Energie Solara
________________________________________
Energia solara se refera la o sursa de energie inepuizabila care este direct produsa prin lumina si radiatia solara. Aceasta poate fi folosita sa:
-genereze caldura prin panourile solare, folosita la prepararea de apa calda menajera, incalzirea de piscine sau aport la sistemul de incalzire.
-genereze electricitate prin celule solare (fotovoltaice)
Nu exista nici un dezavantaj, deoarece instalatiile solare aduc beneficii din toate punctele de vedere. Instalatiile termice ajuta la economisirea gazului metan, in proportie de circa 75% pe an.
Spre deosebire de panourile solare fotovoltaice panourile solare termice sunt instalatii ce capteaza energia continuta in razele solare si o transforma in energie termica. Deoarece aproape intreg spectrul radiatiei solare este utilizat pentru producerea de energie termica, randamentul acestor panouri este ridicat fiind in jur de 60%-75% raportat la energia razelor solare incidente.



Radiatie Solara
________________________________________
Radiatia solara este radiatia electromagnetica emisa de Soare avand lungimi de unda din intregul spectru al undelor electromagnetice.
Trecand prin atmosfera Pamantului, o parte a radiatiei solare este absorbita, incalzind aerul, o alta parte este imprastiata de moleculele aerului, vaporii de apa, pulberile din atmosfera (constituind radiatia solara difuza), dar cea mai mare parte ajunge pe suprafata Pamantului (constituind radiatia solara directa).
Spectrul si intensitatea radiatiei solare difuze depind de natura particulelor intalnite. Cand atmosfera este curata sunt imprastiate indeosebi radiatiile cu lungimi de unda mici, ceea ce explica albastrul cerului.
Intensitatea radiatiei solare directe depinde de starea atmosferei si de pozitia pe glob, avand variatii zilnice si anuale in functie de miscarea globului terestru, aceasta fiind cauza modificarilor de temperatura de la zi la noapte si de la un anotimp la altul.
Nivelul de insolatie, reprezinta cantitatea de energie solara care patrunde in atmosfera si ajunge pe suprafata pamantului. Aceasta cantitate de energie solara variaza in functie de latitudine, altitudine si perioada a anului. Nivelul de insolatie este exprimat ca media zilnica / lunara / anuala in KWh / m2. Pentru Romania este prezentata in harta de insorire alaturata.



Istoric
________________________________________
Ideea utilizarii efectului termic al radiatiei solare este veche. inca din antichitate Archimede a incendiat flota romana concentrand razele solare cu ajutorul oglinzilor (legenda?).
in secolul al XVIII-lea naturalistul Horace-Benedict de Saussure a construit precursorul panoului solar de azi, o cutie simpla de lemn, cu interiorul vopsit in negru si acoperita cu sticla. Cu acest prim panou solar s-a atins o temperatura de 87 grade C.
La mijlocul secolului al XIX-lea francezul Augustin Mouchot a dezvoltat panoul lui Saussure adaugandu-i oglinzi concave, iar in anul 1878 la expozitia mondiala din Paris a expus o masina cu aburi actionata cu energie solara si a facut propunere utilizarii acesteia pentru generarea de electricitate.


Principiu de functionare
________________________________________
Din punct de vedere functional, componenta principala a panoului solar este elementul absorbant care transforma energia razelor solare in energie termica si o cedeaza unui agent termic (apa, antigel). Cu ajutorul acestui agent termic, energia este preluata de la panou si este fie stocata, fie utilizata direct (ex. apa calda menajera).
Pentru a reduce pierderile termice inevitabile, este nevoie de o separare termica a elementului absorbant de mediul inconjurator. in functie de tehnica utilizata in acest scop deosebim:
-panouri ce utilizeaza materiale izolatoare obisnuite, vata minerala
-panouri in care izolarea termica se realizeaza cu ajutorul vidu



Panouri Solare termice plate
________________________________________
In principiu, un panou solar are o carcasa metalica de forma dreptunghiulara in care se afla montate celelalte elemente. Printr-un geam de sticla, razele solare cad pe o suprafata care absoarbe aproape intregul domeniu spectral al acestora. Energia calorica rezultata nu se pierde, panoul fiind izolat termic in toate partile. Caldura de convectie spre exterior este linitata de unul sau mai multe geamuri. La panourile cu vacuum, aceasta este aproape in intregime eliminata. Caldura de radiatie, datorata temperaturii proprii, este deasemenea impiedicata de geamul de sticla care este opac pentru lungimile de unda mai mari. Aceasta caldura este retinuta in interiorul panoului, echilibrul termic conducand la o temperatura mai inalta decat in situatia fara geam. Acest efect este cunoscut sub numele de efect de sera. La panourile solare moderne ca cele oferite prin Green Instal, se utilizeaza sticla speciala, cu un continut cat mai mic posibil de fier si cu o rezistenta marita la grindina si incarcare cu zapada.



Elementul absorbant
________________________________________
Elementul absorbant, mai ales la panourile cu vid, poate prezenta o selectivitate fata de lungimea de unda, astfel incat, pe de o parte, sa absoarba o gama cat mai larga de radiatie solara si, pe de alta parte, sa aiba o emisie cat mai redusa in domeniul de infrarosu apropiat, pentru a reduce emisia de caldura Elementul absorbant cedeaza caldura agentului termic ce curge prin conductele de cupru atasate acestuia. Agentul termic transporta energia calorica la utilizator sau la un recipient de stocare. Unele instalatii solare au circuitul agentului termic deschis, ceea ce inseamna ca prin conductele panoului circula chiar apa necesara utilizatorului, cum este cazul in principal al instalatiilor functionand pe principiul termosifonului. in regiunile cu pericol de inghet mai mare, se apeleaza totusi de regula la circuite separate. Circuitul primar, cel al panoului contine un lichid rezistent la inghet (antigel). Din circuitul primar caldura este transferata prin intermediul unui schimbator de caldura (boiler monovalent sau bivalent) apei din circutul secundar, cel al utilizatorulu


Panouri Solare termice cu tuburi vidate
________________________________________
O constructie speciala prezinta panourile solare cu tuburi vidate. Ele se compun din tuburi paralele in spatele carora se afla reflectoare pentru concentrarea radiatiai solare ( CPC adica Concentrator Parabolic Complex). Tuburile vidate se compun din doua tuburi de sticla concentrice intre care este vid. Tubul din interior este inconjurat de o suprafata absorbanta de care este atasat un tub de cupru prin care circula un agent termic. Vidul dintre tuburi reduce la minimum pierderile de caldura prin conventie si conductie, pemitind obtinerea de performante superioare(randament si temperaturi mai mari). Datorita temperaturilor mai mari instalatia de incalzire poate necesita elemente speciale pentru eliminarea pericolului supraincalzirii. Astfel de panouri sunt mai eficiente in zonele cu temperatura moderata, utilizarea lor in zone calde justificandu-se doar in instalatii tehnice unde este nevoie de temperaturi mai mari. Un alt avantaj il reprezinta faptul ca suprafata absorbanta fiind mereu perpendiculara pe directia razelor solare, energia absorbita este aproape constanta in cursul zilei.



Panouri Solare termice cu tuburi vidate
________________________________________
O constructie speciala prezinta panourile solare cu tuburi vidate. Ele se compun din tuburi paralele in spatele carora se afla reflectoare pentru concentrarea radiatiai solare ( CPC adica Concentrator Parabolic Complex). Tuburile vidate se compun din doua tuburi de sticla concentrice intre care este vid. Tubul din interior este inconjurat de o suprafata absorbanta de care este atasat un tub de cupru prin care circula un agent termic. Vidul dintre tuburi reduce la minimum pierderile de caldura prin conventie si conductie, pemitind obtinerea de performante superioare(randament si temperaturi mai mari). Datorita temperaturilor mai mari instalatia de incalzire poate necesita elemente speciale pentru eliminarea pericolului supraincalzirii. Astfel de panouri sunt mai eficiente in zonele cu temperatura moderata, utilizarea lor in zone calde justificandu-se doar in instalatii tehnice unde este nevoie de temperaturi mai mari. Un alt avantaj il reprezinta faptul ca suprafata absorbanta fiind mereu perpendiculara pe directia razelor solare, energia absorbita este aproape constanta in cursul zilei.
Elementul absorbant
________________________________________
Elementul absorbant trebuie sa capteze cat mai bine radiatia solara, atat cea directa cat si cea difuza, si sa o transforme in caldura, in acelasi timp caldura cedata sub forma de radiatie sa fie cat se poate de mica. in termini tehnici aceasta inseamna ca trebuie sa se comporte selectiv fata de lungimile de unda corespunzatoare celor doua procese. Pentru a reduce la minimum pierderile de energie, se va acoperi partea absorbanta cu un strat foarte selectiv. Astfel se pot obtine coeficienti de absorbtie de 94% in banda de 0,4 ... 0,8 µm lungime de unda si coeficienti de emisie de 6% pentru lungimea de unda de 7,5 µm corepunzatoare radiatiei proprii a materialului absorbant. Actualmente cel mai extins procedeu este cel de depunere in atmosfera de gaz inert a unui strat de titan de culoare albastra (procedeul PVD), care cu toate ca in comparatie cu negrul din cazul acoperirii cu crom are un coeficient de absorbtie mai mic, prezinta o emisie mult mai slaba si ca atare un randament total mai mare. Teoretic se pot obtine si alte culori ale stratului de acoperire, care insa nu au acelasi randament.
Cele mai cunoscute si frecvente utilizari ale panourilor solare termice este in prepararea apei calde menajere. La montare corespunzatoare a panourilor si a rezervorului,in Europa Centrala se poate asigura apa necesara pentru spalat si baie pe intreg pe o perioada de cca o jumatate de an (sezonul de vara). Teoretic se poate asigura caldura necesara consumului casnic pe parcursul intregului an, dar in acest caz este nevoie de o suprafata mai mare acoperita cu panouri, rezultand un exces de apa calda pe perioada verii. La o astfel de supradimensionare, randamentul investitiei semnificativ mai mari va fi redus si nu va fi compensat de economia de combustibili fosili(gaz, pacura, lemn, etc.) sau electricitate devenind nerentabil. Panouri dimensionate economic, pot inlocui sau completa sursele de energie termica intr-un procent suficient de mare contributia la prepararea apei calde variind intre 30% si 100% raportat la un an intreg.
Pentru a dispune de apa calda suficienta si in zilele ploioase panourilor solare li se ataseaza din constructie un rezervor special de apa calda cu schimbator de caldura care in functie de numarul de membri de familie poate avea o capacitate de 100-500L. Pentru cladirile mai mari (blocuri, spitale, hoteluri, etc.), care datorita marimii au o utilizarii aproape continua, putand avea un termen de amortizare mai redus, se contruiesc rezervoare de stocare a caldurii industriale dimensionate corespunzator consumului.


Considerente economice
________________________________________
-Panourile solare transforma energia radiatiei solare in caldura atunci cand aceasta cade pe suprafata de absorbtie
-Pentru a obtine o temperatura de 40-60 grade C in rezervor, este necesar ca in panou sa se atinga cel putin 65 grade C. Daca panoul solar este montat in circuit doar pentru a preincalzi apa din rezervor, randamentul va fi mai mare deoarece nivelele de temperatura pot fi mai mici.
-Izolarea termica impiedica schimbul de caldura intre doua medii.
-Scopul si locul instalarii sunt importante din punct de vedere al gradului de exploatare, al eficientei in exploatare si ca urmare al economicitatii instalatiei.
Cele de mai sus au o greutate considerabila in analiza economicitatii utilizarii panourilor solare termice unde intrebarea de baza se refera la recuperarea investitiei. Tendinta este de a utiliza capacitatea panourilor la maximum fara perioade de mers in gol.
Pentru prepararea apei calde menajere de exemplu, este nevoie sa se cunoasca nevoia zilnica de apa calda. in acest caz este bine ca instalatia sa se dimensioneze la 70% din necesarul de energie din cauza diferentelor de capacitate in functie de anotimp. Daca se dimensioneaza la o capacitate de 100% din energia necesitata iarna, in vara vom avea un exces de apa calda care nu se poate utiliza, deci o suprafata de panou neutilizata in care s-a investit. Daca se dimensioneaza rezervorul astfel incat sa stocheze toata energia calorica produsa, apar pierderile in timp datorita izolatiei imperfecte a acestuia. Rezulta ca atat din punct de vedere economic cat si ecologic, este rational sa se apeleze la un sistem hybrid care combina panourile solare cu sisteme clasice de incalzire.
Pentru o dimensionare corecta a instalatiei dumneavoastra folositi pachetele preformate sau cereti parerea specialistilor de la Green Instal.