Otázka: Sluneční elektrárna
Předmět: Zeměpis
Přidal(a): Mrázková
Tématem mého projektu z Fyziky je solární elektrárna. Jak už název sám napovídá, sluneční elektrárna je technické zařízení, kterým se přeměňuje energie ze slunečního záření na energii elektrickou (http://cs.wikipedia.org/wiki/Sluneční_elektrárna, 15. 12. 2014, Firefox). Samotný proces získávání energie ze slunečního záření lze zařadit do kategorie obnovitelných zdrojů energie, mezi které krom slunečního záření patří například větrná energie či vodní energie. Obecně lze říci, že dokud budou tyto zdroje energie, lze z nich přirozeně čerpat – nebo chtete-li, pak v případě Slunce – dokud bude Slunce svítit, lze z něj získávat energii. Množství slunečního záření, které každoročně dopadne na zemský povrch, je 4000krát větší než veškerá spotřeba energie celého lidstva (http://oze.tzb-info.cz/fotovoltaika, 15. 12. 2014, Firefox). Výhodou získávání energie z obnovitelných zdrojů je negativní dopad na životní prostředí. Nevýhodou je, že v našich podmínkách je ve srovnání se současnými klasickými zdroji elektrická energie ze solárních systémů však stále ještě podstatně dražší a musí být dotovaná státem (http://www.alternativni-zdroje.cz/slunecni-solarni-elektrarny.htm, 15. 12. 2014, Firefox).
Elektrickou energii lze získat ze slunečního záření buď přímo anebo nepřímo.
Pokud budeme hovořit o přímé přeměně sluneční energie na energii elektrickou, pak máme na mysli využívání tzv. fotovoltaických, nebo chcete-li solárních, panelů. S těmito panely se setkáváme téměř denně v běžném životě – ať už se jedná o napájení školní kalkulačky, přes „sklem“ zaplněná pole až po napájení přístrojů na kosmických stanicích. Solární články využívají tzv. fotovoltaického jevu, který poprvé pozorovali William Grylls Adams a jeho žák Richard Evans Day v roce 1876 na PN přechodu vytvořeném mezi selenem a platinou. První fotovoltaický článek použitelný k výrobě elektřiny však byl vyroben až v roce 1954 (http://oze.tzb-info.cz/fotovoltaika, 15. 12. 2014, Firefox). V případě přímé přeměny hovoříme o solární elektrárně až tehdy, když je vícero solárních panelů zapojeno do jednoho většího funkčního celku. Nezbytnými součástmi fotovoltaické elektrárny jsou fotovoltaické panely, kabeláž, měnič, elektroměr či akumulátor. Solární elektrárny se liší především svým výkonem, jinak se většinou jedná o stejný princip – energie vyrobená dopadem slunce na fotovoltaické panely se přemění ve střídačích na střídavé veličiny a poté je předána do domácí či rozvodné elektrické sítě o kmitočtu 50 Hz (http://www.ceska-solarni.cz/fotovoltaika_princip.php, 15. 12. 2014, Firefox).
V případě nepřímé přeměny je využíváno ohřáté vody (či jiného média) k pohonu elektro-generátoru a tím tvorbě elektrické energie. Na rozdíl od přeměny přímé v případě nepřímé přeměny za účelem získání elektrické energie hovoříme vždy o solární elektrárně. Nepřímé elektrárny dělíme na solární komín, věžovou sluneční elektrárnu a tzv. parabolická zrcadla. Komínová sluneční elektrárna funguje tak, že sluneční paprsky dopadají na skleněnou plochu a ohřívají vzduch uvnitř, který vzhledem k nižší hustotě stoupá vzhůru komínem a vytváří proud vzduchu, který roztáčí lopatky větrných turbín v horní části komínu, a ty vytvářejí elektrický proud. Největší takováto elektrárna byla postavena ve Španělsku, avšak od roku 1989 je z důvodu poškození komína větrem nefunkční. Věžová sluneční elektrárna funguje na principu mnoha stovek otočných zrcadel, která směřují sluneční paprsek k jedné hlavní věži, ve které se ohřívá voda, jenž se vypařuje a pohání parní turbínu a ta následně opět vytváří elektrický proud. Tento cyklus se jmenuje Rankieův-Clausiův a je uplatňován i v uhelných (nebo chcete-li tepelných) či jaderných elektrárnách. Parabolická zrcadla mají podobnou konstrukci jako paraboly ve světlech automobilů. Sluneční paprsky jsou koncentrovány do jednoho ohniska, kde je absorbér. Uvnitř se zahřívá voda, která se po vypaření odvádí do turbíny, která vytváří elektrickou energii. Paraboly o velkých průměrech jsou složeny z většího počtu malých zrcadel. Paraboly se automaticky natáčí za sluncem. Namísto absorbéru může také parabola dodávat energii do Stierlingova motoru, kde se mění tepelná energie na mechanickou a motor pohání generátor elektrické energie (https://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=30747, 15. 12. 2014, Firefox). Dvě takovéto elektrárny se nacházejí v USA.
Samostatnou kapitolou je získávání elektřiny prostřednictvím energie chemické tak, že pomocí slunečního záření rozložíme vodu na vodík a kyslík a následným slučováním obou plynů dochází k přeměně energie na teplo (při hoření), nebo v palivovém článku jako elektrický proud. Jedná se však spíše o budoucnost, kde by se vodík pak do Evropy dopravoval potrubím nebo ve velkých tankerech podobně jako zemní plyn.
V závěru bych ráda uvedla, že ačkoli lze získávat energii ze Slunce přímo i nepřímo, daleko větší rozšíření má ve světě v současné době přeměna přímá. Ostatně malou sluneční elektrárnu, díky nemalým dotacím státu a politice EU, si postavilo mnoho lidí v předchozích 10 letech na střeše svého rodinného domu, chaty, výrobní haly nebo na volném pozemku. Osobně proti osazování střech solárními panely nic nemám, nicméně umísťování fotovoltaických článků na pole se mi zdá poněkud nevhodné – pole mají sloužit jinému účelu než je získávání energie ze Slunce kvůli přeměně na energii elektrickou. Zajímavým nápadem se však jeví projekt tzv. plovoucí solární elektrárny, se kterým přišla indická společnost NHPC, kdy solární panely umísťuje přímo na vodní plochu. První taková elektrárna tak bude vybudována na hladině jezera Kerala. Podobné projekty v současné době realizuje i Singapur, nebo Japonsko na jezeře Okegawa (http://www.ekobydleni.eu/solarni-elektrarny/indie-stavi-50mw-plovouci-solarni-elektrarnu, 15. 12. 2014, Firefox). A toto je dle mého názoru jedna z cest, jak neobsazovat zemědělskou půdu, ale zároveň využívat potenciálu sluneční energie v případě přímé přeměny.
Informační zdroje
http://oze.tzb-info.cz/fotovoltaika, 15. 12. 2014, Firefox.
http://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/kap3.htm, 15. 12. 2014, Firefox.
http://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/k23.htm, 15. 12. 2014, Firefox.
https://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=30747, 15. 12. 2014, Firefox.
http://cs.wikipedia.org/wiki/Sluneční_elektrárna, 15. 12. 2014, Firefox.
http://cs.wikipedia.org/wiki/Fotovoltaika, 15. 12. 2014, Firefox.
http://www.alternativni-zdroje.cz/slunecni-solarni-elektrarny.htm, 15. 12. 2014, Firefox.
http://www.ekobydleni.eu/solarni-elektrarny/indie-stavi-50mw-plovouci-solarni-elektrarnu, 15. 12. 2014, Firefox.
http://www.ceska-solarni.cz/fotovoltaika_princip.php, 15. 12. 2014, Firefox.
