Wikipedista:Martin Budeš/Pískoviště

Solární elektrárna

Solární elektrárna je zařízení, které přeměňuje sluneční záření na elektrickou energii. Existují dva hlavní typy solárních elektráren: fotovoltaické (PV) a koncentrační solární elektrárny (CSP).

Fotovoltaické elektrárny (PV)

Fotovoltaické elektrárny využívají fotovoltaické články, které přeměňují sluneční světlo přímo na elektrickou energii. Tyto články jsou vyrobeny z polovodičových materiálů, nejčastěji křemíku. Když na ně dopadá sluneční světlo, generují elektrický proud. Fotovoltaické panely mohou být instalovány na střechách budov, v polích nebo na speciálních konstrukcích.

Výhody:

• Přímá přeměna sluneční energie na elektrickou
• Nízké provozní náklady
• Možnost instalace na různých místech, včetně městských oblastí

Nevýhody:

• Vysoké počáteční investice
• Závislost na intenzitě slunečního záření a denní době
• Potřeba velkých ploch pro instalaci ve velkém měřítku

Koncentrační solární elektrárny (CSP)

Koncentrační solární elektrárny využívají zrcadla nebo čočky k soustředění slunečního záření na malé plochy, kde se vytváří vysoká teplota. Tato teplota se pak využívá k výrobě páry, která pohání turbíny generující elektřinu. Existuje několik typů CSP systémů, včetně parabolických koryt, solárních věží a Fresnelových reflektorů.

Výhody:

• Vysoká účinnost při přeměně sluneční energie na tepelnou
• Možnost skladování tepla pro výrobu elektřiny i po západu slunce

Nevýhody:

• Vyšší technická složitost a náklady na údržbu
• Potřeba přímého slunečního záření, což omezuje umístění elektrárny na specifické geografické oblasti

Ekologický dopad

Solární elektrárny představují významný přínos pro snižování emisí skleníkových plynů a závislosti na fosilních palivech. Výroba solárních panelů a jejich likvidace však může mít environmentální dopady, které je třeba pečlivě řídit.

Vývoj a budoucnost

Technologie solárních elektráren se neustále vyvíjí. Zlepšují se účinnosti fotovoltaických článků, snižují se náklady na výrobu a zvyšuje se životnost systémů. Budoucnost solární energie vypadá slibně, zvláště s rostoucím tlakem na obnovitelné zdroje energie a udržitelný rozvoj.

Závěr

Solární elektrárny jsou klíčovou součástí přechodu na čisté a obnovitelné zdroje energie. Ať už prostřednictvím fotovoltaických systémů nebo koncentrační solární technologie, sluneční energie nabízí udržitelnou a ekologickou alternativu k tradičním fosilním palivům.

Klíčové komponenty solárních elektráren

1. Fotovoltaické panely (pro PV systémy): Sestávají z jednotlivých PV článků, které přeměňují sluneční světlo na elektrickou energii.
2. Střídače: Převádějí stejnosměrný proud (DC) z PV panelů na střídavý proud (AC) vhodný pro běžné použití.
3. Soustřeďovací zařízení (pro CSP systémy): Zrcadla nebo čočky, které soustředí sluneční záření.
4. Přijímače tepla (pro CSP systémy): Absorbují koncentrované světlo a ohřívají pracovní tekutinu.
5. Tepelné nádrže (pro CSP systémy): Skladují teplo pro pozdější využití.

Fotovoltaická elektrárna (PV)

Fotovoltaické panely přeměňují světlo ze slunce přímo na elektřinu pomocí malých zařízení zvaných fotovoltaické články. Podívejme se na to podrobněji.

1. Sluneční světlo a fotony: Světlo ze slunce se skládá z malých částic zvaných fotony.
2. Fotovoltaické články: Každý článek je vyroben z materiálu, který dokáže zachytit fotony a přeměnit jejich energii na elektrony (částice elektřiny).
3. Uvolnění elektronů: Když fotony dopadnou na fotovoltaický článek, dodají elektronům energii. Tyto elektrony se uvolní a začnou se pohybovat.
4. Elektrický proud: Pohyb elektronů vytváří elektrický proud, což je tok elektrické energie.
5. Spojení článků: V solárním panelu je mnoho fotovoltaických článků spojeno dohromady, což zvyšuje množství vyrobené elektřiny.
6. Střídač: Elektrický proud z fotovoltaických panelů je stejnosměrný (DC). Pro použití v našich domácnostech se musí převést na střídavý proud (AC) pomocí zařízení zvaného střídač.

Koncentrační solární elektrárna (CSP)

Koncentrační solární elektrárny využívají zrcadla nebo čočky k soustředění slunečního světla na jedno místo, kde se vytváří velké množství tepla.

1. Soustředění světla: Zrcadla nebo čočky soustředí sluneční světlo na malou plochu, což vytváří vysokou teplotu.
2. Tepelná energie: Teplo ze soustředěného světla ohřívá kapalinu, která je uvnitř solární elektrárny. Může to být speciální olej nebo sůl, která se při vysoké teplotě roztaví.
3. Výroba páry: Ohřátá kapalina vytváří páru, která pohání turbínu.
4. Turbína a generátor: Turbína je připojena k elektrickému generátoru. Když se turbína otáčí, generátor vyrábí elektřinu.

Základní pojmy

1. Fotony: Částice světla ze slunce, které nesou energii.
2. Elektrony: Malé částice, které nesou elektrický náboj. Pohyb elektronů vytváří elektrický proud.
3. Elektrický proud: Tok elektrické energie, který můžeme využít k napájení spotřebičů.

Proč je solární energie dobrá?

• Obnovitelná: Slunce svítí každý den, takže solární energie nikdy nedojde.
• Čistá: Solární energie nevytváří žádné znečištění, takže je šetrná k životnímu prostředí.
• Tichá: Solární panely nevydávají žádný hluk při výrobě elektřiny.

Solární elektrárny jsou skvělý způsob, jak využít energii ze slunce a přeměnit ji na elektřinu, kterou můžeme využít v našich domovech, školách a na mnoha dalších místech. Solární elektrárna se skládá z několika hlavních částí, které společně přeměňují sluneční energii na elektrickou energii. Tyto komponenty závisí na typu solární elektrárny – fotovoltaické (PV) nebo koncentrační solární elektrárny (CSP). Zaměříme se především na fotovoltaickou elektrárnu, která je častější.

Fotovoltaická elektrárna (PV)

1. Solární panely: Nejviditelnější část, kterou tvoří mnoho fotovoltaických článků spojených dohromady. Panely přeměňují sluneční světlo na stejnosměrný elektrický proud (DC).
2. Střídač (invertor): Převádí stejnosměrný proud (DC) z panelů na střídavý proud (AC), který lze použít v domácnostech nebo dodat do elektrické sítě.
3. Montážní konstrukce: Zajišťuje pevné uchycení solárních panelů. Může být umístěna na střeše budovy nebo na zemi.
4. Kabeláž: Spojuje všechny části systému a přenáší elektrický proud z panelů do střídače a dále do elektrické sítě nebo bateriového úložiště.
5. Měřič energie: Měří množství vyrobené elektrické energie. Pokud je solární elektrárna připojena k elektrické síti, měří také množství energie, které je dodáváno do sítě.
6. Bateriové úložiště (volitelné): Umožňuje uchovávat přebytečnou energii pro použití v době, kdy slunce nesvítí, například v noci nebo během oblačných dnů.
7. Ochranné a bezpečnostní prvky: Zahrnují různé pojistky, přepěťové ochrany a další zařízení, která chrání celý systém před poškozením a zajišťují bezpečný provoz.

Koncentrační solární elektrárna (CSP)

1. Soustřeďovací zařízení: Zrcadla nebo čočky, které soustředí sluneční záření na malou plochu.
2. Přijímač tepla: Absorbuje koncentrované sluneční záření a přeměňuje jej na teplo.
3. Tepelný výměník: Přenáší teplo na pracovní kapalinu, která je obvykle speciální olej nebo roztavená sůl.
4. Parní turbína: Pracovní kapalina vytváří páru, která pohání turbínu.
5. Elektrický generátor: Turbína je spojena s generátorem, který přeměňuje mechanickou energii na elektrickou.
6. Systémy skladování tepla (volitelné): Uchovávají přebytečné teplo pro pozdější použití, což umožňuje výrobu elektřiny i po západu slunce.
7. Kondenzátor a chladicí systém: Ochlazuje páru zpět na kapalinu, která se pak může znovu ohřát.

Shrnutí

Fotovoltaická elektrárna se skládá z solárních panelů, střídače, montážní konstrukce, kabeláže, měřiče energie, bateriového úložiště (volitelného) a ochranných prvků. Koncentrační solární elektrárna zahrnuje soustřeďovací zařízení, přijímač tepla, tepelný výměník, parní turbínu, elektrický generátor, systémy skladování tepla (volitelné) a chladicí systém. Každá z těchto součástí hraje klíčovou roli ve výrobě a využití solární energie.