Osnove primjene Sunčeve energije

Sunčeva energija je obnovljiv i neograničen izvor energije od kojeg, izravno ili neizravno, potječe najveći dio drugih izvora energije na Zemlji. Sunčeva energija u užem smislu podrazumijeva količinu energije koja je prenesena Sunčevim zračenjem, a izražava se u J. Sunčeva se energija u svojem izvornom obliku najčešće koristi za pretvorbu u toplinsku energiju za sustave pripreme potrošne tople vode i grijanja (u europskim zemljama uglavnom kao dodatni energent) te u solarnim elektranama, dok se za pretvorbu u električnu energiju koriste fotonaponski sustavi.

Sunčevo zračenje je kratkovalno zračenje koje Zemlja dobiva od Sunca. Izražava se u W/m2, a ovisno o njegovom upadu na plohe na Zemlji može biti:
- neposredno: zračenje Sunčevih zraka
- difuzno zračenje neba: raspršeno zračenje cijelog neba zbog pojava u atmosferi
- difuzno zračenje obzorja: dio difuznog zračenja koji zrači obzorje
- okosunčevo difuzno (cirkumsolarno) zračenje: difuzno zračenje bliže okolice   Sunčevog diska koji se vidi sa Zemlje
- odbijeno zračenje: zračenje koje se odbija od okolice i pada na promatranu plohu.

gallery/sunčevo zračenje karta bih

Učinak Sunčevog zračenja iznosi oko 3,8 · 1026 W, od čega Zemlja dobiva 1,7 · 1017 W. Zemlja od Sunca godišnje dobiva oko 4 · 1024 J energije što je nekoliko tisuća puta više nego što iznosi ukupna godišnja potrošnja energije iz svih primarnih izvora. Prosječna jakost Sunčevog zračenja iznosi oko 1367 W/m2 (tzv. solarna konstanta).

Spektar Sunčevog zračenja obuhvaća radio-valove, mikrovalove, infracrveno zračenje, vidljivu svjetlost, ultraljubičasto zračenje, X-zrake i Y-zrake. Najveći dio energije pri tome predstavlja IC zračenje (valne duljine > 760 nm), vidljiva svjetlost (valne duljine 400 - 760 nm) te UV zračenje. U spektru je njihov udio sljedeći: 51% čini IC zračenje, 40% UV zračenje, a 9% vidljiva svjetlost.

Pod pojmom iskorištavanja Sunčeve energije u užem se smislu misli samo na njezino neposredno iskorištavanje, u izvornom obliku, to jest ne kao, primjerice, energija vjetra ili fosilnih goriva. Sunčeva se energija pri tome može iskorištavati aktivno ili pasivno. Aktivna primjena Sunčeve energije podrazumijeva njezinu izravnu pretvorbu u toplinsku ili električnu energiju. Pri tome se toplinska energija od Sunčeve dobiva pomoću solarnih kolektora ili solarnih kuhala, a električna pomoću fotonaponskih (solarnih) ćelija. Pasivna primjena Sunčeve energije znači izravno iskorištavanje dozračene Sunčeve topline odgovarajućom izvedbom građevina (smještajem u prostoru, primjenom odgovarajućih materijala, prikladnim rasporedom prostorija i ostakljenih ploha itd).

 

Energija Sunca u BiH

Iz svih prikupljenih podataka i provedenih analiza može se zaključiti da postoji značajan potencijal primjene Sunčeve energije na području Bosne i Hercegovine, koji iznosi 70,5 milijuna GWh dozračene energije ukupnog godišnjeg Sunčevog zračenja.

ENERGIJA SUNČEVOG ZRAČENJA

ENERGIJA VJETRA

Od svih izvora energije, upotreba energije vjetra danas ima jednu od najvecih stopa

rasta. Na globalnoj razini, ukupna instalirana snaga vjetroelektrana se povećava dvostruko svake tri godine (Science Illustrated, rujan/listopad 2010). Nekoliko novih vjetroturbina izgrade se svaki dan u Europi. To povećanje je razumljivo obzirom na prednosti vjetra.

Vjetar je besplatan i ima ga u izobilju. Gledano teorijski može se ustvrditi da bi se, s dovoljnim brojem ugrađenih turbina, upotrebom energije vjetara moglo proizvesti oko četrdeset puta više električne energije no što je današnja svjetska godšinja potrošnja te pet puta više od trenutnih godišnjih svjetskih potreba za ukupnom energijom, što je utvrđeno u istraživanju provedenom na harvardskom sveučilištu krajem 2009 godine. Dostignuća u izradi materijala i inženjerskim rješenjima čine turbine jakima i pouzdanima, da su gotovo cjenovno konkurentne konvencionalnim elektranama. Upotrebom energije vjetra također možemo reducirati emisiju ugljičnog dioksida, jer samo izgradnja i transport vjetroturbine i materijala stvara ugljični dioksid dok u proizvodnji električne energije ne dolazi do emisija stakleničkih plinova.

gallery/pict3

Dvije trećine energije vjetra dostupno je tijekom zimskih mjeseci. Zato se vjetroelektrane savršeno nadopunjuju s hidroelektranama koje su manje produktivne zimi i vrhunce proizvodnje dosežu u ljeto. Tehnologa iskorištavanja energije vjetra je dostupna, sigurna i neprekidno napreduje, troškovi su znatno smanjeni i javno mišljenje ima izrazito pozitivan stav prema obnovljivim izvorima energije. Energija vjetra nije samo obnovljivi izvor energije već i stvara radna mjesta u građevinskoj i proizvodnoj industriji.

Nastanak vjetra i principi iskorištavanja

Energija vjetra je transformirani oblik sunčeve energije. Sunce neravnomjerno zagrijava različite dijelove Zemlje i to rezultira različitim tlakovima zraka, a vjetar nastaje zbog težnje za izjednačavanjem tlakova zraka. Postoje dijelovi Zemlje na kojima pušu takozvani stalni (planetarni) vjetrovi i na tim područjima je iskorištavanje energije vjetra najisplativije. Dobre pozicije su obale oceana i pučina mora. Pučina se ističe kao najbolja pozicija zbog stalnosti vjetrova, ali cijene instalacije i transporta energije koče takvu eksploataciju. Kod pretvorbe kinetičke energije vjetra u mehaničku energiju (okretanje osovine generatora) iskorištava se samo razlika brzine vjetra na ulazu i na izlazu. Albert Betz, njemački fizičar dao je još davne 1919. godine zakon energije vjetra, a koji je publiciran 1926. godine u knjizi “Wind-Energie”. Njime je dan kvalitativni aspekt znanja iz mogućnosti iskorištavanja energije vjetra i turbina na vjetar. Njegov zakon kaže da možemo pretvoriti manje od 16/27 ili 59% kinetičke energije vjetra u mehaničku energiju pomoću turbine na vjetar. 59% je teoretski maksimum, a u praksi se može pretvoriti između 35% i 45% energije vjetra.

Kao dobre strane iskorištavanja energije vjetra ističu se visoka pouzdanost rada postrojenja, nema troškova za gorivo i nema zagađivanja okoline. Loše strane su visoki troškovi izgradnje i promjenjivost brzine vjetra (ne može se garantirati isporučivanje energije). Za domaćinstva vrlo su interesantne male vjetrenjače snage do nekoliko desetaka kW. One se mogu koristiti kao dodatni izvor energije ili kao primarni izvor energije u udaljenim područjima. Kad se koriste kao primarni izvor energije nužno im se dodaju baterije (akumulatori) u koje se energija sprema kad se generira više od potrošnje. Velike vjetrenjače često se instaliraju u park vjetrenjača i preko transformatora spajaju se na električnu mrežu.

Atlas raspoloživosti vjetra

Europska unija i SAD izradile su atlase svojih resursa vjetra za brzine vjetra na 45 metara iznad površine zemlje. Trenutno za Hrvatsku ne postoji takav atlas jer je mjerenje potrebnih brzina vjetra dugotrajan i skup proces. Iz tih karata može se vidjeti da je jedna četvrtina površine Europske unije idealna za instaliranje vjetrenjača. Danska mjeri svoje potencijale vjetra još od 1979. godine. Rezultat toga je da Danska danas ima najpreciznije informacije o vjetru, a to iskorištava za postavljanje novih vjetrenjača. Sjedinjene Američke Države uložile su golema sredstva u izradu atlasa potencijalne energije vjetra za sva svoja područja. Gotovo 50 % ukupne površine SAD-a izuzetno je povoljno za iskorištavanje energije vjetra. Tu, dakako, dolaze visoki prostori zapadne i jugoistočne obalne fasade, osobito sjeverna područja uz Kanadu, gdje se udio električnih potencijala vjetra kreće od 15% do čak 36%. Taj centralni dio prostora SAD-a odnosi se na goleme površine pod prerijama.

Energija vjetra u BiH

Ukupan vjetro potencijal sa gledišta raspoloživosti prostora i iskoristivosti procijenjen je na oko 900 MW. Ukupan tehnički potencijal za korištenje energije vjetra Bosne i Hercegovine znatno je veći i procjenjuje se na cca 2.000 MW, pri čemu treba voditi računa da je spomenuti iznos proizašao iz sagledavanja raspoloživosti prikladnih prostora za vjetroelektrane na prostoru BiH ne uzimajući u obzir eventualna ograničenja (priključak na mrežu, zaštita okoliša i dr.).