniotwórcze (uran, tor i rad); odnawialne, do których należy siła spadku wody, energia wiatru, energia słoneczna, energia wody morskiej (prądów, fal, pływów, różnic temperatury), energia geotermiczna i energia biomasy.

3 NIEODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII
węgiel kamienny węgiel brunatny

4 ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII
Podmorskie młyny Energetyka Słoneczna     Energetyka Wodna Energia Fal   Energia Ziemi Energia Wiatru Pompy Ciepła Energia Biomasy

5 Słońce Wiatr Fale Pływy morskie
raczej nie nadaje sie do masowej produkcji energii, a na pewno w mało nasłonecznionej Polsce. Jednak nawet w naszym klimacie baterie słoneczne mogą mieć zastosowanie na przykład do podgrzewania wody w domu. Wiatr najpopularniejszy sposób na zielona energie. Wiatraki ustawia sie na ladzie i na morzu. Przoduje Dania - prawie 18% zużywanej tam energii elektrycznej pochodzi "z powietrza" Fale to najpopularniejszy dotychczas sposób na energie z morza. Pionierem w tej dziedzinie jest Szkocja, której władze obiecały, ze do 2010 roku aż 18% energii będzie pochodziło prosto z wody. Pływy morskie mimo rozwoju podwodnych turbin nie zrezygnowano całkowicie z budowy zapór. Jedna firma ogłosiła, ze zamierza zbudować gigantyczna elektrownie o mocy 1100MW wykorzystującą prądy morskie w cieśninie San Bernardino miedzy wyspami Samar i Dalupiri na Filipinach.

6 ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII
Energia słoneczna wykonała : Basia Adamczak kl.I.D

7 ENERGETYKA SŁONECZNA Słońce jest podstawowym źródłem energii dla naszej planety. Przed milionami lat energia słońca docierająca do ziemi została uwięziona w węglu, ropie naftowej, gazie ziemnym itp. Również słońcu zawdzięczamy energię jaką niesie ze sobą wiatr czy fale morskie. Można także bezpośrednio wykorzystywać energię słoneczną poprzez zastosowanie specjalnych systemów do pozyskiwania i akumulowania energii słonecznej. Promieniowanie słoneczne jest to strumień energii emitowany przez Słońce równomiernie we wszystkich kierunkach. Miarą wielkości promieniowania słonecznego docierającego ze słońca do ziemi jest tzw. stała słoneczna. Jest ona wartością gęstości strumienia energii promieniowania słonecznego na powierzchni stratosfery i obecnie wynosi 1,4 kW/m2. W promieniowaniu słonecznym docierającym do powierzchni Ziemi wyróżnia się trzy składowe promieniowania: - bezpośrednie pochodzi od widocznej tarczy słonecznej - rozproszone powstaje w wyniku wielokrotnego załamania na składnikach atmosfery - odbite powstaje w skutek odbić od elementów krajobrazu i otoczenia.

8 W Polsce generalnie istnieją dobre warunki do wykorzystania energii promieniowania słonecznego przy dostosowaniu typu systemów i właściwości urządzeń wykorzystujących tę energię do charakteru, struktury i rozkładu w czasie promieniowania słonecznego. Największe szanse rozwoju w krótkim okresie mają technologie konwersji termicznej energii promieniowania słonecznego, oparte na wykorzystaniu kolektorów słonecznych. Ze względu na wysoki udział promieniowania rozproszonego w całkowitym promieniowaniu słonecznym, praktycznego znaczenia w naszych warunkach nie mają słoneczne technologie wysokotemperaturowe oparte na koncentratorach promieniowania słonecznego. Około 30% promieniowania słonecznego dochodzącego do naszej planety jest odbijane przez atmosferę, 20% jest przez nią pochłaniane, a tylko 50% energii dociera do powierzchni ziemi.

9 Zasoby energii słonecznej w Polsce
Z punktu widzenia wykorzystania energii promieniowania słonecznego w kolektorach płaskich najistotniejszymi parametrami są roczne wartości nasłonecznienia (insolacji) - wyrażające ilość energii słonecznej padającej na jednostkę powierzchni płaszczyzny w określonym czasie. Na rysunku poniżej i w tabeli poniżej pokazano rozkład sum nasłonecznienia na jednostkę powierzchni poziomej wg Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej dla wskazanych rejonów kraju.                                                             

10 LEGENDA: 985 980 962 950

11 Roczna gęstość promieniowania słonecznego w Polsce na płaszczyznę poziomą waha się w granicach kWh/m2, natomiast średnie usłonecznienie wynosi 1600 godzin na rok. Warunki meteorologiczne charakteryzują się bardzo nierównym rozkładem promieniowania słonecznego w cyklu rocznym. Około 80% całkowitej rocznej sumy nasłonecznienia przypada na sześć miesięcy sezonu wiosenno-letniego, od początku kwietnia do końca września, przy czym czas operacji słonecznej w lecie wydłuża się do 16 godz./dzień, natomiast w zimie skraca się do 8 godzin dziennie. Pojazd zasilany z baterii słonecznych Sunraycer wygrał w 1987r. Światowy Wyścig Słoneczny osiągając na dystansie 3138 km prędkość 67 km/h                                                 

12 Potencjalna energia użyteczna w kWh/m2/rok w wyróżnionych rejonach Polski
Rok (I-XII) Półrocze letnie (IV-IX) Sezon letni (VI-VIII) Półrocze zimowe (X-III) Pas nadmorski 1076 881 497 195 Wschodnia część Polski 1081 821 461 260 Centralna część Polski 985 785 449 200 Zachodnia część Polski z górnym dorzeczem Odry 438 204 Południowa część polski 962 682 373 280 Południowo-zachodnia część polski obejmująca obszar Sudetów z Tuchowem 950 712 393 238 Dane zaprezentowane na rysunku powyżej odnoszą się do skali regionalnej. W rzeczywistych warunkach terenowych, wskutek lokalnego zanieczyszczenia atmosfery i występowania przeszkód terenowych, rzeczywiste warunki nasłonecznienia mogą odbiegać od podanych.

13 -rozproszenia -pochłaniania -strat na kolektorze
Innym parametrem, decydującym o możliwościach wykorzystania energii promieniowania słonecznego w kolektorach są średnioroczne sumy promieniowania słonecznego. Przedstawiono je na rysunku poniżej, podając wartości godzin usłonecznienia (ilości godzin czasu trwania promieniowania słonecznego w ciągu roku) dla reprezentatywnych rejonów Polski wg IMGiW.       Według ocen ekspertów, potencjał ekonomiczny kolektorów słonecznych w Polsce do produkcji ciepłej wody użytkowej wynosi 24 PJ. Natomiast potencjał kolektorów słonecznych do suszenia płodów rolnych sięga 21 PJ. Wielkość promieniowania słonecznego jaka może być wykorzystywana przez kolektor jest znacznie mniejsza całkowite promieniowanie słoneczne docierające ze słońca do ziemi i wynosi 0,7 kW/m2. Przyczyną tego są straty przesyłanej energii powstałe w wyniku: -rozproszenia -pochłaniania -strat na kolektorze Średnioroczne sumy usłonecznienia, godz./rok dla reprezentatywnych rejonów Polski.

14 POZYSKIWANIE ENERGII SŁONECZNEJ NA POTRZEBY CIEPŁEJ WODY UŻYTKOWEJ I CENTRALNEGO OGRZEWANIA
Największym problemem nie jest pozyskanie tej energii lecz jej zmagazynowanie i wykorzystanie we właściwym czasie. Wielki piec przemysłowy w Mont Louis we francuskich Pirenejach. Promienie słoneczne są skupione przez doskonale wypolerowany, paraboliczny reflektor. Uzyskuje się tu temperatury do 3000 C

15 Systemy solarne można więc podzielić na następujące grupy:
-aktywne (z wymuszonym obiegiem grawitacyjnym - całoroczne instalacje), do instalacji dostarcza się dodatkową energię z zewnątrz, zwykle do napędu pompy lub wentylatora przetłaczających czynnik roboczy (najczęściej wodę lub powietrze) przez kolektor słoneczny. Funkcjonowanie kolektora słonecznego jest związane z podgrzewaniem przepływającego przez absorber czynnika roboczego, który przenosi i oddaje ciepło w części odbiorczej instalacji grzewczej. -pasywne (grawitacyjne - instalacje letniskowe), do swego działania nie potrzebują dodatkowej energii z zewnątrz. W tych systemach konwersja energii promieniowania słonecznego w ciepło zachodzi w sposób naturalny w istniejących lub specjalnie zaprojektowanych elementach struktury budynków pełniących rolę absorberów.

16 Promieniowanie słoneczne bezpośrednio ogrzewa pokój
Promieniowanie słoneczne bezpośrednio ogrzewa pokój. Dodatkowa przestrzeń zwiększa skuteczność systemu. Granice podziału pomiędzy dwoma wyżej wymienionymi sposobami wykorzystania konwersji termicznej są dość płynne. Z jednej strony w systemach pasywnych dopuszcza się stosowanie pewnych elementów regulujących przepływ energii uzyskanej z promieniowania słonecznego. W przypadku, gdy zastosowane są w tym celu urządzenia mechaniczne można mówić o systemach semiaktywnych. Z drugiej strony często celowo stosuje się uzupełniające się wzajemnie w jednej instalacji grzewczej systemy pasywne i aktywne jednocześnie. Mówi się wtedy o systemach kombinowanych.

17 Każdy kolektor tego typu składa się z:
W obu przypadkach zamiana energii promieniowania słonecznego odbywa się w specjalnych elementach kolektorów słonecznych zwanych absorberami. Transmisja zaabsorbowanej energii słonecznej do odbiorników odbywa się w specjalnych instalacjach. Kompletne całoroczne instalacje słoneczne na potrzeby c.w.u. i c.o. składają się z trzech zasadniczych elementów bez których nie było by możliwe magazynowanie energii: KOLEKTOR SŁONECZNY-podstawowy element instalacji słonecznej, jego zadaniem jest przekształcenie energii słonecznej w energię cieplną poprzez specjalną płytę absorpcyjną. Najczęściej stosuje się tzw. kolektory płaskie cieczowe. Każdy kolektor tego typu składa się z: -przezroczystej szyby -powłoki absorpcyjnej -systemu rurek miedzianych w których przepływa ciecz solarna -ocieplenia od spodu -obudowy aluminiowej w której zamknięte są ww. elementy.

18 W zależności od użytych materiałów współczynnik pochłaniania energii słonecznej może osiągnąć wartość do 95-97%.                                                                Drugi typ kolektora to tzw. kolektor rurowo-próżniowy. Jest on inaczej zbudowany niż kolektor płaski cieczowy. Oparty jest na szklanej rurze w środku której umieszczono cienki absorber z rurką metalową, wewnątrz której umieszczona jest jeszcze jedna rurka. Ciecz płynie wewnętrzną rurką i wpływając od dołu do zewnętrznej rurki, nagrzewa się przejmując ciepło od absorbera. Ten typ kolektora charakteryzuje się większą sprawnością niż kolektor płaski w okresie o zwiększonym zachmurzeniu.

19 AUTOMATYKA, UKŁAD BEZPIECZEŃSTWA - ten element instalacji w skład którego wchodzą zawory, naczynie przeponowe, pompka cyrkulacyjna, regulator mikroprocesorowy ma zapewnić odpowiedni kierunek przepływu medium oraz ciepła w systemie. Ponadto przy instalacjach całorocznych automatyka jest wyposażona system pogodowy co zapewnia optymalne wykorzystanie energii w zależności od warunków biometeorologicznych. BATERIE SŁONECZNE                                                  Bateria słoneczna składa się z wielu ogniw fotowoltanicznych, które wzajemnie połączone zwiększą wytwarzane napięcie. Typowa bateria wytwarza maksymalnie prąd 2A i 17V co daje moc 34W

20 Baterie słoneczne są to urządzenia elektroniczne, które wykorzystują zjawisko fotowoltaniczne. Każde małe ogniwo wytwarza mały prąd, ale duża liczba ogniw, wzajemnie połączonych jest w stanie wytworzyć prąd o użytecznej mocy. Ogniwa są zbudowane z cienkich warstw półprzewodników, zwykle z krzemu. Czasem wykorzystuje się arszenik galu, ponieważ pozwala na pracę ogniw w wysokich temperaturach. Jest to istotne w zastosowaniach w przestrzeni kosmicznej, gdzie promieniowanie słoneczne jest dużo silniejsze. Baterii używa się również w małych kalkulatorach i zegarkach. W USA publiczne automaty telefoniczne są zasilane przez baterie słoneczne montowane na chroniącym je dachu.

21 Elektrownia "Solar one" w Kalifornii
"Solar One" w Kalifornii jest największą na świecie słoneczną "siłownią" o maksymalnej mocy 10 MW. Ponad 1800 zwierciadeł śledzi oddzielnie ruch Słońca i odbija jego ciepło do kolektora znajdującego się w centrum urządzenia.

22 Zakrzywione zwierciadła śledzą ruch Słońca i skupiają promienie w celu podgrzania oleju w rurach. Ciepło przenosi się na wodę, która wrze. Para napędza turbiny podłączone do generatorów prądu elektrycznego.

23 Promieniowanie bezpośrednie- pochodzi bezpośrednio od słońca
Promieniowanie bezpośrednie- pochodzi bezpośrednio od słońca. Jego kierunek padania jest uzależniony od pozycji słońca Promieniowanie rozproszone- powstałe w skutek wielokrotnego załamywania promieni przechodzących przez atmosferę. Dociera na powierzchnię ziemi w sposób nie ukierunkowany. Promieniowanie odbite- od elementów krajobrazu w kierunku rozpatrywanej powierzchni (część składowa promieniowania rozproszonego)

24 PROMIENIOWANIE SŁONECZNE
Natężenie całkowite promieniowania słonecznego jakie dociera do powierzchni ziemi przy bezchmurnym niebie to maksymalnie 1000 w/m2. W ciągu 5 minut do ziemi dociera promieniowanie słoneczne równe rocznemu zapotrzebowaniu na energię naszej planety. Poniżej przedstawiono strefy rocznego nasłonecznienia na terenie Polski.

25 Instalację solarną należy traktować jedynie jako wspomaganie konwencjonalnej instalacji grzewczej ponieważ dobrze zaprojektowana instalacja solarna jest w stanie pokryć w polskich warunkach geograficznych do 60% rocznego zapotrzebowania na energię. W półroczu letnim jest to pokrycie sięgające 90% natomiast w półroczu zimowym to jedynie 30%.

26 UKIERUNKOWANIE Zaleca się, aby płyta kolektora słonecznego była ustawiona w kierunku południowym. Odchylenie od kierunku południowego na wschód lub zachód o kąt 1-45 także jest dopuszczalne, zaleca się jednak aby jeśli to możliwe wybrać kierunek południowo- zachodni, gdyż mamy w tym przypadku do czynienia zarówno z dużym nasłonecznieniem jak i wysoką temperaturą otoczenia występującą w godzinach popołudniowych.

27

28 NACHYLENIE Najskuteczniejsze przejmowanie promieni słonecznych ma miejsce wtedy, gdy padają one na kolektor pod kątem 90. Teoretycznie podczas doboru odpowiedniej powierzchni kolektora należałoby uwzględnić obniżenie sprawności związane ze złym nachyleniem płyty. W praktyce wygląda to trochę inaczej. System montażowy umożliwia zmianę konta nachylenia kolektora zarówno na tarasie jak i na dachu skośnym, co powoduje, że przy doborze wielkości płyty nie uwzględniamy strat. Uwzględniając coroczne warunki panujące w Polsce zaleca się nachylenie 45 stopni. Kąt ten uwzględnia zarówno wysoką pozycję słońca latem, jak i niską w zimie. W przypadku instalacji pracujących ekspresowo, kąt nachylenia kolektora należy dobierać indywidualnie.

29

30

31 ZASADA DZIAŁANIA Promienie wysyłane przez słońce w kierunku ziemi przenikają przez warstwę atmosfery i docierają do przeźroczystej osłony kolektora zwanej szybą solarną. Przez hartowaną i pozbawioną tlenków żelazną szybę przenika około 90% promieni, reszta zostaje odbita. Promienie którym udaje się przeniknąć do wnętrza kolektora zostają w około 95% pochłonięte przez płytę absorbera i zamienione na ciepło. Te z kolei zostaje przekazane z płyty na układ rur absorbera wypełnionych nośnikiem ciepła, czyli mieszanką glikolu propylenowego z wodą.

32 Kolektor powinien posiadać budowę umożliwiającą długoletnie i wysokosprawne niezmienne w czasie działanie. Aby to osiągnąć należy zastosować rozwiązania techniczne oraz wysokiej klasy materiały.

33 Płyta absorbera Zadaniem płyty absorbera jest pochłonięcie jak największej ilości promieni słonecznych i zamiana ich w ciepło. Płyta powinna w jak najkrótszym czasie nagrzać się do wysokiej temperatury, powinna posiadać jak najwyższą przewodność cieplną i jak najniższe ciepło właściwe. Najbardziej odpowiednim metalem do tego celu jest miedź , której ciepło właściwe wynosi zaledwie 380J/kg K. Płyta absorbera kolektora została wykonana z blachy miedzianej gr.0,2 mm pokrytej jednostronnie wysokoselektywną w odbiorze promieni słonecznych warstwą TINOX. Jest to specjalna warstwa tytanu i kwarcu napylana na blachę w procesie próżniowym. Tytan jest odpowiedzialny za skuteczną absorpcję promieni słonecznych, kwarc natomiast za ograniczenie odbicia promieni oraz za zabezpieczenie całej warstwy przed niszczącym działaniem pary wodnej i promieni UV.

34

35 Połączenie układu rurowego z płytką:
Płaski cieczowy kolektor posiada absorber, w którym zastosowano nowoczesną technologię połączenia płyty z układem rurowym. Technologia polega na częściowym walcowaniu rury miedzianej, co zwiększa powierzchnię przekazu siedmiokrotnie. Dodatkową zaletą jest to, iż łącznik znajduje się poza główną powierzchnią wymiany ciepła. OPIS DO RYSUNKU: Rura miedziana Płyta absorbera

36 16 RUR ICR wysokopróżniowych ze stałą wysoką wydajnością przez cały okres eksploatacji
Materiały odporne na korozję i światło (szkło i aluminium) Mały ciężar rur dla łatwego transportu i montażu Kompaktowa budowa

37 Okrągłe lustro srebrne do wychwycenia całego, padającego na powierzchnię kolektora, światła słonecznego Przy ukośnym kącie padania sprawność optyczna jest większa niż przy promieniowaniu pionowym Rura absorbera ze szkła z wysokoselektywną napyloną warstwą absorbera

38 METODY POŁĄCZEŃ HYDRAULICZNYCH
Kolektory można połączyć na 3 sposoby: Szeregowy( jest połączeniem kolektorów w jednym szeregu ze wspólnym zasilaniem i powrotem tzn. przewód zasilający pierwszego kolektora w szeregu jest podłączony do drugiego kolektora w szeregu jako przewód powrotny itd.. W jednym szeregu można łączyć do 7 kolektorów, jednak na znaczne opory przepływu zalecana ilość to 5 sztuk. Opory przepływu w polu kolektorów są sumą oporów w każdym z kolektorów) Równoległy (każdy z kolektorów posiada własne zasilanie i powrót połączone z głównym przewodem powrotnym i zasilającym. Połączenie te charakteryzuje się dużym zużyciem materiału na wykonanie przewodów. Opory przepływu w polu kolektorów są równe oporom w jednym kolektorze) Kombinowane (polega na szeregowo równoległym połączeniu kolektorów. Pola kolektorów połączone szeregowo łączy się w całość w sposób równoległy. Metoda używana w instalacjach o powierzchni czynnej powyżej 16m2.

39

40 Pompy ciepła-zasada działania
Pochodząca od słońca energia cieplna zmagazynowana w ziemi w wodzie lub w powietrzu ma zbyt niską temperaturę aby mogła być bezpośrednio używana do ogrzewania. Dlatego do korzystania z nieprzebranych zasobów energii odnawialnej potrzebne jest odpowiednie nowoczesne wyposażenie techniczne. Takie urządzenia, które są w stanie energię odnawialną pobrać i przekazać do budynku jednocześnie podnosząc jej temperaturę, nazywamy pompami ciepła. Pompy ciepła w przeciwieństwie do innych urządzeń grzewczych takich jak piec olejowy, elektryczny, czy gazowy nic nie wytwarzają.

41 One pobierają energię z otoczenia, czyli jedynie oddają to co pobrały
One pobierają energię z otoczenia, czyli jedynie oddają to co pobrały. Nie bez powodu nazwane są one pompami, a nie generatorami ciepła. System taki nie wymaga konserwacji, nie grozi wybuchem jak piec gazowy i nie wydziela zapachu jak piec olejowy. Pracuje cicho i może być instalowany także w pomieszczeniach użytkowych. Zadaniem pompy ciepła jest pobranie z otoczenia niskotemperaturowej energii podwyższeniu jej temperatury do poziomu umożliwiającego ogrzewanie budynków. Korzystają one przy tym energii elektrycznej, lecz stanowi ona tylko pewien procent w ogólnym bilansie energii.                                                                                                                                                                                                                                                                           

42

43 Zasada pracy wygląda następująco: w wewnętrznym obwodzie pompy ciepła znajduje się czynnik chłodniczy, którym jest specjalna ciecz wrząca w temperaturach poniżej -10°C. W wymienniku do którego dostarczana jest energia cieplna niskotemperaturowa na przykład woda o temperaturze +10°C odbywa się parowanie czynnika chłodniczego. Jak zawsze parowanie jest pobieraniem ciepła z otoczenia. W tym przypadku ciecz parująca ma  na przykład -10°C  i w związku z tym pobiera ciepło od wody i tak "ogrzana" para cieczy mając już temperaturę +3°C jest zasysana przez elektrycznie napędzana sprężarkę. W sprężarce tej odbywa się wzrost ciśnienia. Po opuszczeniu sprężarki para ta ma ciśnienie około 20 bar co jest równoznaczne z podniesieniem jej temperatury do około +70°C. Para o tej temperaturze oddaje ciepło w drugim wymienniku do wody obiegu grzewczego. Oddanie ciepła oznacza jednocześnie zamianę pary w ciecz, czyli jej skroplenie. Dlatego pierwszy z omawianych wymienników jest parownikiem a drugi skraplaczem. Po skropleniu ciecz przechodzi przez zawór rozprężny gdzie następuje gwałtowny spadek ciśnienia i rozpylenie czynnika, który znów zaczyna parować i cykl w ten sposób się zamyka. Pompa ciepła transportuje energię z otoczenia. Jednocześnie zużywana jest energia elektryczna służąca do napędu sprężarki i pomp obiegowych. Ta energia elektryczna jest też zamieniona na ciepło.                                                                                                                                                                                                                           

44 Pompy ciepła do ogrzewania wody użytkowej
 Istnieją także pompy ciepła przeznaczone tylko do podgrzewania wody użytkowej. Mają one formę bojlera gdzie w górnej jego części znajduje się mała pompa ciepła typu powietrze/woda. Jak sama nazwa wskazuje, pompa taka podgrzewa wodę zasobniku kosztem pobierania ciepła otaczającego ją powietrza. Parownik ma wtedy postać chłodnicy, która zabiera ciepło powietrza pompuje go do skraplacza, który jako wężownica jest zanurzony izolowanym termicznie zasobniku. W efekcie woda zasobniku podgrzewana jest do 65°C za pomocą powietrza (Np. w piwnicy), które ma około 15°C. Woda zasobniku podgrzewana jest ciepłem zabranym powietrza tłoczonego za pomocą wentylatora. Urządzenie ma zastosowanie wszędzie tam, gdzie istnieje nadmiar ciepłego powietrza. Taka sytuacja ma miejsce w kuchniach lokali gastronomicznych lub w piwnicach, gdzie istnieje potrzeba utrzymania niskiej temperatury. Takie rozwiązanie ma jeszcze jedną cechę, otóż  podczas schładzania przepływającego powietrza para wodna ulega skropleniu i jest odprowadzana do kanalizacji. Daje to uboczny bardzo pożądany efekt osuszania.        

45 Technologie i zastosowania
Ogniwo fotowoltaiczne zbudowane jest z dwóch płytek krzemowych. Gdy promienie słoneczne padają na ogniwo, elektrony z dolnej warstwy przemieszczają się do warstwy górnej, generując napięcie elektryczne. Ogniwa fotowoltaiczne mają dziś cały szereg zastosowań. Najczęściej wykorzystuje się je w zegarkach i w kalkulatorach, bardziej złożone instalacje służą zaś do oświetlania domów i ulic. W jednym z alzackich miasteczek osiągnięto spore oszczędności, oświetlając nocą ulice przy pomocy systemu fotowoltaicznego, zasilanego energią słoneczną za dnia. Szczególnie istotna jest rola ogniw fotowoltaicznych na obszarach pozbawionych dostępu do sieci elektrycznej. Zasilają one telefony awaryjne przy autostradach, umożliwiają pracę latarni morskich, odpowiadają za funkcjonowanie stacji meteorologicznych i telekomunikacyjnych. Wymienione sposoby wykorzystania ogniw fotowoltaicznych nie wyczerpują całej listy ich zastosowań, która obejmuje także: pompowanie wody i destylację wody słonej, zasilanie kolejowej sygnalizacji świetlnej, telefonów komórkowych, radioodbiorników, zabawek, a nawet przenośnych telewizorów i eksperymentalnych samochodów. Również niektóre parkometry w Polsce funkcjonują dzięki bateriom słonecznym.

46 .                                                                                                                                                                       Źródło danych: Obecnie największym producentem ogniw fotowoltaicznych na świecie jest Japonia. Dzięki wprowadzeniu nowego prawa dotyczącego zakupu energii i 50% dotacji rządowej w 1997 roku zainstalowano tam 9400, a rok później około systemów fotowoltaicznych.

47 Kolektor słoneczny służy do zamieniania energii słonecznej na energię cieplną. Najczęściej stosowane są kolektory płaskie gazowe lub cieczowe oraz rurowe kolektory próżniowe, które posiadają wyższą sprawność przetwarzania energii. Kolektor płaski składa się z przezroczystego pokrycia, absorbera pochłaniającego energię promieniowania słonecznego, wymiennika ciepła oraz izolacji. Promienie, przenikając przez taflę szklaną trafiają na pokryty specjalną warstwą absorber i zostają przetworzone w ciepło. Energia cieplna uzyskana przez kolektor jest transportowana za pośrednictwem czynnika roboczego i za pomocą pompy do zbiornika. Kolektory najczęściej montowane są na dachach, ale mogą również być instalowane na ścianach budynków lub na specjalnym stelażu obok budynku. Należy pamiętać, że kolektor powinien być skierowany na południe, aby jak najdłużej docierało do niego promieniowanie słoneczne. Kolektory wykorzystuje się do ogrzewania pomieszczeń, a także do podgrzewania wody w domach, gospodarstwach rolnych, obiektach sportowych i rekreacyjnych oraz zakładach przemysłowych, do ogrzewania wody w basenach. Rolnicy stosują je do suszenia produktów rolnych: zboża, nasion, owoców, ziół i grzybów. Ocenia się, że w Polsce kolektory słoneczne są w stanie pokryć około 60% rocznego zapotrzebowania domu jednorodzinnego na energię cieplną, jeżeli budynek zostanie odpowiednio zbudowany.

48 Potencjał i wykorzystanie
 Potencjał energetyczny Słońca jest naprawdę olbrzymi: całoroczne światowe zapotrzebowanie na energię mogłoby zostać pokryte przez promieniowanie słoneczne, docierające do powierzchni Ziemi w ciągu zaledwie jednej godziny! Niestety, problemem pozostaje akumulacja tych ogromnych zasobów. Wykorzystywanie energii Słońca wymaga sporo miejsca, wymaga także odpowiednich warunków helioenergetycznych, które nie zawsze i nie wszędzie występują. Im większe zachmurzenie, im większa szerokość geograficzna, im bliżej wielkich miast, tym mniejsza ilość promieni słonecznych, docierających do powierzchni globu. Na przykład w Polsce najmniej korzystne warunki helioenergetyczne panują w okolicach Warszawy i na Górnym Śląsku – czyli na terenach Najbardziej zanieczyszczonych. Nasz kraj posiada zresztą raczej skromne możliwości wykorzystywania energii Słońca: trudno, na przykład, ogrzewać budynki przy pomocy kolektorów słonecznych, jeśli na półrocze jesienno-zimowe – a zatem na sezon grzewczy – przypada zaledwie 20% całkowitej rocznej sumy nasłonecznienia. Taki rozkład promieniowania słonecznego w ciągu roku pozwala za to na szerokie wykorzystywanie kolektorów słonecznych w rolnictwie, gdyż okres maksymalnego nasłonecznienia zbiega się z okresem suszenia pasz objętościowych. Dlatego Polska była jednym z pierwszych krajów w Europie, które zastosowały kolektory w rolnictwie.

49 Klasyczne źródła ropy naftowej wystarcza na 100 lat, ale złoża ropy w piaskach i łupkach wystarczą na kolejne 100 lat. Ziemskie złoża węgla kamiennego mogą być eksploatowane przez 1000 lat. Na świecie coraz częściej wykorzystywać się będzie energię wody. Na wykorzystanie energii słonecznej w skali przemysłowej nie ma co liczyć. Po pierwsze energia ta jest wciąż za droga a po drugie tereny o największym nasłonecznieniu leżą daleko od wielkich ośrodków odbiorczych. Do tej pory wykorzystywano głównie energię poprzez spalanie węgla, dziś wiemy, iż istnieją inne źródła energii, z których możemy korzystać. Perspektywy wyczerpania się zapasów paliw kopalnych oraz obawy o stan środowiska naturalnego człowieka znacznie zwiększyły zainteresowanie odnawialnymi źródłami energii w latach dziewięćdziesiątych i w konsekwencji doprowadziły do dużego wzrostu ich zastosowań w kilku krajach. Od roku 1990 ilość energii (ciepła i energii elektrycznej) wytwarzanej z energii promieniowania słonecznego wzrosła ponad dwukrotnie, a z energii wiatru czterokrotnie. Po podpisaniu Protokołu z Kioto w grudniu 1997 roku odnawialne źródła energii weszły w nowy i ważny etap rozwoju.

50 Technologie odnawialnych źródeł energii rozwinęły się już do takiego stopnia, że mogą konkurować z konwencjonalnymi systemami energetycznymi. Odnawialne źródła energii są źródłami lokalnymi, toteż mogą zwiększyć poziom bezpieczeństwa energetycznego zmniejszając eksport paliw kopalnych, stworzyć nowe miejsca Pracy, szczególnie w małych i średnich przedsiębiorstwach, promować rozwój regionalny. Moduł o wy charakter większości technologii odnawialnych źródeł energii pozwala na ich stopniowe rozszerzanie w miarę potrzeb, co ułatwia ich finansowanie. Pamiętać należy również o olbrzymich korzyściach dla środowiska naturalnego człowieka płynących ze stosowania tych technologii.

51 Energetyka Największymi trucicielami środowiska naturalnego w Polsce jest energetyka oparta na spalaniu węgla kamiennego i brunatnego. Wypełniając zobowiązania międzynarodowe zmniejszenia o 50% emisji dwutlenku siarki, od początku lat 90 XX w rozpoczęto budowę instalacji odsiarczania spalin w najnowszych elektrowniach oraz wymianę kotłów na fluidalne w najstarszych obiektach. Sortowanie odpadków W Polsce co roku powstaje ok. 130 mln ton odpadów. Chociaż przeciętny Polak wytwarza rocznie mniej odpadków niż mieszkaniec Europy Zachodniej i prawie trzy razy mniej niż przeciętny mieszkaniec USA, to nie ma się z czego cieszyć. Eksperci przewidują, że za dziesięć lat będziemy produkować tyle odpadów, ile reszta Europy, czyli jeden kilogram śmieci dziennie na mieszkańca. Ale podczas gdy na Zachodzie odzyskuje się do 90 procent śmieci, u nas wciąż jeszcze 99 proc. trafia na wysypiska. To straszne marnotrawstwo, ponieważ przeciętnie 40 proc. wyrzucanych przez nas rzeczy to surowce wtórne. Nie dość, że pozwalają na tańsze wytworzenie nowych produktów, to w dodatku oszczędzają surowce pierwotne. Jeśli wytworzenie papieru z tony makulatury pozwala uchronić przed ścięciem aż 17 drzew, a według statystyk każdy z nas wytwarza rocznie 150 ton makulatury - to łatwo policzyć, że każdego roku los 1550 drzew zależy tylko i wyłącznie od nas

52 Wywiad z panem Waldemarem Lewandowskim
Ja: Dzień dobry! Jestem uczennicą I klasy Liceum Ogólnokształcącego nr1 w Gdańsku. Uczęszczam do klasy matematyczno- geograficznej. Na lekcję geografii przygotowuję prezentację o odnawialnych źródłach energii, a w szczególności o energii słonecznej. Pracuje Pan w Fundacji Poszanowania Energii, więc czy bym mogła przeprowadzić z panem krótki wywiad? Pan: Tak oczywiście. Z chęcią udzielę ci odpowiedzi na twoje pytania. Ja: Co Pan myśli na temat energii słońca? Pan: Energia promieniowania słonecznego jest podstawowym źródłem energii na Ziemi. Promieniowanie słoneczne wykorzystywane jest bezpośrednio do produkcji energii elektrycznej oraz cieplnej. Trzeba jednak pamiętać, że jest ono również wykorzystywane w procesie fotosyntezy przez rośliny, które następnie tworzą rezerwy biomasy.

53 Ja: Więc mówi Pan, że promieniowanie słoneczne jest wykorzystywane do produkcji energii elektrycznej oraz cieplnej. Jak według Pana energia słoneczna może być przetwarzana? Pan: Energia słoneczna może być przetwarzana w ciepło służące do: - ogrzewania mieszkań - pomieszczeń produkcyjnych, obiektów sportowych, szkół, ośrodków Kultury - podgrzewania wody w gospodarstwach domowych, rolnych, basenach, zakładach przemysłowych - suszenia: ziarna zbóż, tytoniu, nasion, owoców, ziół, grzybów (kolektory powietrzne Ja: A co Pan myśli o stosowanie ogniw fotowoltaicznych? Pan: Stosowanie ogniw fotowoltaicznych jest bardzo korzystne dla środowiska. Wykorzystywanie energii Słońca nie powoduje emisji żadnych zanieczyszczeń. Do zalet stosowania technologii wykorzystujących energię promieniowania słonecznego można również zaliczyć wszechstronność zastosowań oraz długotrwałe użytkowanie instalacji. Ja: Wymienia Pan tyle zalet, ale z pewnością istnieją też jakieś wady? Pan: Tak, tak są też wady w końcu nie istnieją takie rzeczy, które by były idealne. Po stronie wad energii Słońca – obok faktu, że do jej wykorzystywania potrzebne jest dużo miejsca i niezbędne są odpowiednie warunki helioenergetyczne – wymienić należy wysoki koszt kolektorów słonecznych.

54 Ja: Widzę, że mógłby Pan na ten temat wiele mówić
Ja: Widzę, że mógłby Pan na ten temat wiele mówić. Więc może zadam inne pytanie. Pracuje Pan w Fundacji Poszanowania Energii. Co jest celem Waszej Fundacji? Pan: Wspieranie i wdrażanie działań termomodernizacyjnych i prooszczędnościowych, szczególnie w grupie odbiorców obejmującej budownictwo mieszkaniowe. Zajmujemy się także promocją, wspieraniem i wprowadzaniem, w maksymalnie możliwym stopniu na terenie województwa pomorskiego odnawialnych źródeł energii w celu wykorzystania istniejących i potencjalnych zasobów tej energii oraz zminimalizowania negatywnego wpływu sektora energetycznego na środowisko naturalne. Ja: Ok. Rozumiem. Ciężka praca. Jakie widzi Pan szanse strony sektorów energetycznych? Pan: M.in.. Rozwój budownictwa mieszkaniowego i przemysłowego, wzrost powierzchni ogrzewanej, duże możliwości rynków odbiorców, stosunkowo niskie koszty wytwarzania oraz przesyłu i dystrybucji ciepła w istniejących systemach ciepłowniczych, możliwość szybkiego rozwoju plantacji roślin energetycznych, możliwość rozwoju i poszerzania rynku, możliwość wykorzystania gazu dla nowych potrzeb.

55 Ja: Co ma Pan na myśli mówiąc o nowych potrzebach?
Pan: Myślałem, że cię zanudzam, ale widzę że uważnie mnie słuchasz. Cieszą się, że zadajesz pytania. Nowe potrzeby to wykorzystanie gazów w komunikacji publicznej albo do wytwarzania chłodu na cele klimatyzacji albo jeszcze do gazowych pomp ciepła. Ja: Pytań mogłabym zadawać jeszcze wiele. Ale może podsumuje Pan tak w jednym pięknym zdaniu jaka jest misja Waszej Fundacji? Pan: DĄŻYMY DO STAŁEGO ROZWOJU ENERGETYKI WOJEWÓDZTWA POMORSKIEGO, ZAPEWNIAJĄCEGO SAMOWYSTARCZALNOŚĆ ENERGETYCZNĄ REGIONU ORAZ DOSTAWY ENERGII PO JAK NAJNIŻSZEJ CENIE Ja: Dziękuję za poświęcenie mi czasu. Bardzo przydadzą mi się Pana refleksje i spostrzeżenia, które z pewnością ubogacą moją prezentację. Pan: Ja również dziękuję. I cieszę się, że istnieje jeszcze dziś taka młodzież, która interesuje się sprawami istotnymi.

56 BIOGRAFIA: Nowa Encyklopedia Powszechna PWN G. Boguta Warszawa 1998
Encyklopedia Szkolna Geografia Polski T. Kaczmarek, U. Kaczmarek, D. Sołowiej, D. Wrzesiński Warszawa 1990 3. org. 4. www. energiabiosystem. webpark. pl/biomasa 5.www. wyooo.republika.pl 6. 6. Wywiad z Panem z Fundacji Poszanowania Energii