|
Sluneční energii chápeme jako ekologicky čistý a prakticky nevyčerpatelný
energetický zdroj, který však má i určité stránky, částečně komplikující
její technické využití. K nim patří především proměnlivost slunečního
záření, které dopadá na určité místo zemského povrchu během dne, a jeho
absence v noci. Během dne se mění nejen intenzita dopadajícího slunečního
záření, ale i směr a sklon jeho paprsků. K tomu pak přistupuje i sezónní
proměnlivost těchto hodnot. Kromě této cyklické (tedy zcela pravidelné)
proměnlivosti slunečního záření je potřeba počítat i se značnými náhodnými
vlivy, zejména s povětrností.
Z
hlediska těchto vlivů většina druhů přímé přeměny slunečního záření na
výrobu el. energie a tepla není příliš vhodná. proto se zaměříme pouze na
reálné využití sluneční energie.
Ve
světě již byly vyzkoušeny metody nestálosti slunečního svitu. Jedna ze
zdařilých variant byla realizována ve Švédské obci Lyckeho. o této variantě
se zmíníme blíže, protože její realizace by mohla být uskutečněna i u nás.
Obec Lyckebo leží asi 15 km severně od Uppsaly, je zde zhruba 550 bytů v
rodinných domcích i ve více bytových domech a objekty občanské vybavenosti.
Obec zásobuje teplem vlastní centralizovaný systém, který pracuje na nižší
teplotní úrovni: maximálně 70 °C v zimě a 55 °C v létě. Bylo spočteno, že ke
krytí celoroční spotřeby tepla této oblasti sluneční energií by bylo třeba
asi 25.000 m2 slunečních kolektorů a sezónní zásobník o objemu
zhruba 100.000 m3.
V
Lyckebu byla tedy v kompaktní skále vyrubána podzemní jeskyně o požadovaném
objemu, která slouží jako akumulátor tepla. V tunelu spojujícím tento
zásobník s povrchem je řídící centrum celého systému zásobování teplem. Pole
slunečního kolektoru se rozkládá asi 500 m jižněji.
Velikost a způsob využívání zásobníku se neliší od systémů pracujících pouze
na sluneční energii. Na podzim musí voda v zásobníku dosáhnout teploty
alespoň 90 °C. V průběhu zimy se teplo spotřebovává, takže na jaře je
zásobník vybitý a teplota vody uvnitř dosahuje hodnoty pouze okolo 40 °C.
Různé části systému:
Okruh slunečních kolektorů, podzemní zásobník
tepla a distribuční systém pro odběratele tepla jsou navzájem odděleny
tepelnými výměníky. Je to zejména proto, že chemické vlastnosti vody ve
skalních dutinách jsou nevhodné pro ostatní systémy. Pole slunečních
kolektorů je vybaveno čerpadlem s proměnnými otáčkami, aby voda ohřátá
kolektory měla konstantní teplotu. Teplota vody na výstupu z kolektorů se
pohybuje v rozsahu 75 °C až 90 °C. Ohřátá voda se vede do zásobníku s
teleskopickými trubicemi, jejichž ústí může být v zásobníku ponořeno do
libovolné hloubky. Voda v zásobníku je teplotně rozvrstvena, chladná voda u
dna a teplá nahoře. Teleskopické trubice se mohou svým vyústěním dostat do
vrstev o potřebné teplotě a odtud buď odebírat vodu odebírat, aby např.
nebylo nutno ji už ohřívat, anebo ohřátou vodu s kolektorů umístit do
odpovídající teplotní vrstvy, aby se příliš neporušilo dané teplotní
rozvrstvení. V zásobníku jsou dva páry těchto teleskopických trubic, první
je zapojen do okruhu slunečních kolektorů, druhý potom do okruhu odběratelů
tepla. Celý kolektorový systém je tvořen dvanácti sekcemi, z nichž každá má
třicet kolektorů. Teplonosnou látkou, která obíhá v kolektorovém systému, je
voda smíšená s propylén-glykolem, to aby v zimě nedošlo k zamrznutí systému.
Řídící systém kontroluje a udržuje teplotu vody v kolektorech. Předpokládaná
životnost kolektorů je zhruba 20 let. Spojování slunečních kolektorů do
větších celků nemusí znamenat snížení účinnosti.
Hodnocení systému:
Projekt Lyckebo ukázal, že zachycování
sluneční energie vysoce účinnými slunečními kolektory na teplotní úrovni 80
°C až 100 °C je možné a efektivní. Projekt byl ekonomicky efektivnější než
jiné obdobné i proto, že bylo zvoleno zařízení o větší velikosti. Vlastní
spotřeba energie systému nepřesáhla 0,5 %.
Celkové náklady projektu byly 39 miliónů švédských korun, z toho zásobník
17,5 mil., kolektory 8,5 mil., řídící systém 2,4 mil., bojler 2,3 mil.
Finanční náklady
potřebné pro zřízení podobného zařízení u nás budou závislé na počtu
vytápěných jednotek a na využití přírodních podmínek v předem určené
lokalitě.
V současných ekonomických podmínkách začíná být
v ČR zajímavé zabývat se přípravou TUV pomocí tepla ze sluneční energie.
Teplo pro vytápění je méně efektivní. S dalším zdražováním ostatních energií
budeme patrně svědky většího rozvoje využití tepla ze sluneční energie, jako
je tomu v sousedních státech (Německo a zvláště Rakousko). V těchto státech
je však využití sluneční energie rovněž předmětem státní podpory. Můžeme
počítat, že z 1 m2 jímací plochy získáme cca 750 kWh užitečné
energie ve formě tepla o teplotní úrovní 55°C. Při současné sazbě elektrické
energie 0,91 Kč/kWh pro akumulační ohřev, potom tedy vychází roční úspora na
1 m2 680,-- Kč. Přibližná cena za instalaci kompletního solárního
systému je cca 15.000,-- Kč za 1 m2. Hrubá návratnost tedy
vychází 22 let, což je na hranici životnosti systému.
Û zpět
alternativní zdroje energie
|
