Sunčeva energija

mini|300px|Karta Sunčevog zračenja u Evropi

Sunce kao fuzjski reaktor svake sekunde pretvori oko 600 miliona tona hidrogena u helij pri čemu oslobodi ogromnu količinu energije koju pošalje u Svemir u vidu elektromagnetnog, svjetlosnog, toplotnog, rentgenskog i drugih vidova zračenja. Od ukupno 3,8×1026 W  energije koju Sunce zrači u kosmos,Zemlja primi 1,7 ×1017 W. Oko 30% primljene energije Zemlja reflektuje nazad u kosmos, oko 47% zadrži kao u toplotu, oko 23% ide na proces kruženja vode u prirodi dok se ostatak „potroši“ na fotosintezu.

Različiti su interesi za eksploataciju sunčeve energije. U hladnijim krajevima ona se koristi za grijanje prostora i dobijanje tople vode te dobijanje električne energije a u toplijim krajevima (osunčanim) za rashlađivanje prostorija, dobijanje električne energije, hidrogena.

## Elementi zračenja Sunca 
# Tok zračenja F = \frac{dS}{dt}, \mathbf{[W]}, 
# Gustina toka (tzv. Iradijacija) I = \frac{dF}{dA},  [\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m^2}}]
# Sveukupna radijacija u određenom vremenskom razdoblju E = \int_{t_1}^{t_2}I\, dt, [\frac{\mathbf{J}}{\mathbf{m^2}}]

Kod svih proračuna, Sunčeva energija, se mora posmatrati kroz tri njene komponente zračenja i to:
# **direktno**, 
# **raspršeno** i 
# **reflektovano zračenje**.

Kod proračna solarnih kolektora četiri faktora su bitna za proračun:
# faktor apsorpcije \alpha = \frac{F_a \leftarrow apsorbovani\,tok}{F_u \leftarrow upadni\,tok}
# faktor refleksije (albedo) \varphi = \frac{F_r \leftarrow reflektovani\,tok}{F_u \leftarrow upadni\,tok}
# faktor transmisije (provođenja) \tau = \frac{F_t \leftarrow \text{tok koji prođe kroz površinu}}{F_u \leftarrow upadni\,tok}
# emisijski faktor \varepsilon = \frac{F_e \leftarrow \text{emisija date površine}}{F_{ct} \leftarrow \text{emisija crnog tijela}}

## Proračun energije dobivene sunčevim zračenjem 
Bitan podatak je tok Sunčeva zračenja po jediničnoj površini okomitoj na smjer sunčevih zraka na srednjoj udaljenosti Zemlje od Sunca (1,5×1011 m ) tzv. Sunčeva konstanta ili Ekstraterestička iradijacija, koji iznosi EI = SK =1353±21W/m2 .Sledeći bitan podatak je geografska širina koju posmatramo (*φ*), deklinacija *δ* = (-23,45°÷23,45°), ugao izlaska i zalaska sunca ωs= arc cos(-tgφ×tgδ) visina Sunca (ugao između sunčevih zraka i horizontalne površine sinα = sinφsinδ+cosφcosδcosω.Na osnovu ωs računa se trajanje „sunčeva dana“ D =2/15ωs.
Kada izračunamo sve navedene elemente moguće je izračunati dnevnu iradijaciju ravne plohe okomite na sunčeve zrake:

:EI_{dn} = \frac {86400}{\pi} SK [1+0.034 \cos{\frac {360^\circ n}{365}}][\frac{2\pi}{360^\circ} \omega, \sin\varphi \sin\delta + \sin \omega, \cos\varphi \cos\delta]

Ipak za proračun praktičnog primjera kolektora kose površine, kako smo ranije rekli, moramo uzeti sve tri komponente zračenja:
DIK=DIKdir + DIKras + DIKref gdje su: 
 
:a = 0,409 + 0,516 sin(\omega_s - 60^\circ)
:b = 0,6609 - 0,4767 sin(\omega_s - 60^\circ)
:DIK_{dir} = DI \frac{cos \theta_{kos}}{cos \theta_{nor}} = DI \cdot R, R \equiv Radio, DI \equiv dozemna\,iradijacija = EI(a + b\cdot D)
:DIK_{ras} = DI \frac{1 + cos(\beta)}{2}; \beta \equiv ugao\,mjeren\,od\,juga
:DIK_{ras} = \varphi DI \frac{1 - cos(\beta)}{2}

## Solarni sistemi za proizvodnju električne energije 
### Solarne elektrane 
Tehnološki sistem koji koristi energiju sunca i u nekoliko faza je pretvara u električnu energiju zove se **solarna elektrana**, koji čine sljedeći elementi:
# Koncentrirajući solarni kolektori sa selektivnim apsorberom 
# Rezervoar (spremnik) energije koji može biti:
## čisto toplotni ( skladištenje na račun latentne toplote) Q = VcρΔt = mcΔt ..(voda, glauberova so, kamen...)
## hemijski ( reverzibilne hemijske reakcije) 
## termo-hemijski (izolirani kapaciteti vode i kristala)
## mehanički ( zamajci velikih inercija)
# Turbina sa kondenzatorom i isparivačem
# Generator sa regulacijom napona 
# Sistem za distribuciju električne energije

### Fotonaponski paneli 
mini|250px|Fotonaponski panel
Kada na dva sloja poluprovodničkih kristala (N i P) postavljenih tako da je N tip okrenut prema izvoru svjetlosti te jačina svjetlosti većeg intenziteta od kritične hf >Ez doći će do pojave EMS. Količina energije koja se dobije iz FNP direktno zavisi od površine panela, Iradijacije, kvaliteta konstrukcije panela (proizvod τ×η koji je sp = A×τ×η×DIKdnpr* (najčešće se koriste kristali silicija sa primjesama zbog dobrog stepena iskorištenja i termičke postojanosti-teoretski od -50&nbsp;°C do 200&nbsp;°C)

### Fotonaponske elektrane 
Uvezivanjem više fotonaponskih panela u sistem sa pretvaračem napona sa istosmjernog na izmjenični napon, dobija se fotonaponska elektrana. Gradnja ovih elektrane obnovljivih izvora su doživjele naglu ekspanziju u 21. vijeku. U Evropi vodeća zemlja u broju instaliranih fotonaponskih postrojenja je Njemačka, ali je po količini instalirane snage velikih postrojenja Španija na prvom mjestu. U regionu, Bosna i Hercegovina prednjači u odnosu na Hrvatsku, Srbiju i Crnu Goru po broju instaliranih mikro-, mini i malih solarnih fotonaponskih elektrana. Najveća koncentracija instaliranh fotonaponskih elektrana je u općini Stolac, na lokalitetu Hodovo.

## Također pogledajte 
* Solarno grijanje

## Reference 
Kategorija:Energija
Kategorija:Izvori energije
Kategorija:Sunčeva energija