Archiwa tagu: Energia słońca

Bezpieczeństwo energetyczne

Bezpieczeństwo energetyczne obejmuje wiele aspektów gospodarki energetycznej, które są istotne dla prawidłowego funkcjonowania nie tylko systemu energetycznego, ale przede wszystkim wszystkich obywateli.

Z jednej strony bezpieczeństwo energetyczne to ekologia, która wpływa nie tylko na zdrowie obywateli (czyste powietrze oznacza mniej zachorowań, mniej wizyt u lekarza i tym samym niższe wydatki na opiekę zdrowotną), ale ma również olbrzymie znaczenie na występujące zmiany klimatyczne (topnienie lodowców, podnoszenie się wód oceanów, zmiany koncentracji gazów cieplarnianych czy zmiany kierunków róży wiatrów).

Bezpieczeństwo energetyczne

Z drugiej strony bezpieczeństwo energetyczne to zapewnienie ciągłości zasilania w energię elektryczną na przestrzeni czasu. W systemie energetycznym występują normalne warunki podaży i popytu, które sprawiają, że chcąc je między sobą równoważyć zmuszeni jesteśmy do podejmowania różnych działań w celu zapobieżenia możliwości wystąpienia blackout-u.

Tym samym biorąc pod uwagę przebieg szczytów energetycznych (wielkość popytu) w Polsce warto zwrócić uwagę na fakt, że niezależnie od miejsc generowania zwiększonego zapotrzebowania na energię zawsze występują podobne zachowania. Szczyt poranny rozpoczyna się w godzinach 5:00 – 6:00, kiedy większość obywateli wstaje i następne wykonuje typowe czynności związane z przygotowaniem się do wyjścia do pracy, szkoły, przedszkola. Następnie w godzinach 8:00 – 16:00 występuje stopniowy wzrost zapotrzebowania na energię związany z rozpoczęciem pracy przez firmy, biura, administrację państwową, szkoły, przedszkola, czy szpitale. Chcąc zaspokoić rosnące potrzeby energetyczne szczytu porannego podejmowane są różne działania mające na celu zwiększenie mocy generowanej w systemie energetycznym (uruchomienie elektrowni szczytowo-pompowych, uruchamianie rezerw opartych o źródła konwencjonalne).

Bezpieczeństwo energetyczne

Innym działaniem mogącym zabezpieczyć potrzeby energetyczne szczytu porannego jest energią elektryczna wytwarzana w źródłach prosumenckich (fotowoltaika, energetyka wiatrowa). Na przykład fotowoltaika generuje energię elektryczną dokładnie w okresach występowania szczytu porannego. Tym samym niezależnie od tego, czy popyt generowany jest przez prosumenta, czy też przez odbiorców zewnętrznych, energia szczytowa jest jak najbardziej pożądana przez rynek i powinna być konsumowana najlepiej bez magazynowania (magazynowanie oraz transformowanie to niestety straty i dodatkowo wzrost nakładów inwestycyjnych).

Ważnym elementem bezpieczeństwa energetycznego jest również dywersyfikacja źródeł energii, która będzie miała olbrzymie znaczenie w sytuacjach awaryjnych (awaria systemu energetycznego, konflikt zbrojny). Im większa liczba źródeł energii i im bardziej rozproszona, tym niższe koszty przesyłu oraz większe bezpieczeństwo związane z zapewnieniem ciągłości zasilania w energie elektryczną.

Bezpieczeństwo energetyczne

Oczywiście najlepszym rozwiązaniem jest możliwość zużywania energii w miejscu jej wytworzenia, jednakże w tym zakresie nie warto ograniczać się do tego samego budynku czy nieruchomości na którym występuje źródło energii. Nawet jak nie zużywamy energii elektrycznej jako prosumenci, to w szczycie zostanie ona zużyta przez najbliższe otoczenie i dlatego każde źródło energii szczytowej jest jak najbardziej pożądane przez gospodarkę i przez cały system energetyczny.

Dlatego warto jest inwestować w źródła energii elektrycznej, które wspierają system energetyczny i zwiększają bezpieczeństwo zasilania, przy jednoczesnym uwzględnieniu ich wpływu na atmosferę oraz środowisko naturalne.

Bezpieczeństwo energetyczne

Energia słoneczna

Słońce jest kulą zjonizowanego gazu składającego się głównie z gazów lekkich wodoru (74%) i helu (24 %), która emituje w przestrzeń kosmiczną olbrzymie ilości energii (natężenie promieniowania słonecznego wynosi 3,827×1026 W i jest emitowana radialnie).

Energia słoneczna

Do powierzchni ziemi dociera znaczna część energii promieniowania słonecznego, przy czym wielkość ta uzależniona jest od wielu czynników, z których najważniejsze to:
pora roku (wysokość słońca nad horyzontem i tym samym kąt padania promieni słonecznych na powierzchnię modułu fotowoltaicznego),
długość drogi promieniowania słonecznego jaką musi przejść przez atmosferę ziemską ,
zachmurzenie (w tym również wilgotność).

Gdyby nie było chmur i powietrza w atmosferze ziemskiej, wtedy do każdego miejsca na ziemi – zlokalizowanego pod określonym kątem do promieni słonecznych – docierała by taka sama wartość energii. Po drodze do Ziemi promieniowanie słoneczne ulega jednak znacznemu osłabieniu w związku z występowaniem gazów oraz cząstek stałych w atmosferze ziemskiej oraz z uwagi na zjawisko odbicia, pochłaniania oraz rozproszenia promieniowania słonecznego.

Energia promieniowania słonecznego docierająca do ziemi może być przetworzona na inne rodzaje energii (najczęściej cieplna i elektryczna). Skuteczność przetwarzania energii promieniowania słonecznego na energie elektryczną wynosi:
moduły fotowoltaiczne (14- 20 % – dla krzemu Si),
kolektory grzewcze (min. 45-50 % i zależy m.in. od rodzaju kolektora, warunków zewnętrznych oraz od rodzaju zastosowanego czynnika).

Energia słoneczna
W przypadku modułów fotowoltaicznych, w zależności od rodzaju zastosowanego materiału półprzewodnikowego, energia promieniowania słonecznego będzie przetwarzana na energię elektryczną w różnym zakresie widmowym. Dla krzemu (Si) wartością graniczną jest fala elektromagnetyczna o długości 1100 nm (energią 1,1eV), która odpowiada za uwolnienie elektronu z ostatniej powłoki krzemu. Oczywiście fala elektromagnetyczna o długościach krótszych również pracuje przy krzemie jako, że niesie ze sobą wyższą energię promieniowania od energii uwolnienia elektronu z ostatniej powłoki atomu Krzemu (Si) – promieniowanie słoneczne pracuje w szerokim zakresie długości fali od 200 – 1100 nm i obejmuje ultrafiolet, promieniowanie widzialne oraz część zakresu podczerwieni.

Jednym z ważniejszych czynników wpływających na osłabienie natężenia promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni ziemi jest atmosfera ziemska na którą składają się gazy, pyły oraz para wodna.

Największa energia promieniowania słonecznego dociera prostopadle do powierzchni ziemi, czyli w rejonie równika, gdzie występuje najkrótsza droga promieniowania słonecznego przebiegająca przez atmosferę ziemską.
Kąt nachylenia promieniowania słonecznego do powierzchni ziemi zmienia się również wraz z porą rokuzimą dla dowolnej lokalizacji zlokalizowanej na terenie Polski słońce znajduje się dużo niżej na horyzoncie i tym samym max. natężenie promieniowania słonecznego jakie dociera do Ziemi wynosi max. 500 W/m2, natomiast w okresie letnim promieniowanie słoneczne może nieść ze sobą energię wyższą niż 1000 W/m2 (słońce wtedy jest najwyżej i najdłużej na horyzoncie).

Słońce jest niewyczerpalnym źródłem energii, która dociera do ziemi i którą warto zagospodarować również na potrzeby pojedynczych gospodarstw domowych. Jest to energia która na początku wymaga dokonania inwestycji i później korzystamy z niej przez okres kilkudziesięciu lat (ponosząc tylko niewielkie koszty związane z utrzymaniem instalacji – zarówno fotowoltaicznej jak i grzewczej).

Energia słoneczna