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.
