Slnko – zdroj energie

Slnko je už milióny rokov najdôležitejší dodávateľom energie pre Zem. Predstavuje vysoko stabilný a vysokovýkonný energetický zdroj. Zdrojom energie Slnka je premena vodíka na hélium termonukleárnymi reakciami, prebiehajúcimi v stredných oblastiach Slnka. Reakcia prebieha pri teplotách 14 miliónov °C a teplota na jeho povrchu je 6 000 oC. Uvoľňuje sa pri tom obrovské množstvo energie, predávané vo forme elektromagnetického žiarenia do kozmického priestoru. Zlomok tejto energie sa dostáva na Zem, čo ale predstavuje takmer 14 000 krát väčšie množstvo, ako je celková spotrebúvaná energie ľudstva v súčasnosti. V číslach to predstavuje 180 000 TW energie dodávanej Slnkom a oproti tomu je potreba ľudstva len približne 13 TW. Táto potreba by sa dala plne pokryť slnečnou energiou, keby bolo slnečné žiarenie využité na 0,13 % zemského povrchu s 5 % účinnosťou.

Slnečná energia dopadá na zemský povrch vo forme slnečného žiarenia. Slnečné žiarenie sa po dopade na zemský povrch premieňa na iné formy energie:
. na tepelnú energiu; takýmto spôsobom sa ohrieva zemský povrch – pôda, voda i vzduch;
. na mechanickú energiu; takto vznikajú vzdušné prúdy;
. na chemickú energiu; ktorá je prostredníctvom fotosyntézy viazaná v rastlinách a iných organizmoch.

Pozrime sa bližšie na to, čo sa deje s priamym slnečným žiarením počas prechodu zemskou atmosférou a pri dopade na povrch Zeme. Intenzita priameho slnečného žiarenia nad zemskou atmosférou je približne 1 360 W/m2. Z toho atmosférou na zemský povrch prenikne pri priaznivých podmienkach približne 1 000 W/m2. Rozptylom priameho žiarenia na oblakoch a nečistotách v atmosfére a odrazom od terénu vzniká difúzne žiarenie. Súčet priameho a difúzneho žiarenia sa označuje ako žiarenie globálne.(obr.1)

Obr.1: Dopadajúca slnečná energia,denné hodnoty počas roka

V strednej Európe v závislosti na ročnom období a stave atmosféry môže intenzita globálneho žiarenia v poludňajších hodinách kolísať od 100 do 1 000 W/m2. Pomer priameho a difúzneho žiarenia je závislý od geografických a mikroklimatických podmienok. Difúzne žiarenie v strednej Európe tvorí v celoročnom priemere 50-70 % z globálneho žiarenia, pričom v zime dosahuje až 90 %-ný podiel. Z tohto dôvodu sa používajú technológie, ktoré dobre využívajú aj difúzne žiarenie. Preto sú koncentrujúce systémy, ktoré využívajú priame žiarenie, menej výhodnejšie pre nízkoteplotné aplikácie, ako ploché kolektory.

Využitie slnečnej energie

Využívanie slnečnej energie sa dá vo všeobecnosti rozdeliť na aktívne a pasívne.

Ak hovoríme o pasívnom využívaní slnečnej energie, máme na mysli získavanie slnečnej energie bez pomocných technických prostriedkov pre podporu vykurovania. Pri vhodnom pôdoryse, formy a konštrukcie budovy, plochy a orientácie okien a hmôt pre tepelnú akumuláciu, môžme optimalizovať energetický príjem tak, aby bola dosiahnutá príjemná klíma a znížili sa energetické požiadavky na stavbu. Ak by sme orientovali všetky veľké okná na juh, spotreba energie na vykurovanie by bola o 25 % menšia, ako pri dome, ktorý je orientovaný na východ, alebo západ. Takisto presklené balkóny a lodžie, alebo zimné záhrady vytvárajú možnosť ako využiť slnečnú energiu. Slnečné žiarenie vyhrieva presklený priestor, predhrieva vzduch, znižujú sa v zimnom období tepelné straty.

Pri aktívnom využívaní slnečnej energie môžeme hovoriť o sústavách so slnečnými kolektormi, alebo o fotovoltaických sústavách. V obidvoch prípadoch ide o získavanie solárnej energie technickými systémami. Pri fotovoltaických článkoch dochádza k premene slnečnej energie na elektrickú, sústavy so slnečnými kolektormi pohlcujú slnečné žiarenie a premieňajú ho na teplo.