Pozyskiwanie energii ze słońca – cz.1 zjawisko konwersji
    energia słoneczna14 · energia odnawialna21 · energetyka34 · zapotrzebowanie na energię25
2009-02-24
Proces przetwarzania energii słonecznej na energię cieplną lub elektryczną nazywany konwersją. Istnieją trzy podstawowe, pierwotne rodzaje konwersji.


Konwersja fotochemiczna – jest to proces fotochemiczny prowadzący do tworzenia wysokoenergetycznych wiązań chemicznych. Proces powstawania tych wiązań nazywamy fotosyntezą.

Konwersja fotowoltaiczna – prowadzi do zamiany energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Zachodzi tu zjawisko fotowoltaiczne polegające na powstaniu siły elektromotorycznej w wyniku napromieniowania półprzewodnika.

Konwersja fototermiczna – prowadzi bezpośrednio do produkowania energii cieplnej w sposób pasywny (bierny) lub aktywny (czynny). W obydwu przypadkach zamiana energii promieniowania słonecznego na energię cieplną zachodzi poprzez absorber. System pasywny nie potrzebuje dostarczenia z zewnątrz dodatkowej energii. Systemy aktywne wyposażone są w dodatkową pompkę i regulator pracy, który zarządza obiegiem czynnika roboczego, konieczne jest tu dostarczenie dodatkowej energii z zewnątrz.

Konwersja fotochemiczna - zwana także fotosynteza – to zjawisko powszechnie zachodzące w świecie przyrody. Reakcja fotosyntezy zachodzi w komórkach roślinnych pod wpływem światła słonecznego i prowadzi do syntezy związków organicznych (cukrów) z prostych zawiązków jakimi są woda i dwutlenek węgla.

Konwersja fotowoltaiczna zachodzi w ogniwach fotowoltaicznych. Podstawą funkcjonowania ogniw jest zjawisko fotoelektryczne. Można wyróżnić wewnętrzne i zewnętrzne zjawisko fotoelektryczne. Pierwsze z nich nazywane jest także fotoemisją lub emisją fotoelektronową i zachodzi wtedy, gdy energia fotonu jest wystarczająca do emisji elektronu z ciała. Drugie natomiast występuje, jeśli elektron zmienia poziom energetyczny.

W przypadku ciał stałych do wyjaśnienia zjawiska fotoelektrycznego stosuje się teorię pasmową. Zgodnie z tą teorią w ciałach stałych istnieją dozwolone i niedozwolone dla elektronów pasma energetyczne. Pasmo najwyższe wypełnione całkowicie elektronami nazywane jest pasmem walencyjnym. Ponad pasmem walencyjnym znajdują się pasma, które mogą być częściowo lub całkowicie puste.

Zgodnie z teoria pasmową ciała stałe dzielą się na przewodniki, półprzewodniki oraz izolatory. W przewodnikach pasmo przewodzące jest nie całkiem zapełnione lub oba pasma częściowo się pokrywają, dzięki czemu możliwy jest ruch elektronów i przepływ prądu przy bardzo niskim oporze. W izolatorach pasmo przewodzenia jest puste. Natomiast półprzewodniki stanowią grupę o właściwościach przejściowych miedzy przewodnikami i izolatorami.

Kolektory to urządzenia w których następuje zamiana energii promieniowania słonecznego na energię cieplną – zjawisko konwersji fototermicznej. Istnieje wiele typów kolektorów różniących się rodzajem czynnika przejmującego absorbowaną energię, przeznaczeniem, sposobem izolacji, konstrukcją powierzchni wymiany ciepła oraz innymi cechami konstrukcyjnymi.

Biorąc pod uwagę rodzaj czynnika wyróżniamy kolektory cieczowe i powietrzne. Dla zobrazowania ogólnych zasad działania kolektorów posłużono się przykładem kolektora cieczowego. Kolektory cieczowe dzieli się na:
• kolektory płaskie
• kolektory próżniowe (płaskie, rurowe)
• kolektory magazynujące.

Klasyczny kolektor płaski cieczowy składa się z osłony (o wysokiej przepuszczalności dla promieniowania słonecznego i dużą odpornością na warunki atmosferyczne), obudowy i izolacji oraz elementu zasadniczego, który stanowi absorber z układem odbioru ciepła.

Zasadniczym elementem każdego kolektora jest absorber, czyli płyta pochłaniająca promieniowanie słoneczne. Płyta poddana działaniu promieniowania słonecznego częściowo to promieniowanie odbija, częściowo przepuszcza, a częściowo pochłania. Pochłonięta część promieniowania zmienia się w ciepło, powodując wzrost temperatury płyty. Podgrzana płyta zachowuje się jak każde ciało o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego (-273˚ C) i pozbywa się energii poprzez jej wypromieniowanie. Wskutek jednocześnie występującego zjawiska dopływu i odpływu energii ustala się temperatura równowagi, w której szybkość emitowania promieniowania jest równoważona dopływem energii promieniowania słonecznego. Wielkość temperatury równowagi można określić na podstawie prawa promieniowania sformułowanego przez Plancka:

T4 = α/ε • Ib/δ

gdzie: Ib – natężenie bezpośredniego promieniowania słonecznego [W/m2]
δ – stała Boltzmanna równa (1/64,5)4 [W/m2]
α/ε – współczynniki absorpcji i emisji promieniowania dla materiału płyty.

Skuteczność pracy instalacji solarnej, czyli jej efektywność przetwarzania promieniowania słonecznego na energię cieplną w dużej mierze zależy od materiałów z jakich została ona wykonana.


Komentarzy: 1

Kościuk
24 luty 2009 (14:33)
widzę,że....
oprócz politykierstwa czasem coś sensownego napiszecie z innych dziedzin. No i dobrze. Teraz nic tylko kryzys i Kaczyński majączą mi przed TV.
  • Dodaj komentarz
  • Tytuł
  • Treść
  • Pseudonim
  • Przepisz kod obrazka
  • Kod obrazka:
Raporty
zobacz również
Tytanii Energii 2012 - Ogłoszenie wyników

24 kwietnia 2013 roku w Kopalni Soli Wieliczce odbyła się uroczysta Gala rozdania nagród konkursu „Tytanii Energii 2012”, który towarzyszył III edycji Forum Spalania Biomasy. Serwis...
[zamknij]W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej "Polityce Prywatności".