Nemtii anunta lansarea unui proiect solar faraonic in Africa, ce va alimenta Europa cu energie

12 companii, majoritatea germane, au semnat luni un acord privind lansarea unui proiect de 400 de miliarde de euro pentru construirea de centrale solare in Africa de Nord si in Orientul Mijlociu. Obiectivul protocolului: alimentarea Europei cu energie “curata”, anunta AFP.

Proiectul faraonic, numit “Desertec”, ar putea acoperi 15% din nevoile energetice ale Europei si o mare parte din cele ale tarilor producatoare, sustin promotorii sai. “Astazi, am facut un pas inainte” spre realizarea planului, a declarat Nikolaus von Bomhard, directorul companiei germane de reasigurare Munich Re la al carei sediu a fost semnat protocolul de acord.

Torsten Jeworrek, membru in Comitetul executiv al reasiguratorului, a promis o colaborare “sincera, adevarata si de la egal la egal” cu statele producatoare. Acordul prevede crearea unui birou de studii, cel mai tarziu la finele

lunii octombrie. Aici urmeaza sa fie “elaborate planurile de investitii” pentru crearea retelei de centrale solare termice, se arata intr-un comunicat de presa citat de AFP.
Printre cei implicati in proiect se afla Deutsche Bank, grupurile energetice EON si RWE, Siemens, compania spaniola Abengoa Solar si cea algeriana Cevital. La semnarea acordului, au fost prezenti reprezentanti ai Ligii arabe si ai Ministerului egiptean al Energiei.

Măsurători în energia solară; Mărimi fizice folosite, metode de măsurare

Combustibilii solizi, lichizi sau gazoşi pot fi caracterizaţi printr-o serie de mărimi, printre care amintim: puterea calorică, conţinutul de umiditate, cantitatea de cenuşă ce rezultă din arderea lor, temperatura de aprindere ş.a.m.d. Puterea calorică a unui combustibil reprezintă energia degajată cu ocazia arderii complete a unui kilogram din combustibilul respectiv. Puterea calorică se măsoară în Joule/kg în cadrul combustibililor solizi şi lichizi, şi în Joule/m³ în cazul combustibililor gazoşi, ea exprimând în acest caz energia degajată cu ocazia arderii unui metru cub din combustibilul respectiv, aflat în condiţii normale de presiune şi temperatură.

Experienţa acumulată de utilizatorii de combustibili a permis construirea unor aparate care măsoară cu mare precizie puterea calorică şi constau, în principiu, dintr-o cameră în care se realizează arderea completă a combustibilului şi dintr-un calorimetru care măsoară cantitatea de energie degajată cu ocazia arderii combustibilului.

Într-o situaţie similară se află şi cel care încearcă să utilizeze energia solară, el având nevoie de mărimi care să caracterizeze această energie, precum şi capacitatea dispozitivelor sale de a utiliza această energie.

Soarele reprezintă un corp sferic, incandescent cu raza de 6,95·15⁵ km, situat la o distanţă medie de 1,4945·10⁸ km de Pământ. Suprafaţa Soarelui are o temperatură efectivă de 5.762 K, corespunzătoare puterii ce soseşte de la Soare pe limita superioară a atmosferei. 

Unde poate fi folosita energia solara?

Domeniile de utilizare a energiei solare sunt determinate de principalele tipuri de conversie la care se pretează această formă de energie.

După tipul de conversie, este posibilă următoarea clasificare:

-         conversia fototermică,

-         conversia fotomecanică,

-         conversia fotoelectrică,

-         conversia fotochimică.

In ceasta lucrare vom prezenta doua exemple relativ simple si deosebit de  eficiente, de conversie fototermica directa si  mecanica ,cu ajutorul asa numitului efect de horn.

În cazul conversiei fototermice, adică a termoconversiei directe a energiei solare, se obţine căldură înmagazinată în apă, abur, aer cald, alte medii (lichide, gazoase sau solide). Căldura astfel obţinută poate fi folosită direct sau convertită în energie electrică, prin centrale termoelectrice sau prin efect termoionic, poate fi folosită prin transformări termochimice sau poate fi stocată în diverse medii solide sau lichide.

Domeniile de utilizare ale energiei obţinute prin termoconversie directă se pot clasifica astfel:

 

Industrial	Casnic	Energetic
Apă, abur, aer, încălzite pentru utilizări tehnologice	Climatizare de vară şi iarnă, apă caldă menajeră, stocare în medii diverse	Energie electrică prin efect termoionic, centrale termoelectrice, pile de combustie

 

Conversia fotomecanică se referă la echiparea navelor cosmice destinate călătoriilor lungi, interplanetare, cu aşa zisele „pânze solare”, la care, datorită interacţiei între fotoni şi mari suprafeţe reflectante, desfăşurate după ce nava a ajuns în „vidul cosmic”, se produce propulsarea prin impulsul cedat de fotoni la interacţie.

Conversia fotoelectrică directă se poate realiza folosind proprietăţile materialelor semiconductoare din care se confecţionează pilele fotovoltaice. Problema a fost complet rezolvată la nivelul sateliţilor şi al navelor cosmice, dar preţurile, pentru utilizările curente, sunt încă prohibitive.

Conversia fotochimică priveşte obţinerea pilelor de combustie, precum şi utilizările indirecte, prin intermediul plantelor (fotosinteza) sau a transformării produselor de dejecţie animalieră.

După domeniul de utilizare avem o clasificare generală:

Utilizări industriale şi în agricultură	directe	- cuptoare solare   - uscătorii solare - încălzitoare solare - distilerii solare - desalinizarea apei de mare
	indirecte	- transformarea în energie mecanică   - transformarea în energie electrică
Utilizări casnice	- climatizare de iarnă şi vară   - apă caldă menajeră - frigidere solare - sobe de gătit solare - pile solare
Utilizări cosmice	- nave cu pânze solare

Utilizările actuale şi de perspectivă ale energiei solare pornesc de la două aspecte contradictorii, generate de calităţile şi de defectele acestei forme de energie primară: calităţi – gratuită, nelimitată, nepoluată, independentă de alţi parteneri – şi defecte – dispersă, discontinuă şi capricioasă, necesitând importante modificări tehnologice, adică investiţii cu durată de amortizare lungă.

Un alt aspect se referă la utilizarea energiei solare în combinaţie cu alte forme de producere a energiei, de exemplu cu obţinerea biogazului din biomasă, îmbinarea energiei solare cu energia hidraulică, cu energia eoliană, cu energia termoelectrică clasică.

Nu este permis să se scape din vedere o altă faţetă a problemei şi anume, stocarea energiei, întrucât, cu rare excepţii, necesităţile cele mai mari de energie nu coincid temporal cu intervalul când ea poate fi obţinută prin captarea energiei solare.

Stocarea nu este însă o problemă rezolvată, deşi marile grupe de cercetare din diverse ţări au dezvoltat unele sisteme, începând cu stocarea căldurii în medii lichide sau solide, stocarea sub formă de energie mecanică în volanţi de mari dimensiuni, stocarea chimică, stocarea hidraulică ş.a.

Este de remarcat că în actualul complex de împrejurări, utilizările posibile sunt mult mai variate, depinzând de inventivitate, de spiritul tehnic al utilizatorilor, de cei care câştigă cursa în această întrecere a obţinerii de energie.

Soluţii definitive şi de mare randament nu sunt de aşteptat să apară decât după 1990, mai sigur în jurul anului 2000, dar până atunci orice economie de combustibili clasici, orice utilizare de forme alternative de energie înseamnă un răgaz dat omenirii pentru a ajunge să-şi reorganizeze şi readapteze economia la noua situaţie creată.

Dispozitive de captare a energiei solare

Panourile solare

    Fluidul colector care trece prin canalele panoului solar are temperatura crescută datorita transferului de caldura. Energia transferata fluidului purtator este numita eficienta colectoare instantanee. Panourile solare au in general una sau mai multe straturi transparente pentru a minimaliza pierderile de caldura si pentru a putea obtine o eficienta cat mai mare. In general, sunt capabile sa incalzeasca lichidul colector pana la 82°C cu un randament cuprins intre 40 şi 80%.

    Aceste panouri solare au fost folosite eficient pentru incalzirea apei si a locuintelor. Acestea inlocuiesc acoperisurile locuintelor. In emisfera nordica, ele sunt orientate spre sud, in timp ce in emisfera sudica sunt orientate spre nord. Unghiul optim la care sunt montate panourile depinde de latitudinea la care se găseste instalatia respectiva. In general, pentru dispozitivele folosite tot anul, panourile sunt inclinate la un unghi egal cu latitudinea la care se aduna sau se scad 15° si sunt orientate spre sud respectiv nord.

    In plus, panourile solare folosite la incalzirea apei sau a locuintelor prezinta pompe, senzori de temperatura, controllere automate care activeaza pompele si dispozitivul de stocare a energiei. Aerul sau chiar un lichid pot fi utilizate ca fluide in sistemul de incalzire solara si un acumulator sau un rezervor cu apa, bine izolate, sunt folosite de obicei ca medii de stocare a caldurii. Captatoare de energie

          Pentru aplicatii cum sunt aerul conditionat, centrale de energie si numeroase cereri de caldura, panourile solare nu pot furniza fluide colectoare la temperaturi suficient de mari pentru a fi eficiente. Ele pot fi folosite ca dispozitive de incalzire in prima faza, dupa care temperatura fluidului este apoi crescuta prin mijloace conventionale de incălzire. Alternativ, pot fi folosite colectoare mai complexe si mai scumpe. Acestea sunt dispozitivele care reflecta si focalizează razele solare incidente intr-o zona mica de captare. Ca rezultat al acestei concentrari, intensitatea energiei solare este marita si temperatura care poate fi atinsa poate ajunge la cateva sute sau chiar cateva mii de grade Celsius. Aceasta captatoare trebuie sa se miste  dupa cum se misca soarele, pentru a functiona eficient si dispozitivele utilizate se numesc heliostate.

Celule  fotovoltaice

    Celulele solare facute din cristale de silicon, arsenicat de galiu si alte materiale semiconductoare, transforma direct radiatia solara in electricitate. Prin conectarea  unui numar mare de celule fotovoltaice, costul electricitatii fotovoltaice a fost redus la 30 de centi/KWh, adica de doua ori mai mare decat rata pe care orasele mari din Statele Unite  o plateau pentru electricitate în 1989.

                   Aceste dispozitive stau la baza unor aplicatii care variaza de la sisteme simple şi pana la sistemele cele mai  complexe.Exista dispozitive solare utilizate pentru incalzirea, racirea si iluminarea cladirilor. O parte dintre acestea au la baza designul arhitectural, care exploateaza resursele solare in scopul încalzirii sau racirii constructiilor. Ele folosesc insasi cladirea – peretii, acoperisurile,  ferestrele – pentru a capta, depozita si distribui energia solara.

Racirea pasiva  este un mijloc care asigura confortul in lunile calduroase. Se utilizeaza elemente ale cladirii pentru a reduce transferul de caldura prin acoperis, pereti si pentru a ventila si racori spatiile interioare. Răcirea solara poate fi obtinută folosind energia solara ca o sursa de caldura intr-un circuit de racire.

Celulele fotovoltaice reprezinta o solutie tentanta pentru alimentarea cu energie electrica a unor amplasamente izolate.

Pe plan international s-au făcut si se fac studii si cercetari prin care se urmareste realizarea unei armonii intre constructie si mediul ambiant si, de asemenea, se urmareste realizarea unor constructii ecologice. Se pot da ca exemple in acest sens Programul casei verzi, in Marea Britanie; Locuinta in armonie cu mediul sau Ecocity, in Japonia;Planul verde, in Canada; Ecologia şi constructia, in Franta.

Sectorul de constructii – si in special cel de locuinte – este un mare consumator de energie, din care doua treimi sunt folosite pentru incalzire, ventilare, climatizare si apa calda de consum si o treime este folosita pentru iluminat, racire, aparate casnice, etc.

In majoritatea cazurilor instalatiile ce folosesc energia solara asigura confortul termic in proportie de 70-75%, fara periclita mediul ambiant.

ENERGIA SOLARĂ

Energia solară este energia radiantă produsă în Soare ca rezultat al reacţiilor de fuziune nucleară transmisă pe Pământ prin spaţiu în cuante de energie numite fotoni, care interacţionează cu atmosfera şi suprafaţa Pământului. Intensitatea radiaţiei solare la marginea exterioară a atmosferei, când Pământul se află la distanţa medie de Soare, este numită constantă solară, a cărei valoare este de 1,37 · 106 ergs/sec/cm² sau aproximativ 2 cal/min/cm². Cu toate acestea, intensitatea nu este constantă; ea variază cu aproximativ 0,2 procente în 30 de ani. Intensitatea energiei solare la suprafaţa Pământului este mai mică decât constanta solară, datorită absorbţiei şi difracţiei energiei solare, când fotonii interacţionează cu atmosfera.

Intensitatea energiei solare în orice punct de pe Pământ depinde într-un mod complicat, dar previzibil, de ziua anului, de oră, de latitudinea punctului. Chiar mai mult, cantitatea de energie solară care poate fi absorbită depinde de orientarea obiectului ce o absoarbe.

Absorbţia naturală a energiei solare are loc în atmosferă, în oceane şi în plante. Interacţiunea dintre energia solară, oceane şi atmosferă, de exemplu, produce vânt, care de secole a fost folosit pentru morile de vânt. Utilizările moderne ale energiei eoliene presupun maşini puternice, uşoare, cu design aerodinamic, rezistente la orice condiţii meteo, care ataşate la generatoare produc electricitate pentru uz local, specializat sau ca parte a unei reţele de distribuţie locală sau regională.

 Aproximativ 30% din energia solară care ajunge la marginea atmosferei este consumată în circuitul hidrologic, care produce ploi şi energia potenţială a apei din izvoarele de munte şi râuri. Puterea produsă de aceste ape curgătoare când trec prin turbinele moderne este numită energie hidroelectrică. Prin procesul de fotosinteză, energia solară contribuie la creşterea biomasei, care poate fi folosită drept combustibil incluzând lemnul şi combustibilele fosile ce s-au format din plantele de mult dispărute. Combustibili ca alcoolul sau metanul pot fi, de asemenea, extrase din biomasă.

De asemenea, oceanele reprezintă o formă naturală de absorbţie a energiei. Ca rezultat al absorbţiei energiei solare în oceane şi curenţi oceanici, temperatura variază cu câteva grade. În anumite locuri, aceste variaţii verticale se apropie de 20°C pe o distanţă de câteva sute de metri. Când mase mari de apă au temperaturi diferite, principiile termodinamice prevăd că un circuit de generare a energiei poate fi creat prin luarea de energie de la masa cu temperatură mai mare şi transferând o cantitate mai mică de energie celei cu temperatură mai mică. Diferenţa între aceste două energii calorice se manifestă ca energie mecanică, putând fi legată la un generator pentru a produce electricitate.

 Captarea directă a energiei solare presupune mijloace artificiale, numite colectori solari, care sunt proiectate să capteze energia, uneori prin focalizarea directă a razelor solare. Energia, odată captată, este folosită în procese termice, fotoelectrice sau fotovoltaice. În procesele termice, energia solară este folosită pentru a încălzi un gaz sau un lichid, care apoi este înmagazinat sau distribuit. În procesele fotovoltaice, energia solară este transformată direct în energie electrică, fără  a folosi dispozitive mecanice intermediare. În procesele fotoelectrice, sunt folosite oglinzile sau lentilele care captează razele solare într-un receptor, unde căldura solară este transferată într-un fluid care pune în funcţiune un sistem de conversie a energiei electrice convenţionale.