Wykorzystanie energii słonecznej

Wykorzystanie energii słonecznej Instalacje słonecznego ogrzewania Część 1 Zdzisław Kusto Politechnika Gdańska

ŚWIAT -- MAPA ROCZNEGO NASŁONECZNIENIA CAŁKOWITEGO -- energia pierwotna (surowa) Polska: Średnie Średnie roczne roczne nasłonecznienie nasłonecznienie całkowite całkowite jednostkowej jednostkowej płaszczyzny płaszczyzny horyzontalnej horyzontalnej (poziomej): (poziomej): 1100 1100 kw*h/m 2 2

POLSKA --MAPA ROCZNEGO NASŁONECZNIENIA -- energia pierwotna (surowa)

ZMIENNOŚĆ NASŁONECZNIENIA CAŁKOWITEGO PŁASZCZYZNY NACHYLONEJ -- energia pierwotna (surowa) Całkowite dobowe nasłonecznienie jednostkowej powierzchni nachylonej 0 pod kątem s = 45 do poziomu H T oraz długość dnia - d h w reprezentatywnych dobach poszczególnych miesięcy Miesiąc Numer doby reprezentatywnej Gdynia φ = 54,52 H T [kj/m 2 *d] 0 dh N [h] Kołobrzeg 0 φ = 54,13 N H T [kj/m 2 *d] dh [h] Warszawa 0 φ = 52,57 N H T [kj/m 2 *d] dh [h] Zakopane 0 φ = 49,30 N H T [kj/m 2 *d] Styczeń 13 2 300 7,5 2 300 7,5 2 200 7,8 4 300 8,3 Luty 45 6 700 9,3 6 800 9,3 3 700 9,5 6 700 9,8 Marzec 74 10 400 11,4 9 200 11,4 10 900 11,5 13 800 11,5 Kwiecień 105 15 700 12,2 18 100 12,2 13 800 12,1 15 200 12,0 Maj 133 19 600 12,4 20 800 12,4 17 400 12,3 15 900 12,1 Czerwiec 161 23 300 12,5 25 500 12,5 19 500 12,4 16 400 12,2 Lipiec 201 23 000 12,4 24 100 12,4 19 000 12,3 15 500 12,2 Sierpień 229 22 500 12,2 24 600 12,2 17 600 12,2 16 000 12,1 Wrzesień 258 14 800 12,0 14 300 12,0 12 000 12,0 12 700 12,0 Październik 289 5 100 10,0 4 400 10,1 6 000 10,2 9 300 10,4 Listopad 321 2 600 8,0 3 100 8,0 2 600 8,3 4 700 8,7 Grudzień 345 1 600 7,0 1 300 7,1 1 800 7,5 3 200 8,0 dh [h]

POLSKA --ZMIENNOŚĆ NASŁONECZNIENIA POWIERZCHNI NACHYLONEJ DO DO POZIOMU

SPOSOBY WYKORZYSTANIA ENERGII SŁONECZNEJ 1) Konwersja fotowoltaiczna -skala półtechniczna i techniczna a) urządzenia słaboprądowe, b) słoneczne elektrownie fotowoltaiczne 2) Wytwarzanie ciepła niskotemperaturowego (temperatura - do 100 0 C) - skala techniczna a) ogrzewanie pomieszczeń mieszkalnych, b) ogrzewanie wody użytkowej, c) podgrzewanie gruntów szklarniowych, d) suszenie płodów rolnych i ziół, e) podgrzewanie stawów hodowlanych

SPOSOBY WYKORZYSTANIA ENERGII SŁONECZNEJ 3) Wytwarzanie ciepła wysokotemperaturowego (>100 0 C) i ultrawysokotemperowego (1000-3000 0 C) - skala laboratoryjna lub półtechniczna a) siłownie słoneczne (elektrownie), b) piece słoneczne, c) chemia słoneczna (procesy wysokotemperaturowe) 4) Inne zastosowania - skala laboratoryjna lub półtechniczna a) słoneczne pompowanie wody, b) słoneczna destylacja i uzdatnianie wody, c) słoneczne chłodnictwo, d) przyśpieszona fotosynteza, e) wytwarzanie wodoru

NAJBARDZIEJ EFEKTYWNA KONWERSJA ENERGII PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO SPOŚRÓD WSZYSTKICH SPOSOBÓW PRZETWARZANIA PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO NAJBARDZIEJ EFEKTYWNYM POD WZGLĘDEM ENERGETYCZNYM ORAZ POD WZGLĘDEM EKONOMICZNYM JEST WYTWARZANIE CIEPŁA NISKOTEMPERATUROWEGO (o temperaturze < 100 O C) W INSTALACJI HYBRYDOWEJ Z BATERIĄ PŁASKICH KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH

NAJBARDZIEJ EFEKTYWNA KONWERSJA ENERGII PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO HYBRYDOWA INSTALACJA OGRZEWANIA SŁONECZNEGO: jest złożeniem: 1) ISTALACJI KONWERSJI PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO a) z baterią płaskich kolektorów słonecznych (kąt nachylenia baterii kolektorów do poziomu: optymalny roczny s = 40-45 0 ) b) z akumulatorem ciepła: -w układach cieczowych - wodnym -w układach powietrznych - kamiennym, -eutektycznym, \2) KONWENCJONALNEGO UKŁADU OGRZEWANIA z kotłem olejowym, gazowym, elektrycznym

INSTALACJA HYBRYDOWA Inaczej: Wykorzystanie energii słonecznej DEFINICJE ŹRÓDŁA HYBRYDOWE, UKŁADY HYBRYDOWE Są to zespoły urządzeń (źródeł) wytwarzających jednakowy rodzaj energii (tylko ciepło lub tylko energię elektryczną) UKŁADY SKOJARZONE Są to zespoły urządzeń (źródeł) wytwarzających jednocześnie a) ciepło i energię elektryczną b) ciepło, zimno i energię elektryczną UKŁADY MULTIENERGETYCZNE Jest to kombinacja różnych zestawień układów skojarzonych i hybrydowych

INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Wodne układy aktywne Schemat funkcjonalny instalacji słonecznego ogrzewania wody w budynku mieszkalnym

INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Wodne układy aktywne Instalacja słonecznego ogrzewania wody w budynku mieszkalnym W hybrydowych instalacjach ogrzewania słonecznego zainstalowanych bezpośrednio w budynkach mieszkalnych lub w budynkach użyteczności publicznej zbiorniki akumulacyjne pracują z dobowym okresem wyrównawczym

INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Wodne układy aktywne Schemat instalacji ogrzewania w budynku mieszkalnym (jednorodzinnym) - schemat hydrauliczny i układ regulacji

INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Wodne układy aktywne Warianty rozwiązań konstrukcyjnych instalacji słonecznego ogrzewania wody

INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Baterie kolektorów - wmontowane w konstrukcję dachu (element dachu) - wolnostojące na dachu - zawieszone na ścianie budynku - wolnostojące

INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Wodne układy aktywne Warianty baterii kolektorów słonecznych

INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Słoneczne ogrzewanie wody wody użytkowej Bateria kolektorów wolnostojących. Zasilanie obiektu użyteczności publicznej. Powierzchnia użytkowa baterii kolektorów słonecznych - Fk = 40 m 2 Bateria kolektorów dachowych w budynku jednorodzinnym. 4-5 osobowy odbiorca. Powierzchnia użytkowa baterii kolektorów słonecznych Fk = 5 m 2

INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Słoneczne ogrzewanie wody wody użytkowej Kolektor wolnostojący na dachu. Zasilanie domku letniskowego w ośrodku wypoczynkowym. Pojedynczy panel kolektora

INSTALACJE OGRZEWANIA SŁONECZNEGO Płaski Płaski cieczowy cieczowy kolektor kolektor słoneczny słoneczny Heliostar Heliostar Rozwiązanie Rozwiązanie konstrukcyjne. konstrukcyjne. Powierzchnia Powierzchnia użytkowa użytkowa panelu panelu kolektora kolektora -- F k = k 1,7 1,7 m 2 2 Płaski Płaski cieczowy cieczowy kolektor kolektor słoneczny słoneczny jest jest podstawowym podstawowym urządzeniem urządzeniem w instalacji instalacji słonecznego słonecznego ogrzewania ogrzewania wody. wody.