Soarele-energia-solara.doc

8/19/2019 Soarele-energia-solara.doc

1/26

Generalitati

Soarele este centrul sistemului solar. Masa lui este de aproximativ 740 de ori mai mare decatmasa tuturor planetelor. Imensa sa masa creaza gravitatia care atrage celelalte obiecte din jurul sau. Soarele emana continuu energie in cateva forme: vizibil - lumina invizibil - raze infrarosiiultraviolete ! si gamma unde radio si plasma. "urgerea de energie care devine parte a mediuluiinterplanetar si este preluata de sistemul solar este numita vant solar. Suprafata Soarelui se sc#imbacontinuu pete luminoase si intunecate se formeaza frecvent si dispar. $eseori din suprafataexplodeaza violent gaze.

Intre sursele inepuizabile cu o mare putere energetica cu mari posibilitati de a fi utilizate pe

teritoriul tarii este si soarele. %nergia solara incidenta la suprafata &amantului se regaseste sub formade energie luminoasa posibil de transformat in energie termica su in energie electrica.'nual Soareletransmite &amantului o energie considerabila de circa 4(0.000 mld. tcc din care: )*0.000 mld. tcc dereflecta la nivelul straturilor atmosferei si norilor 4(.000 mld. +cc se reflecta la nivelul solului 7(.000mld. +cc se absorb de catre atmosfera ,din care circa 0.000 mld. tcc genereaza vant *0.000 mld.tcc produc evaporarea apelor si 7(.000 mld. tcc reprezinta energia solara incidenta la suprafata&amantului ,incluzand si procesele de fotosinteza adica de /000 ori consumul energetic al omenirii inanul 000.


2/26

cantitate imensa de energie solara ajunge la suprafata pamantului in fiecare zi. 'ceastaenergie poate fi captata si folosita sub forma de caldura in aplicatii termo-solare sau poate fitransformata direct in electricitate cu ajutorul celulelor fotovoltaice,"1 .

Cum produce soarele energie

Soarele este o sfera cu diametrul de aproximativ ).4 milioane de 2m formata din gaze cutemperaturi foarte mari,temperatura interiora a soarelui este de aproximativ )( milioane de grade3elvin. 'ceasta temperatura imensa combinata cu o presiune de 70 miliarde de ori mai mare decataceea a atmosferei &amantului creeaza conditiile ideale pentru reactiile de fuziune. In timp ce aceasteradiatii migreaza din centrul spre exteriorul sferei solare ele reactioneaza cu diferite elemente dininteriorul soarelui si se transforma in radiatii cu energie mica. Soarele a produs in acest fel energietimp de aproximativ ( miliarde de ani si va continua sa faca la fel pentru inca 4-( miliarde.

Cum este transportata energia pe Pamant

&amantul se roteste in jurul soarelui la o distanta de aproximativ )(0 milioane de 2m. adiatiile

se extind la viteza de /00.000 de 2m pe sec viteza luminii. +impul necesar pentru a ajunge pe&amant este de aproximativ * min.

Utilizarea energiei solareSoarele emite in spatiul cosmic o cantitate enorma de energie egala cu (x)07 56min. $in

energia emisa la limita superioara a atmosferei ajung doar )004x)0 )* 56min adica (//7x)07 5 intr-un an.'junge pe pamant acea parte din energia emisa de Soare care este transmisa prin canalulradiatic solar format dintr-un cilindru circumscris limitei superioare a atmosferei terestre si a carui axauneste centrele &amantului si Soarelui. Intr-o sectiune transversala a acestui canal perpendicular apeaxa lui intensitatea fluxului de energie transmisa este nesc#imbata constanta solara a carei valoare

este de*) 56cm

min.

Energia termo-solara

+e#nologiile 8termo-solare8 folosesc caldura razelor de soare pentru a produce apa caldaenergie electrica si pentru a incalzii unele locuinte. 'plicatiile termo-solare se intind de la un simplusistem rezidential de incalzire a apei pana la statii foarte mari de generare a energiei electrice.


3/26

Isotria energiei termo-solare

&e parcursul isotriei oamenii au folosit caldura soarelui pentru diferite intrebuintari casinice. 'stazi

energia termo-solara este folosita aproape in orice climat pentru a furniza o sursa sigura si ieftina deenergie. In ultimii ani energia termo-solara este folosita pentru creearea aburilor ce alimenteazaturbine generatoare de energie electrica.

amenii au folosit razele solare pentru diferite intrebuintari de secole dar conceptul proriu-zisde energie termo-solara a aparut in anul )77 cand omul de stiinta elvetian 9orace de Saussure ainventat primul colector solar sau 8cutia fierbinte8. enumitul astrolog Sir 5o#n 9ers#el a folosit in anul)*/0 aceste 8cutii fierbinti8 pentru a gatii in timpul expeditie sale in sudul 'fricii. %nergia termo-solara adevenit foarte importanta in unele parti ale 'fricii pentru gatit si pentru distilarea apei. Incalzirea solaraa inceput sa ia amploare cand "larence 3emp a patentat primul sistem comercial de incalzire a apeiin anul )*). Ideea a prins repede in regiunile unde trebuia importat combustibil pentru incalzireaapei.

In anul )*7 aproape /0; din casele din &asadena "alifornia ,S.o 5aponia si peste /0; dintre cele din Israel ausisteme de incalzire solara a apei. %nergia termo-solara mai poate fi folosita si indirect pentrualimentarea cu aburi a unei turbine generatoare de electricitate. 'ceasta metoda este foarte eficientasi competitiva. &rima aplicatie comerciala a acestui sistem a aparut la inceputul anilor =*0. In Statele


4/26

Specialistii apreciaza in mod unanim ca modalitatea imediata prin care energia solara va puteaadduce o contributie importanta in balanta de energie primara va fi valorificarea ei sub forma decaldura de joasa temperaturapentru incalzirea imobilelor si pentru procese termice in industrie siagricultura.Colectorul solar este principalul element al unei instalatii pentru utilizrea energiei solare inscopull producerii de caldura.

Colectori cu taler plat

"olectorii cu taler plat transfera caldura soarelui catre apa fie direct fie cu ajutorul altor lic#idesi a unui sistem de sc#imbare a caldurii.

Componentele unui colector cu taler plat

"olectorul este acoperit cu un material transparent folosit pentru a mentine caldura solara.%xista trei tipuri de sisteme termo-solare de incalzire a apei si anume : sistemul format dintr-o pompaun colector si un bazin de stocare? sistemul format dintr-un colector ce are si rol de bazin de stocare?sistemul format dintr-un colector si un bazin de stocare a apei.

&rincipiul de functionare al colectoarelor solare este simplu -acela al serei- si consta in faptul ca seutilizeaza o suprafata care sa asigure absorbtia unei cantitati cat mai mari a radiatiei solare sis areduca la minim radiatiile infrarosii remise de aceasta suprafata. adiatiile care se situeaza inlungimile de unda vizibile si infrarosii apropiate ,intre /00-/000 mm sunt absorbite de suprafataabsorbanta de culoare inc#isa mata ,negru verde rosu sau albastru. 'stfel cel mai simplu colector consta dintr-o placa de metal innegrita acoperita cu ungeam. %xista o mare varietate de colectoare dela cele mai simple pana la cele mai complicate sisteme la care sunt posibile numeroase ameliorarite#nice.

andamentul acestor colectoare este dat de urmatoarea relatie:

@A 96B A ,BCD6BA )CD6B

unde:B reprezinta radiatia incidenta totala? 9 reprezinta energia utila cedata in sistemul de incalzire? D reprezinta pierderile de energie.

andamentul depinde de numerosi factori cum ar fi: variatia lui B in cursul anului si al zileitemperature fluidului utilizat viteza vantului temperature exterioara etc.

&entru a exprima eficienta instalatiilor de incalzire solara se foloseste urmatoarea relatie:

%SA9S6"S


5/26

unde: %S este eficienta instalatiei de incalzire solara? 9S este valoarea energiei primare economisite pentru incalzire prin utilizara energiei solare? "S este costul instalatiei de incalzire solara.

noua etapa o reprezinta folosirea siliconului.Siliconul s-a dovedit a fi fluidul ideal de transmitere a caldurii in cazul unei instalatii de apa

calda pentru gospodarii cu energie solara.

Siliconul este incalzit in colectoarele solare si se scurge intr-un rezervor de apa cu ocapacitate de (4( l prevazut cu un sc#imbator de caldura.


6/26

'stazi in incalzitoarele solare se foloseste un fluid primar care circula intre insolatorul I sisc#imbatorul de caldura % plasat in rezervorul de stocare.

1luidul primar care transmite caldura trebuie sa fie un lic#id care sa nu lase depozite pe peretiiconductelor sa nu congeleze in timpul iernii si sa nu se transforme in vapori la temperaturile pe care

le poate atinge prin incalzire.In instalatiile curente circulatia fluidului este asigurata prin termosifon si in momentul in caretemperatura apei din rezervorul de stocare este egala cu temperatura apei din rezervorul de stocareeste egala cu temperatura apei din circuitul primar se opreste automat. Instalatiile mari se foloseste opompa cu circulare.

&entru a prevenii situatiile nefavorabile in care Soarele nu permite incalzirea apei latemperatura convenabila sistemul de incalzire este combinat cu o incalzire auxiliara ,de exempluelectric.


7/26

Transformarea energiei termo-solare in energie electrica

"entralele electrice termo-solare produc electricitate folosind o turbina alimentata cuaburii produsi prin clocotirea unui lic#id cu ajutorul radiatiilor soarelui.

Sisteme de captare a energiei termo-solare

"entralele electrice termo-solare folosesc mai multe metode pentru captarea razalor de soare:

). Sisteme cu receptor central - aceste sistemeconcentreaza razele de soare spre un colector centralcu ajutorul unor oglizi plasate radiar.

. Sisteme cu albii - albiile sunt lungii formate dinoglinzi curbate ce concentreaza razele soarelui peniste tevi umplute cu un lic#id. 'cest lic#id poate atingetemperaturi foarte maride exemplu in centralele dinSudul "aliforniei poate ajunge pana la 400 grade ".

/. Sisteme cu parabola - folosesc o parabola ceconcentreaza radiatiile solare spre un colector montatin punctul focal al acesteia.

Aplicatii

'pa calda poate fi produsa la o scara mica pentru utilizari casinice sau la o scaramare pentru alimentarea centralelor electrice termo-solare. 'plicatiile la scara mica folosescin general colectori cu taler plat in timp ce centralele electrice folosesc sisteme deconcentrare a radiatiilor solare.

• 'pa calda pentru uz cansnic

• Incalzirea piscinei

• Intrebuintari comerciale si casnice

• "entrale electrice termo-solare.


8/26

1olosind albii parabole sau receptori centrali uzinele electrice termo-solareconcentreaza razele soarelui spre colectori care ating temperaturi foarte mari,uneori pana la00 de grade ". 'stazi exista un numar mare de centrale comerciale active altele mai mariurmand sa fie construite.

Avantajele energiei electrice termo-solare:

• se obtine electricitate si apa calda in acelasi timp• centralele pot fi adaptate la aplicatiile pentru care sunt folosite

• poluarea este foarte mica sau inexistenta

• construirea centralor termo-solare se face mult mai repede decat a centralelor coneventionale

Celulele fotovoltaice

Sistemele fotovoltaice respectiv panourile fotovoltaice sunt cel mai des folosite inzonele izolate datorita faptului ca sunt usor de manuit au nevoie rar de intretinere si nupolueaza mediul inconjurator.%fectele fotovoltaice constituie o clasa de fenomene in carelumina genereaza o tensiune de-a lungul unei portini a semiconductorului. 'ctualmentelumina produce numai un exces de purtatori liberi. 'cestia se deplaseaza sub actiuneacampurilor locale si se acumuleaza in regiuni unde produc o retea spatiala incarcata. 'ceasta deviere de la ec#ilibrul termic duce la aparitia fototensiunii.

Se considera o jonctiune p-n ,vezi imagine mai jos iluminata de un foton cu energiemai mare decat energia de prag ,sau a barierei.

FvG%g

n p

5onctiunea p-n cu camp intern

'bsorbtia fotonului duce la crearea unei perec#i electron-gol. "ampul din interiorul jonctiunii conduce cei doi purtatori in directii opuse H electronul catre regiunea de tip n iar golul catre regiunea de tip p. Separarea de sarcini duce la aparitia unei diferente de potentialu de-a lungul jonctiunii . $e observat ca in acest process purtatorii au devenit purtatorimajoritari si prin urmare sunt dotati cu un timp de viata infinit. "ampul datorat perec#iielectron-gol actioneaza asupra jonctiunii p-n ca o polarizare directa. In concluzie o parte din


9/26

purtatori traversand bariera mai mica Φ b -F v vor fi injectati in regiunea opusa unde ei vor deveni purtatori minoritari si se recombina. $aca se conecteaza un circuit exterior de-a

lungul jonctiunii p-n se poate masura o fototensiune U sau un fotocurent."urentul )(v I

caracteristic al jonctiunii este dat de ecuatia diodei:

−= 1exp0

KT

qV I I

"urentul I este current de injectie care va circula prin jonctiune sub influenta

polarizarii directe U . 'ici 0 I este curentul de saturatie reprezentand purtatorii liberi care pot

curge prin jonctiune traversand bariera bφ prin activare termica. Dumina genereaza unsurplus de electroni si goluri cu viteza de generare G. $aca dioda este scurtcircuitatacurentul in circuit este esentialmente un current care curge prin jonctiune sub influentacampului interior cu alte cuvinte el cuprinde toti purtatorii minoritari generati inauntrul

lungimii de difuzie a jonctiunii ,se presupune ca lungimile de difuzie e L si h L sunt largi in

comparatie cu grosimea stratului."u alte cuvinte nu sunt separate numai perec#ile generate inauntrul jonctiunii decampul interior ci o mare parte din perec#i din interiorul lungimii de difuzie pot difuza dinregiunea ce contine un camp in sensul campului interior si pot fi separate? jonctiunea extragepurtatorii minoritari generati optic din lungimea de difuzie.

'stfel curentul de scurtcircuit este:

( )G L L A I heq sc +=

unde ' este aria jonctiunii p-n. $e observat ca curentul de scurtcircuit curge in directia opusacelui obtinut in timpul polarizarii directe externe.

$aca in loc de scurtcircuit este folosita o sarcina rezistiva finita pentru a evaluafototensiunea V curentul net prin sarcina va fi mai mic decat cel de scurtcircuit datoritacirculatiei in sens opus a curentului injectat. In concluzie curentul fotovoltaic pentru ofototensiune V este:

−−= 1exp0

KT

qV I I I sc

$in aceasta expresie se deduce fototensiunea V notata cu cd V a circuitului desc#is

facand pe I A0 in ecuatia de mai jos. $eci:

+= 1ln

0 I I

q KT V sccd

"omportarea acestei relatii este ilustrata in figura urmatoare.


10/26

$aca intensitatea luminii se mareste atat curentul sc I cat si tensiunea cd V se

maresc. "urentul sc I creste liniar cu intensitatea luminii dar cd V creste logarit#mic.

'ceasta comportare este ilustrata in figura de mai jos.


11/26

$aca intensitatea luminii se mareste fototensiunea se ridica pana cand bariera carese opune circulatiei interne dispare. Inaltimea barierei reprezinta fototensiunea maxima cepoate fi vreodata obtinuta. $eci maximul fototensiunii depinde de doparea cu impuritati? incazurile practice aceasta limita va corespunde energiei barierei.

Sarcinile care stabilesc o tensiune de-a lungul jonctiunii p-n sunt generate de unprocess de absorbtie. +oate aceste absorbtii duc la tranzitii si in cele din urma la unpurtator liber si deci la aparitia fototensiunii. +ranzitia dominata este asteptata a fi absorbtiafundamentala care se intampla la fotonii a caror energie este aproape egala cu energiabarierei.

$in cauza campului intern prezent in jonctiune perec#ea de electron-gol poate fi

generata la energii ale fotonilor substantiali mai mici decat g E prin efectul tunel.$e fapt marginea energiei minime in spectrul fototensiunii este usual o exponentiala

cu coada ,imaginea de mai jos a carei inclinare depinde de: marimea campului intern deextinderea mai indepartata a cozii fotosensibilitatii pana la infrarosu. $aca un potential inverseste aplicat jonctiunii si fotoconductivitatea spectruli este masurata limita energiei minime a

spectrului se sc#imba la energii mai mici astfel incat campul interior electric sa creasca.

Raspunsul fotovoltaic (unitati arbitrare)

1000

100

10

1.73 1.70 1.65

1.60 1.55 1.50 qv(ev)

Variatia raspunsului fotovoltaic de tensiune

In masurarea spectrului fotovoltaic trebuie tinut seama si de gradul de absorbtie aradiatiei la suprafata jonctiunii. $ca fotonii nu au suficienta energie purtatorii generatiinauntrul unei lungimi de difuzie de la suprafata se pot recombina rapid prin strat inainte dea avea sansa de a imbogati jonctiunea si deci sa contribuie la fototensiune.

odul de functionare al celulelor fotovoltaice

"and un cristal pur de siliciu,'- este luminat de o raza de soare unul sau mai multielectroni sunt indepartati de nucleu," in locul acestora formandu-se 8gauri8. 'ceste JgauriK

sunt umplute ulterior cu alti electroni proces in urma caruia se degaja energie,$.


12/26

Tipuri de celule fotovoltaice

• conventionale

• subtiri

• sferice

• multijunctionale

• policristaline

• fara siliciu

Sistemele fotovoltaice alimenteaza in prezent mii de sisteme de comunicatii izolateprecum: sistemele de radio telefoane sisteme de control etc.$atorita coroziunii metalelelor se foloseste protectia catodica alimentata de panouri fotovoltaice deoarece acestea potfurniza bateriilor un curent mic si constant.

Conversia energiei solare !n alte forme de energie

&entru utilizarea energiei solare este nevoie de conversia acesteia Ln alte forme de energieconversii care sunt:

• conversia fototermic"care prezint o mare importanN Ln aplicaNiile industriale ,Lnclzirea cldirilorprepararea apei calde de consum uscarea materialelor distilarea apei etc.. Ln cazulconversiei fototermice adic a termoconversiei directe a energiei solare se obNinecldura Lnmagazinat Ln apa abur aer cald alte medii ,lic#ide gazoase sau solide."ldura astfel obNinut poate fi folosit direct sau convertit Ln energie electric princentrale termoelectrice sau prin efect termoionic? poate fi folosit prin transformritermoc#imice sau poate fi stocat Ln diverse medii solide sau lic#ide.

• conversia fotomecanic"

care prezint importanN deocamdat Ln energetica spaNial unde conversia bazatpe presiunea luminii d naOtere la motorul tip 8vel solar8 necesar zborurilor navelor cosmice. "onversia fotomecanic se refer la ec#iparea navelor cosmice destinatecltoriilor lungi interplanetare cu aOazisele 8pPnze solare8 la care datoritinteracNiei Lntre fotoni Oi mari suprafeNe reflectante desfOurate dup ce nava a ajuns Ln 8vidul cosmic8 se produce propulsarea prin impulsul cedat de fotoni la interacNie.

• conversia fotoc#imic"

care poate prin dou moduri s utilizeze Soarele Lntr-o reacNie c#imic fie direct prinexcitaNii luminoase a moleculelor unui corp fie indirect prin intermediul plantelor ,fotosintez sau a transformrii produselor de dejecNie a animalelor. "onversiafotoc#imic priveOte obNinerea pilelor de combustie prin procesele de mai sus.


13/26

• conversia fotoelectric"

cu mari aplicaNii atPt Ln energetica solar terestr cPt Oi Ln energetica spaNial."onversia fotoelectric direct se poate realiza folosind proprietNile materialelor semiconductoare din care se confecNioneaz pilele fotovoltaice. &roblema a fostcomplet rezolvat la nivelul sateliNilor Oi a navelor cosmice dar preNurile pentru

utilizrile curente sunt Lnc pro#ibitive.

etode de transformare a energiei$

celula fotoelectrica produce electricitate direct din energie solara.%nergia solara poate fi transformata pentru a fi folosita altundeva sau utilizata direct.%nergia solara directa cuprinde o singura transformare intr-o forma folosibila. $e exemplu:

• Dumina solara loveste o celula fotoelectrica formand energie.

• Dumina solara loveste suprafata neagra absorbanta a unui colector solar termal sisuprafata se incalzeste.

• Dumina solara este concentrata pe un cablu de fibra optica montat in exterior care ova conduce in interiorul cladirilor pentru a suplimenta luminozitatea.

%nergia solara indirecta cuprinde mai mult de o transformare pentru a ajunge la o

forma utilizabila. Multe alte tipuri de generare a energiei sunt generate solar indirect. Statiile#idroelectrice produc energie solara indirecta.

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Solar_cell.png


14/26

• Qegetatia foloseste fotosinteza pentru a converti energia solara in energie c#imicacare poate fi folosita ca un combustibil pentru a genera electricitate.

• %nergia obtinuta din petrol carbune si turba se trage din energie solara capturata devegetatie in trecut si fosilizat.

• arajele #idroelectrice si turbinele eoliene sunt alimentate indirect de energia solaraprin interactiunea sa cu atmosfera terestra.

• %nergia obtinuta din gaze naturale pot fi derivate din energie solara fie ca

biocombustibil fie ca un combustibil fosilizat.%esfasurarea puterii solare

$esfasurarea puterii solare se bazeaza in mare parte pe conditiile locale si cereri.$ar toate natiunile industriale impart o nevoie pentru electricitate? este o certitudine faptul caputerea soara va fi din ce in ce mai folosita pentru a suplini ca suplinitor fiind o electricitateieftina si de incredere.

Rumeroase instalatii te#nice fotovoltaice cu o capacitate de /00 pana la 00 2sunt conectate la gratarele electrice din %uropa si Statele stem ce concentreaza lumina soarelui pentru a produce electricitate.

S%S a semnat recent un accord cu doua firme precum Sout#ern "alifornia %dison siSan $iegoU%lectric pentru a dezvolta un larg proiect solar in desertul "aliforniei sudice ceutilizeaza $is# Starling S>stem,Sistemul de miscare cu farfurii pentru a genera mari cantitatide electricitate solara.


15/26

Energia solara in &omaniaSi la noi in tara exista preocupari in vederea folosirii energiei solare.Da %xpozitia nationala a creatiei stiintifice si te#nice s-au prezentat doua proiecte

interesante.&rin conversia energiei radiante solare in energie termica ceercetatorii Institutului

national pentru creatie stiintifica si te#nica,IR"%S+ au reusit sa asigure apa calda laaproximativ 4(-(0E ". %nergia obtinuta la beneficiar este pentru un metru patrat de panousolar ecivalenta cu energia livrata de ))0 2g6m6an prin combustibilii lic#izi arsi intr-ocentrala termica obisnuita. "rearea si executarea de catre IR"%S+ a panoului sa-realizatm la complexul de Vrelucrarea lemnului din &itesti.

serie de importante realizari in constructiile solare au fost effectuate in colaborarede catre IR"%" si IR"%S+. "asa solara cu panouri #elioconvertoare asigura apa caldade menaj pentru necesitatile a sase personae,40 l6zi la temperaturi de 4(-((E " inperioadele cu cer senin indifferent de temperature de afara. In )7* s-a construit o casasolara lsa Reptun.


16/26

I In figura anterioara D este sarcina rezistiva si S este rezistenta interioara adiodei. adiatia absorbita inauntru unei lungimi de difuzie a jonctiunii genereaza un curentIsc. 'cest current se desface in doua componente: o parte I D care curge prin sarcina si o parteI care este injectat de-a lungul jonctiunii. $in cauza caderii de tensiune pe rezistenta S

tensiunea QD de-a lungul sarcinii este mai mica decat fototensiunea generata de-a lungul jonctiunii:

QDAQCIDS +inand cont de relatia anterioara precum si de relatia curentului fotovoltaic pentru o

fototensiune Q,u#nde IAID care se exprima astfel:

IAIscCIVexp FQ 6 3+C)Xse obtine: QDA3+6F ln,)Y,IscCID6Io CIDS

%nergia solara este considerata ca deosebit de promitatoare.+arile dezvoltate acorda o mare importanta activitatilor de cercetare in scopul gasirii

celor mai eficiente sc#eme de valorificare.+rebuie subliniat ca dificultatile in obtinereacombustibililor clasici sunt de natura sa accelereze cercetarile si sa conduca la marireaaportului energiei solare in balanta de combustibil.

AP'ICATII

Pe ()ancul de pro)a*CE+T&A'E'E S,'A&E


17/26

In efortul de a diversifica sursele de energie menit sa asigure in continuaredezvoltarea energeticii specialistii si-au indreptat privirea sis pre Soare.'strul zilei emana cu

darnicie pe &amant numai in decurs de o saptamana o energie ec#ivalenta cu a tuturor surselor energetice ale planetei noastre.In viitor energia silara urmeaza sa joace un rol totmai important in functionarea instalatiilor din intreprinderi in asigurarea transporturilor ca siin alte domenii ale activitatii umane.

&rincipala problema ce se ridica este colecterea acestei energii si mai cu seamacolectarea ei.I domeniul colecterii esentiala este celula fotovoltaica.se pare ca introducerea#idrogenului ca mediu de transmisie depozitare si distribuire ar fi cea mai convenabila.pelanga aceasta s-a mai studiat incalzirea cu vapori cu aer si sare topita.'stfel inca din )0s-a inceput construirea unor centrale solare care s-au aflat la inceput pe Jbancul de probaK.

&rin urmare pe o suprafata de )0.7/ m au fost instalate 0) de captatoare carefunctionau cu un randament de );.In aceeasi perioada a fost obtinut un record alrandamentului de (;aceasta centrala dispunea de 4 de oglinzi fiecare cu un diametru

de )) m

.&roductia acesteia se estimeaza la (0 2T6#.Specialistii au ajuns atunci la concluzia ca este timpul sa fie instalata pe Jbancul deproba J si o centrala #elio-energetica-satelit plasata pe o orbita geostationara.'ceastacentrala inzestrata cu celule fotovoltaice ar receptiona permanent energia solara intr-ocantitate de zece ori mai mare decat pe &amant und ear transmite-o sub forma demicrounde.

declaratie facuta de 'urel $ianu Hun amator al acestui domeniu in anii Z0-legatade acest tip de centrale solare avea inca de pe atunci o nuanta de speranta:K$upa calculelefacute o asemenea statie ar trebui sa aiba o lungime de 2m si o latime de ( 2m iar panourile ce ar urma sa fie montate ar atinge greutatea de (0.000 tone fiecare ceea ce ar necesita rac#ete foarte puternice pentru plasarea lor pe orbita."u toate acestea oamenii destiinta sunt optimisti.ei sunt convinsi ca nu peste mult timp una sau mai mlte asemenea

centrale care azi ne par de domeniul fantasticului vor ajunge pe Jbancul de probaKevoluand in jurul planetei albastre si furnizandu-I energia de care este atat de insetataK.Separe ca optimismul oamenilor de stiinta a avut in cele din urma un finis#.


18/26

olizii solari

Se pun mari sperante in perfectionarea automobilului electric socotit a fi cel mai

probabil urmas al actualelor masini cu motoare termice.


19/26

&amantul primeste de la Soare sub forma de radiatii o energie de circa 0)/( 6cm

in stratosfera ceea ce corespunde la mai mult de )0.000 26#ectar la nivelul solului.'ceastaenergie era valorificata de om in cele mai multe aplicatii concentrand-o cu ajutorul oglinzilor si transformand-o in energie termica.

data cu punerea la punct a elementelor fotovoltaice semiconductoare ce auproprietatea de a transforma direct energia luminoasa in energie electrica si trecerea la

fabricatia in serie a acestora au fost desc#ise noi posibilitati de utilizare a enrgiei solare.&rimii beneficiari ai acestor surse de energie fotovoltaica au fost satelitii artificiali ai&amantului.&entru ei energia solara este abundenta si foarte la indemana.

%xtinderea panourilor de captare a luminii Soarelui le poate permite sa obtina energianecesara instalatiilor de automatizare si telcomunicatii de la bord pentru o perioadade timpteoretic nelimitata.

Ideea de a construi un automobile cu panouri solare nu este noua.'plicatii aleacestor panouri in domeniul constructiei automobilelor au fost brevetate si la noi in tara.

%xista de exemplu un brevet de inventie,care a fost realizat practice pentruinglobarea unor cellule fotovoltaice in parbriz si celelalte geamuri laterale.'ceste celulefurnizeaza curent electric pentru incarcaea bateriei atunci cand automobilul stationeaza.


20/26

In principal modul de functionare al unui automobil cu propulsie fotoelectrica ar fiurmatorul:energia solara ce cade pe panourile masinii este furnizata unei baterii deacumulatoare.Da nevoie energia electrica furnizata de acumulatoare este transmisa unuimotor electric de curent continuu ce propulseaza masina.In cazul in care deplasarea se facein plin soare energia furnizata de panouri serveste direct propulsiei acumulatorii fiiindsilicitati numai atunci cand este umbra sau ve#iculul urca pe o panta abrupta.

Incercarile de a construi astfel de ve#icule au ramas la stadiul amatorismului panacand un gruVp de entuziasti ai domeniului au avut idea de a institui un trofeu de traversare a 'ustraliei pe o lungime de /004 2m intre orasele $arTin si 'delaide.Dansarea concursului afost opera australienilor deoarece pe acest continent soarele este foarte puternic si in acestmod initiatorii ar fi putut stimula proiectarea si constructia automobilelor electrice care ar putea inlocui maine automobilul classic in primul rand acolo.

%ste un produs cu totul deosebit si pentru a sustine aceasta afirmatie va prezentamrezultatele din timpul cursei:viteza maxima atinsa- ))/ 2m6# viteza medie de parcurgere aintregii distante- 7 2m6#.

're forma unei jumatati de picatura de apa forma anticipata si brevetata inca dinperioada interbelica de inginerul roman 'urel &ersu."orpul automobilului este realizat din

materiale ultrausoare imprumutate din industria aeronautica.&e un sasiu din tevi de fibra decarbon a fost montata caroseria ai carei pereti au fost realizati din folii de 3evlar,un materialplastic modern presate in straturi suprapuse cu numai )( mm grosime."olectorii solari dinsiliciu de acelasi tip ca si aceia care furnizeaza energie satelitilor artificiali ai &amantuluisunt foarte bine protejati de intemperii.

&entru a nu se diminua calitatile aerodinamice ale automobilului colectorii au fostinglobati in caroserie.'ceasta contine astfel 700 de cellule distincte.&entru al proteja peconducatorul ve#iculului de actiunea directa a razelor de soare toata calota transparenta afost acoperita cu o pelicula metalica cu o grosime de cativa microni.desi are patru rotiautove#iculul este propulsat de una singura.cu alte cuvinte o singura roata este cuplata lamotorul electric.'cesta este un motor de curent continuu avand o conceptie de ultimaora.&uterea maxima furnizata este de circa "&.


21/26

%a totusi permite automobilului sa acelereze de la 0 la )00 2m6# in mai putin de 0secunde.Masa intregului ansamblu este de aproximativ )*0 2g cu tot cu acumulatorii de tipzinc-argint.Da bord se afla un calculator care asigura un consum de electricitate optim.'stfelcalculatorul JordonaK eliberarea de energie din acumulatori sau invers incarcareaacumulatorilor atunci cand este necesar c#iar in timpul mersului.

'laturi de acest ve#icul cu propulsie solara au luat startul in cursa si ve#icule multmai simple.


22/26

Energia solara si impactul asupra mediului inconjurator %nergia solara sursa aproape inepuizabila datorita potentialului scazut pe care il

are de circa ) 26m la nivelul solului necesita investitii mari pentru valorificare si suprafeteintinse de captare.

"ercetarile sunt orientate spre realizaea caselor solare a centralelor electrice adispozitivelor cu celule fotovoltaice a pompelor pentru actionarea apei in sistemele deirigatie si a formelor massive de biofotosinteza accelerate.


23/26

/. instalatie fotovoltaica alimenteaza sistemul de comunicatii de pe varful n>x inS


24/26

Intre optimismul afirmatiilor ca energia solara este universala gratuita curate siinepuzabila si pesimismul celor care considerau ca energia solara este periodica aleatoarede mica densitate si ca transformarea ei in electricitate sau caldura ar JdeposedaK taranoastra de teren agricol s-a ales calea stiintifica a estimarii potentialului energetic economicsolar si s-au definitivat doua categorii de solutii:una pentru uz individual instalatii simple siieftine de captare a energiei solare sic ea de-a doua pentru uz industrial instalatiiprofesionalizate pentru producerea de apa si aer cald pentru uz menajer abur te#nologic etc.

.Argumente ale viitorului

&entru utlizarea pe viitor pe scara larga a energiei solare pledeaza insusi costulacesteia. 'stfel in tara noastra gigacaloria a fost intotdeauna mai ieftina decat in oricare altasolutie.

Inca din )* se estima ca anul 000 va aduce un aport solar de -)0 ; dinnecesarul de energie primara al omenirii cifrele variind de la o tara la alta in functie deposibilitatile te#nologice si financiare de pozitia geografica si disponibilitatile de combustibiliclasici.

Si alte cifre au JpledatK convingator:in cazul conversiei in energie electrica dinenergia medie anuala dispnibila la scara planetara la suprafata solului de *00-)(002#6m6an in functie de solutiile te#nice utilizate se pot capta *0-)(0 2#6m6an iar totnecesarul de energie primara al omenirii este ec#ivalent cu enrgia ce se poate capta de laSoare in conditiile de randament actual pe o suprafata de circa ).000.000 2m .

Cuprins

Soarele- Energie solara/$/ Generalitati

/$0 Cum produce Soarele energie/$1 Cum este transportata energia pe Pamant

0$ Energia termo-solara0$/ Istoria energiei termo-solare0$0 Colectori cu taler plat0$1 Componenetele unui colector cu taler plat0$2 Transformarea energiei termo-solare in energie electrica0$3 Sisteme de captare a energiei termo-solare0$4 Aplicatii0$5 Avantajele energiei termo-solare

1$ Celule fotovoltaice1$/ odul de functionare al celulelor fotovoltaice


25/26

1$0 Tipuri de celule fotovoltaice

2$ Conversia energie solare in alte tipuri de energie2$/ Conversia fototermica2$0 Conversia fotomecanica2$1 Conversia fotoc#imica2$2 Conveersia fotoelectrica2$3 etode de transformare a energiei2$4 %esfasurarea puterii solare2$5 %ezvoltarea comerciala a puterii solare concentrate

3$ Aplicatii3$/ Pe ()ancul de pro)a*- Centralele solare3$0 olizii solari3$1 Cutia postala cu semnalizator solar 3$2 Stiati ca.celulele fotovoltaice au mai aparut si.

.despre energia termo-solara se mai stie ca.

3$3 Certitudinile prezentului3$4 Argumente ale viitorului

4$ Glosar 5$ i)liografie

Glosar

Celule fotovoltaice H celule ce transforma razele solare in electricitate folosindmaterilae

semiconductoare pentru captarea acestora.

&eactie de fuziune - reactie ce are loc intre atomii de #idrogen care se combinasi

formeaza atomii de #elium in urma careia se degaja energiesub forma unor raze gamma.

Constanta solara - cantitatea de energie solara ce atinge la un moment dat unanumit loc

de pe suprafata &amantului.


26/26

Soarele-energia-solara.doc

Documents

Transcript of Soarele-energia-solara.doc