Svjetski dan očuvanja energije – što znamo o Sunčevoj energiji?

Svjetski je dan očuvanja energije i obilježava se 5. ožujka kako bi se potaklo bolje shvaćanje i rješavanje problema neučinkovitog korištenja energije i razvila svijest kod ljudi o vrijednosti planete na kojoj živimo.

Učinkovito korištenje energije od interesa je za Republiku Hrvatsku i dio je naše energetske politike.

U cilju praćenja ušteda izrađen je Nacionalni program energetske učinkovitosti za razdoblje 2008.-2016. godine.

Sukladno EU standardima obvezna je izrada tri trogodišnja akcijska plana u tom periodu. Svaki akcijski plan se sastoji od izvješća o aktivnostima provedenim u prethodnom trogodišnjem razdoblju te predstavlja podlogu za izradu slijedećeg akcijskog plana.

Nacionalni okvirni cilj ušteda za 2016. godinu iznosi 19,77 PJ, a prvi međucilj postavljen za 2010. godinu iznosi 6,59 PJ. Na temelju statistika i analiza utvrđeno je da su u 2010. godini ostvarene uštede od 6,43 PJ čime je cilj gotovo ostvaren.

Stoga su poduzete dodatne aktivnosti kako kroz usklađivanje energetskog zakonodavstva s odrednicama najnovije direktive o energetskoj učinkovitosti tako i kroz jačanje institucionalnih kapaciteta.

Akcijskim planom su uključene i mjere obnovljivih izvora energije – povećanja uporabe Sunčeve energije, dizalica topline, biomase, elektro mobilnosti, čime će se doprinijeti ostvarenju ciljeva povećanja udjela obnovljivih izvora energije u 2020. godini od 20 % u ukupnoj potrošnji energije.

Također su izraženi napori u sektoru prometa u kojem se predviđa provođenje mjera usmjerenih poticanju javnog prijevoza u putničkom prometu te željeznice u teretnom prometu kao i promocija električnih osobnih automobila.

Kao pojedinci možemo ekološki djelovati i osvijestiti svoju najbližu okolinu, štednjom vode, papira, električne energije. Preporučuje se reciklirati i rabiti reciklirane proizvode.

Mali kućanski uređaji mogu trošiti dosta električne energije, stoga je poželjna kupnja uređaja A ili A+ klase, no i kod tih uređaja prilikom kupnje potrebno je pozorno proučiti oznaku energetske učinkovitosti. Rabite platnene vrećice, zasadite stablo, jedite organski uzgojenu i sezonsku hranu.

Kupnjom lokalnog sezonskog povrća tijekom jedne godine možemo uštedjeti 59 kg CO2.

Što više hodajmo, vozimo bicikl, služimo se javnim prijevozom, informirajmo se o obnovljivim izvorima energije, koji su skuplji, ali dugoročno isplativiji.

Današnji industrijski razvoj zahtijeva istraživanja novih izvora energije, a Sunčeva energija nameće se kao potencijalni i gotovo besplatni izvor.

Sunce nam je najbliža zvijezda te, neposredno ili posredno, izvor gotovo sve raspoložive energije na Zemlji.

Iskorištavanje Sunčeve energije

Bez Sunčeve energije opstanak života na našem planetu nije moguć. Na različite načine rabimo Sunčevu energiju svakodnevno; primjerice, kad sušimo rublje.

Osim nuklearne energije, sva preostala energija na Zemlji potječe izravno ili neizravno od Sunca. Nejednoliko zagrijavanje Zemlje, mora i zračnih masa uzrokuje golema konvekcijska strujanja u atmosferi, pa nastaju vjetrovi. Morska voda Sunčevom se toplinom isparuje, zatim kondenzira u oborine, koje posredno daju energiju hidroelektranama.

Djelovanjem Sunčeve svjetlosti stvaraju se organske tvari u zelenim biljkama, koje tvore i izgrađuju biljni svijet, služe za hranu životinjama i čovjeku, a u obliku drva, treseta, ugljena, nafte i prirodnoga plina rabe se za dobivanje toplinske i drugih vrsta energije. Široke su i mogućnosti za izravno iskorištavanje Sunčeve energije, no one još nisu u potpunosti iskorištene.

Sunčane peći koncentriraju Sunčevu energiju apsorpcijom na načelu crnoga tijela ili uz pomoć sustava zrcala, a omogućuju postizanje vrlo visokih temperatura (do 7000 °C), teoretski do temperature vidljive površine Sunca. Svjetlosna energija Sunca može se izravno pretvoriti u električnu s pomoću fotočlanaka, odnosno Sunčanih baterija.

Takvo iskorištavanje Sunčeve energije otežano je zbog male iskoristivosti pri pretvorbi u električnu struju. Osim u fizikalnim svojstvima materijala, razlog je bio u malom interesu tijekom niza godina za fotoelektrične pojave koje bi se mogle primijeniti kao izvori energije.

Tako je npr. prvi silicijski fotočlanak imao u XIX. st. iskoristivost oko 3 %, kao i tadašnji parni stroj, međutim, iskoristivost je današnjih parnih turbina viša od 80 %, dok fotočlanci jedva dostižu do 20 %. Razvoj svemirskih istraživanja uvjetovao je i razvoj pogodnih izvora energije, a time i uređaja za pretvorbu Sunčeve energije u električnu.

Sunčevo zračenje skupa sa sekundarnim Sunčevim izvorima kao što su energija vjetra i energija valova, hidroenergija i biomasa zajedno čine većinu raspoložive obnovljive energije na Zemlji. Upotrebljava se samo neznatan dio raspoložive Sunčeve energije.

Sunčeva energija omogućuje proizvodnju pomoću toplinskih strojeva ili fotonaponski. Dio popisa primjene Sunca uključuje grijanje i hlađenje prostora u Sunčevoj gradnji, pitku vodu destilacijom i dezinfekcijom, rasvjetu, Sunčevu toplu vodu, toplinu za Sunčevo kuhanje, visokotemperaturnu industrijsku vodu.

Sunčeve tehnologije široko se karakteriziraju kao ili pasivna Sunčeva ili aktivna Sunčeva, ovisno o načinu prikupljanja, pretvaranja i raspoređivanja Sunčeve svjetlosti.

Aktivne Sunčeve tehnike uključuju primjenu fotonaponskih ploča i Sunčeva toplina kolektora (s električnom ili mehaničkom opremom) kako bi se Sunčeva svjetlost pretvorila u iskoristive proizvode.

Pasivne Sunčeve tehnike uključuju orijentaciju zgrada prema Suncu, odabir materijala s povoljnim svojstvima termalna masa ili svjetlosnim svojstvima raspršenja, te oblikovanjem prostora u kojima zrak prirodno kruži prirodno kruženje zraka.
Fotonaponski elementi temelj su za stvaranje održivog energetskog sustava.

Fotonaponski efekt počeo je 1839. godine promatrati Henri Becquerel i na početku dvadesetog stoljeća bio je predmetom mnogih istraživanja.

Jedina Nobelova nagrada koju je 1921. dobio Albert Einstein bila je za objašnjenje fotoelektričnog efekta. Godine 1954. Bell Labs u SAD-u predstavili su prvi fotonaponski članak koji je generirao upotrebljivu količinu električne energije, a do 1958. počelo je ugrađivanje u komercijalne aplikacije (osobito za svemirski program).

Fotonaponski sustavi služe za izravnu pretvorbu Sunčeve svjetlosti u električnu energiju kojom se osigurava rad određenog broja istosmjernih i/ili izmjeničnih trošila.

Imamo dva osnovna tipa fotonaponskih uređaja:
Fotonaponska (Sunčeva, solarna) ćelija – pasivan fotokemijski pretvarač jer je za gibanje određenih elektrona potreban vanjski izvor energije (električna energija ovisi o intenzitetu Sunčevog zračenja). Fotonaponska ćelija je poluvodički element koji se pravi od legure silicija (ili drugog poluvodiča);

Fotočlanak ili fotoelement – konstrukcija: zaporni sloj između poluvodičke elektrode malog izlaznog rada (selen, germanij, silicij) i metalne podloge. Fotoelement: na metalnoj elektrodi skupljaju se elektroni – negativni naboj, a na poluvodičkoj elektrodi nastaje pozitivni naboj pa nastaje razlika potencijala. U upotrebi imamo bakar-oksid na bakru, selen na željezu i silicij na željezu. Stupanj djelovanja fotoelementa je nizak (11-14 %).

Dvosjekli mač solarne energetike

Proizvodnja električne energije u solarnim elektranama ne izaziva štetne emisije ugljikova dioksida ni ostalih stakleničkih plinova, međutim proizvodnja fotonaponskih ćelija rafinacijom silicija industrijski je kompliciran postupak, koji uključuje korištenje znatnih količina toksičnih i kancerogenih spojeva, rezultira znatnom količinom otpada, a često je bez adekvatne kontrole, piše Večernji list.

Silicijev tetraklorid iznimno je toksičan spoj koji izaziva teške iritacija i opeklina na živom tkivu, a nepropisno zbrinut, izaziva povećanje kiselosti tla do te razine da ono postaje potpuno neupotrebljivo za uzgoj bilo kakvih biljaka ili drugih živih organizama.

Uz ploče koje sadrže silicij na tržištu postoje i solarne ploče s kadmijem. Kadmij je sistemski otrov koji se nakuplja u bubrezima i jetri. Iz inicijative znanstvenika i dijela pripadnika industrije Non Toxic Solar Alliance, upozoravaju da paneli na krovu ne predstavljaju opasnost za čovjeka, ali postavlja se pitanje što će se dogoditi za 20-30 godina kada stigne vrijeme za zamjenu postojećih panela.

Za dugoročnu održivost globalne solarne energetike potrebno je razviti univerzalni sustav zaštite okoliša u proizvodnji takve opreme, kao i kvalitetan sigurnosni sustav nadzora adekvatnog zbrinjavanja otpada proizašlog iz uporabe te tehnologije. Bez toga, solarna energetika ne će moći s pravom nositi status čiste energetike budućnosti.