Sluneční energie a její využití

Sluneční energie – vznik, využití a podmínky v České republice

Sluneční energie je jedním z nejdůležitějších a nejdostupnějších přírodních zdrojů. Umožňuje existenci života na Zemi, ovlivňuje klima, cirkulaci oceánů i atmosféry a poskytuje lidstvu obrovský potenciál k výrobě tepla a elektřiny. Přesto využíváme jen nepatrnou část tohoto nevyčerpatelného zdroje.


Obecně o sluneční energii

Slunce je hvězda více než milionkrát větší než Země, s průměrem přibližně 1,4 milionu km. Je tvořeno převážně vodíkem a heliem, a jeho jádro funguje jako přirozený termonukleární reaktor. Energie uvolněná v jádře postupně prostupuje až k povrchu – fotosféře, kde teplota dosahuje zhruba 6 000 °C.

Nad fotosférou se nachází chromosféra a korona, jejichž teplota může dosahovat až 3 000 000 °C. Z korony proudí tzv. sluneční vítr, proud částic o rychlosti stovek km/s.

Z astronomického hlediska je Slunce pouze jednou z miliard hvězd v naší galaxii. Přesto je pro nás unikátní díky tomu, že jde o bezpečný, neradioaktivní zdroj energie, z něhož malá část dopadá na Zemi a umožňuje existenci života.


Sluneční energie a naše planeta

Země absorbuje sluneční záření, čímž se udržuje teplotní rovnováha a správné podmínky pro život. Většina energie na Zemi pochází právě ze Slunce.

Oceány jako přírodní solární kolektory

Tropické oceány absorbují až 100 TW energie, což způsobuje ohřívání vody a následně pohání:

  • mořské proudy,
  • cirkulaci oceánů,
  • klimatické jevy.

Ekologické výhody

Využití sluneční energie nemá negativní vliv na životní prostředí. Energetický potenciál závisí hlavně na:

  • zeměpisné poloze,
  • klimatických podmínkách,
  • nadmořské výšce,
  • počtu hodin slunečního svitu.

Možnosti využití sluneční energie

Solární kolektory (termické systémy)

Slouží k:

  • ohřevu teplé užitkové vody (TUV),
  • přitápění,
  • ohřevu vody v bazénech.

Fotovoltaika (FV systémy)

Přeměňuje sluneční energii na elektřinu prostřednictvím fotovoltaických článků.

Pasivní solární zisky

Patří sem:

  • vhodná orientace oken,
  • nízkoenergetické domy,
  • skleníky a prosklené přístavby,
  • akumulační materiály.

Aktivní solární systémy

Přeměňují sluneční záření na teplo pomocí solárních kolektorů. Výhody:

  • nevyčerpatelný zdroj,
  • velmi nízké provozní náklady,
  • životnost systému 15–20 let a více.

Nevýhodou je, že slunce není stabilní zdroj – proto se aktivní systémy kombinují s doplňkovým zdrojem (plyn, elektřina, tuhá paliva).


Podmínky pro využití sluneční energie v České republice

ČR má překvapivě dobré podmínky pro využívání solární energie.

Množství dostupné solární energie

Ročně dopadá na 1 m²:

  • 800–1250 kWh energie.
  • 75 % v období duben–říjen,
  • 25 % v období říjen–duben.

Doba slunečního svitu:

  • většina území: 1400–1800 hodin/rok,
  • horské oblasti: 1600 h/rok,
  • jižní Morava: až 2000 h/rok.

Kombinace solárních systémů s dalšími zdroji

Solární kolektory vyrábějí nejvíce tepla v létě, kdy je spotřeba nejnižší.
Pokud chceme teplo využívat i mimo sezónu, je nutné:

  • zvýšit počet kolektorů,
  • použít velkou akumulační nádrž,
  • kombinovat se stabilním zdrojem (elektrokotel, plynový kotel apod.).

Instalace solárních kolektorů – co je potřeba zvážit

Optimální orientace a sklon

  • orientace: jihozápad
  • sklon: 25–50°, pro celoroční provoz ideálně 30–45°
  • maximum výkonu: kolem 14:00

Minimalizace tepelných ztrát

  • co nejkratší rozvody mezi kolektorem, zásobníkem a výměníkem,
  • kvalitní tepelná izolace potrubí,
  • ochrana proti větru (zvyšuje účinnost),
  • snadný přístup k údržbě.

Sluneční svit a jeho měření

Délka vs. doba slunečního svitu

  • Délka slunečního svitu = jak dlouho slunce skutečně svítí
  • Doba slunečního svitu = čas přítomnosti nad obzorem (východ–západ)

Délka se dříve měřila pomocí heliografu.

Další sledované veličiny

  • intenzita slunečního záření (W/m²),
  • celková energie dopadající na plochu (kWh/m²),
  • sluneční aktivita.

Tyto údaje jsou zásadní pro meteorologii, klimatologii a návrhy solárních systémů.


Faktory ovlivňující energetický zisk ze slunce

  • typ a účinnost kolektoru,
  • teplota okolí a požadovaná teplota spotřebiče,
  • tepelné ztráty,
  • orientace od jihu,
  • sklon kolektorů,
  • znečištění atmosféry i kolektoru,
  • nadmořská výška,
  • místní klimatické podmínky.

Závěr

Sluneční energie je jedním z nejdostupnějších obnovitelných zdrojů. V podmínkách České republiky ji lze efektivně využít zejména pomocí solárních kolektorů a fotovoltaiky. Správná orientace, kvalitní technologie a vhodný návrh systému dokážou výrazně snížit náklady na energie a zároveň chránit životní prostředí.

Podobné příspěvky