Sunce je nama najbliža zvijezda te, neposredno ili posredno, izvor gotovo sve raspoložive energije na Zemlji. Sunčeva energija je temelj života na Zemlji i stalan pratitelj razvoja ljudskog roda. Sunčeva energija potječe od nuklearnih reakcija u njegovom središtu, gdje temperatura doseže 15 milijuna °C. Radi se o fuziji, kod koje spajanjem vodikovih atoma nastaje helij, uz oslobađanje velike količine energije. Svake sekunde na ovaj način u helij prelazi oko 600 milijuna tona vodika, pri čemu se masa od nekih 4 milijuna tona vodika pretvori u energiju. Ova se energija u vidu svjetlosti i topline širi u svemir pa tako jedan njezin mali dio dolazi i do Zemlje. Nuklearna fuzija odvija se na Suncu već oko 5 milijardi godina, kolika je njegova procijenjena starost, a prema raspoloživim zalihama vodika može se izračunati da će se nastaviti još otprilike 5 milijardi godina. Pod optimalnim uvjetima, na površini Zemlje može se dobiti 1 kW/m2, a stvarna vrijednost ovisi o lokaciji, godišnjem dobu, dobu dana, vremenskim uvjetima itd.
.jpg)
Slika 1. Energija Sunca IC kamera Slika 2. Energija Sunca (termonuklearna
fuzija)
.jpg)
Slika 3. Termonuklearna fuzija Slika 4. Sunce snimano UV kamerom
(solarna baklja)
Smatra se da ljudi aktivno koriste sunčevu energiju od 7. stoljeća prije nove ere, kada su koristili za potpalu vatre. Današnje tehnologije uporabe sunčeve energije uključuju najrazličitije primjene, od solarne vrtne rasvjete do automobila na solarni pogon. Suvremeno društvo prepoznalo je brojne prednosti uporabe sunčeve energije: smanjenje ovisnosti o fosilnim gorivima, poboljšanje kakvoće zraka i smanjenje emisija stakleničkih plinova, dok proizvodnja i ugradnja solarnih sustava potiče otvaranje novih radnih mjesta i razvoj gospodarstva.
Energija sunčevog zračenja koje dopire do vanjskog ruba Zemlje ovisi o udaljenosti Zemlje od Sunca te iznosi 1307-1399 W/m
2 na plohu koja je okomita na smjer zračenja.
Srednja vrijednost Sunčeva zračenja na okomitu površinu naziva se solarna konstanta te iznosi
Prosječna mjesečna ili godišnja energija Sunčeva zračenja u nekom mjesecu dobiva se kao aritmetička sredina dnevnih energija za sve dane u promatranom mjesecu/godini.
Prolaskom kroz atmosferu dolazi do gubitka energije izravnog Sunčevog zračenja koje ovisi o:
- atmosferskim prilikama (oblačno, poluoblačno, vedro)
- zagađenosti atmosfere i nadmorskoj visini.
Maksimalni dotok energije koja dopire do Zemljine površine iznosi u prosjeku dnevno 920W/m2 na plohu okomitu na smjer zračenja. Energija sunčevog zračenja zbog rotacije Zemlje raspoređuje se po površini, pa svega 230 W/m2 dolazi do same površine. To nam daje oko 5.52 kWh/m2 energije ovisno o trajanju insolacije (zemljopisna širina, godišnje doba), te naoblaci i zagađenosti atmosfere. Površina Zemlje iznosi 510.1*106 km2 što daje godišnju energiju sunčevog zračenja od oko 109 TWh/godišnje!
U Hrvatskoj je prosječna vrijednost dnevne insolacije na horizontalnu plohu 3-4,5 kWh/m2. Na karti koja prikazuje insolacijski nivo vidi se da Europa nije na vrlo pogodnom području za eksploataciju, ali unatoč tome u Europi je direktno iskorištavanje sunčeve energije u velikom porastu. Većinom je to rezultat politike pojedinih država koje subvencioniraju instaliranje elemenata za pretvorbu sunčeve energije u iskoristivi oblik energije. Osnovni problemi su iskorištavanja su mala gustoća energetskog toka, velike oscilacije intenziteta zračenja i veliki investicijski troškovi.
.jpg)
Slika 5. Sunčevo zračenja na Zemlju(proces) Slika 6. Intenzitet Sunčeva zračenja na
Zemlju
Zakonska energetska regulativa u Republici Hrvatskoj, u kojoj se pravno regulira poticanje korištenja obnovljivih izvora energije i kogeneracijskih postrojenja, izrađena je na temelju smjernica europskog zakonodavstva i Strategije energetskog razvitka Republike Hrvatske.
Osnovni principi direktnog iskorištavanja energije Sunca su:
- Solarni kolektori - pripremanje vruće vode i zagrijavanje prostorija
- Fotonaponske ćelije - direktna pretvorba sunčeve energije u električnu energiju
- Solarne TE elektrane – fokusiranje energije zračenja ili optimiranje (najekonomičnije)
.jpg)
Slika 7. Solarni kolektor Slika 8. Fotonaponska Slika 9. Solarni toranj
ćelija (fokus)
