Dragana D. Milosavljević Regionalni simpozijum “Položaj fizike u srednjim školama u regionu” 1 – 3. februar 2013. godine, Aleksinac

1. UNIVERZITЕТ U NIŠU
PRIRODNO – MATEMATIČKI FАКULTEТ
SAVREMENE MOGUĆNOSTI
KORIŠĆENJA SUNČEVOG
ZRAČENJA
Č
Dragana D Milosavljević
D.

2. STRUKTURA SUNCA

3. Spektralna distribucija intenziteta Sunčevog zračenja:
p j g j
а) zračenja crnog tela nа 5727°C, b) ekstraterestričnog
nа 5727°
Sunčevog zračenja, c) zračenja crnog tela nа 5357°C и
g zračenja,
j j g nа 5357°
d) terestričnog Sunčevog zračenja

4. • TOPLOTNA KONVERZIJA
SUNČEVOG ZRAČENJA
• FOTONAPONSKA KONVERZIJA
SUNČEVOG ZRAČENJA

5. TOPLOTNA KONVERZIJA SUNČEVOG
ZRAČENJA
• NISKOTEMPERATURNA
KONVERZIJA (T< 100°)
• SREDNJETEMPERATURNA
KONVERZIJA (100°<T<400°)
• VISOKOTEMPERATURNA
KONVERZIJA (400°<T<4000°)

6. NISKOTEMPERATURNA
KONVERZIJA
• KOLEKTORI SA VODOM
• KOLEKTORI SA VAZDUHOM

7. Solarni kolektor
sa apsorberom u
vidu rešetke
Poprečni presek
solarnog
kolektora iz
Nissala iz Niša

8. Termosifonski solarni sistem

10. Šematski
prikaz solarnog
ik l
sistema za
zagrevanjej
vode sa
prinudnom
i d
cirkulacijom

11. Solarni kolektori na privatnoj kući u
Zrenjaninu

12. Šematski prikaz solarnog kolektora sa
vazduhom

13. Vazdušni kolektori na privatnoj kući u Zrenjaninu

14. Solarni kolektori
u zrenjaninskoj bolnici
Dr Đorđe Jovanović
D Đ đ J ić
Solarni kolektori
na krovu
Doma učenika
Angelina Kojić-Gina
u Zrenjaninu

15. Solarni kolektori
u hotelu Tivat
Solarni kolektori
S l i k l kt i
u hotelu Ulcinj

16. SREDNJETEMPERATURNA
KONVERZIJA
• KOLEKTORI SA SFERNIM I
PARABOLIČNIM KONCENTRATORIMA
• VAKUUMSKI KOLEKTORI
• SOLARNE PEĆNICE
Ć

17. SFERNI KONCENTRATORI
PARABOLIČNI KONCENTRATORI

18. KOLEKTORI SA
VAKUUMSKIM CEVIMA

19. VISOKOTEMPERATURNA
KONVERZIJA
• SOLARNE PEĆI
• SOLARNE TERMOELEKTRANE

20. Šematski prikaz solarne peći

21. PARABOLIČNI
KONCENTRATOR
SOLARNE PEĆI Odeillo
Font - Romeu - Francuska

22. PRINCIP RADA SOLARNE TERMOELEKTRANE

23. Tipovi CSP U
termoelektrana Aktivne izgradnji
Cilindrično-parabolični
koncentratori
i 19 27
2
Solarni tornjevi
i i 4 2
Solarni tanjiri 1 2
Frenelovi reflektori 3 1

24. Solarne termoelektrane sa
cilindrično-paraboličnim koncentratorima
ili d ič b lič i k t t i
Šematski
Šematski prikaz solarne termoelektrane sa cilindrično-
cilindrično-
paraboličnim koncentratorima

25. Cilindrično-parabolični koncentratori
Cilindrično-

26. Solarne termoelektrane sa
paraboličnim tanjirima
Parabolični tanjiri sa Stirlingovim motorima

27. Solarne termoelektrane sa Frenelovim
reflektorima
fl kt i
Šematski prikaz solarne termoelektrane sa Frenelovim
reflektorima

28. Frenelovi reflektori sa prijemnikom sunčevog
f č
zračenja

29. HELIOSTATSKA POLJA SA
RAVNIM OGLEDALIMA

30. Solarna
termoelektrana
Jülich Solar
Tower
Tower
snage 1,5 MW
Pogled iz vazduha
na elektranu
Sierra Sun Tower
od 5 MW
u Lancaster-u, u
Kaliforniji

31. SOLARNA TERMOELEKTRANA SA HELIOSTATSKIM POLJEM
U BLIZINI SEVILJE U ŠPANIJI

32. SOLARNE TERMOELEKTRANE
Solarni tornjevi (s leva): PS10 od 11 MW, PS20 od 20 MW

33. FOTONAPONSKA KONVERZIJA
SUNČEVOG ZRAČENJA
Č Č
• SOLARNE ĆELIJE OD
MONOKRISTALNOG SILICIJUMA
• SOLARNE ĆELIJE OD
POLIKRISTALNOG SILICIJUMA
• SOLARNE ĆĆELIJE OD AMORFNOG
SILICIJUMA
• SOLARNE ĆELIJE OD DRUGIH
MATERIJALA

34. Solarna ćelija od
monokristalnog silicijuma
Solarni moduli sa solarnim
ćelijama od monokristalnog
silicijuma

35. Solarne ćelije od
polikristalnog silicijuma
S l
Solarni modul sa solarnim ć lij
i d l l i ćelijama
od polikristalnog silicijuma

36. Solarne ćelije od amorfnog silicijuma na
staklu i plastičnoj osnovi

37. CdTe solarna ćelija
solarna
CIS (CuInSe2) solarna ćelija
olarna

38. • Uporedni prikaz fizičkih karakteristika solarnih ćelija od monokristalnog
silicijuma, CdTe i CIS solarnih ćelija
Materijal Debljina Efikasnost Boja Karakteristike
Tamno plava,
T l Duga procedure
D d
c-Si crna sa sivim proizvodnje; potrebno
solarna 0,3 mm + 15 - 18% metalnim vafel testerisanje;
ćelija 3 mm kontaktima Najbolje ispitana solarna
staklo ćelija; najbolji odnos
najveća moć / površina.
Toksičnost telura i
CdTe 0,008 mm 6 - 9% Tamno njegove ograničene
solarna + 3 mm zelena,
zelena Crna prirodne rezerve; jeftina
ćelija staklo + 3 proizvodnja
mm staklo
CIS 0,003 mm Ograničene prirodne
solarna + 3 mm 7,5 - 9,5% Crna rezerve indijuma; jeftina
ćelija
j staklo p
proizvodnja
j

39. Uporedni prikaz spektralne osetljivosti solarnih ćelija od
monokristalnog silicijuma, amorfnog silicijuma, CdTe i CIS
solarnih ćelija

40. FOTONAPONSKI
SOLARNI
SISTEMI

41. Fotonaponski solarni sistem povezan sa
elektrodistributivnom mrežom

42. PRIMENA
SOLARNIH
ĆELIJA

43. Primena solarnih ćelija snage 20 kW za napajanje Skylab-a
Skylab-

44. Solarne ćelije na krovu zgrade u Vatikanu

45. Solarne ćelije na stadionu u Tajvanu

46. Dragulj Mumbaija

47. Kuća budućnosti – Mercury House One
napravljena u Italiji septembra 2009 godine

48. Solarna barka
Kompanija Sanyo je povodom 50 godina rada sagradila
Solarnu barku koja se sastoji od preko 5000 panela
ukupne snage
630 kW i godišnje daje 530 000 Wh električne energije

49. Poslovna zgrada u D h
P l d Dezhou, Ki i
Kini

50. Solarna zgrada

51. Solarna zgrada

52. Solarni krov

53. Poprečni presek solarnog prozora

54. Osnovna škola Ma Wan
u Hong Kongu

55. Solarni prozori škole MAN WAN
p
u Hong Kongu

56. Fotonaponski moduli na krovu kuće

57. Osnovna škola u Wolvercote-u u Engleskoj
Wolvercote-

58. Solarne ć
ćelije na poslovnoj zgradi

59. Solarne ćelije kao fasadni elementi

60. Solarno naselje u New Jersey-u
S l lj N Jersey-
J

61. Solarno naselje u Holandiji

62. Poslovne zgrade sa solarnim ćelijama u
Arizoni

63. Solarno naselje

65. Solarne ćelije na jednom zimskom rekreacionom
centru

66. Solarne ćelije
na istraživačkoj platformi na moru

67. Trke solarnih automobila,
automobila,
World S l Challenge,
W ld Solar Challenge,
Ch ll
održavaju se svake godine
j
od 1987. u Australiji
POBEDNIČKI AUTOMOBIL,
,
HONDA DREAM,
SOLARNA JAHTA IZ 1996. GODINE

68. Prvi solarni avion
Solar Challenger

69. SOLARNE ELEKTRANE
Šematski
Šematski prikaz solarne elektrane

70. VRSTE PV ELEKTRANA
ELEKTRANA
• U zavisnosti od klimatskih uslova
lokacije, u svetu se danas instaliraju
fiksne i rotacione (jednoosne ili
dvoosne) PV elektrane.
• Fiksne PV elektrane se instaliraju u
regionima sa kontinentalnom klimom
dok
d k se rotacione PV elektrane
t i l kt
instaliraju u oblastima sa tropskom
klimom.

71. FIKSNA PV ELEKTRANA
ELEKTRANA
• P d fiksnom PV elektranom podrazumeva se elektrana kod
Pod fik l kt d l kt k d
koje su solarni moduli, orijentisani prema jugu, postavljeni
na fiksne metalne nosače pod optimalnim uglom u odnosu
p p g
na horizontalnu ravan za datu geografsku lokaciju.

72. JEDNOOSNO ROTACIONA PV ELEKTRANA
ELEKTRANA
• Pod jednoosno rotacionom PV elektranom podrazumeva se
elektrana kod koje solarni moduli, postavljeni pod
optimalnim uglom prate dnevnu promenu položaja sunca
uglom,
na nebu.
• Efikasnost jednoosno rotacione PV elektrane je 20 – 25 %
veća od efikasnosti fiksne PV elektrane.

73. DVOOSNO ROTACIONA PV ELEKTRANA
ELEKTRANA
• Pod dvoosno rotacionom PV elektranom podrazumeva se elektrana
kod koje se položaj solarnih modula podešava prema suncu
okretanjem oko vertikalne i horizontalne ose
ose.
• Kod ovih elektrana solarni moduli prate i godišnju i dnevnu promenu
p
položaja sunca.
j
• Efikasnost dvoosno rotacione PV elektrane je 25 – 30 % veća od
efikasnosti fiksne PV elektrane.

74. • U praksi se pokazalo da efikasnost PV elektrana godišnje
opada od 0,5-1%.
p ,
• Vek trajanja PV elektrana procenjuje se na 25-30 godina.
• PV elektane predstavljaju ekološki čist izvor električne
energije.
ij
• PV elektrane rade bešumno ne ispuštaju štetne materije i
bešumno,
ne emituju štetno elektromagnetno zračenje u okolinu.
Recikliranje PV elektrane se vrši bez štetnog uticaja na
j g j
okolinu.
• Z 1 kWh električne energije proizvedene pomoću PV
Za l k ič ij i d ć
elektrana smanjuje se emisija CO2 za 0,568 kg/kWh u
atmosferu.

75. • Praksa je pokazala da na ekonomičnost
rada PV elektrana utiču:
klimatski uslovi,
vrste korišćenih solarnih ćelija,
tip PV elektrane,
potrebna površina zemljišta za izgradnju
PV elektrane,
cena održavanja itd
dž j itd.

76. - Solarna
elektrana, Olmedilla, instalirana u Španiji 2008. godine,
Olmedilla,
je najveća solarna elektrana na svetu.
-Ova elektrana, snage 60 MWp, sastoji se od preko 160 000
MWp,
solarnih modula koji godišnju proizvode
85 GWh električne energije, što je dovoljno za snabdevanje
40 000 domaćinstava

77. - Lieberose solarna elektrana, snage 53 MW,
je instalirana u Nemačkoj 2009. godine.
- Ova elektrana se sastoji od 700 000 solarnih modula
koji proizvode 53 GWh električne energije godišnje,
što j dovoljno za snabdevanje 15 000 domaćinstava
je j j

78. -Solarna elektrana, Puertollano, nominalne snage 47,6 MW,
elektrana, Puertollano, MW,
je instalirana u Španiji 2008 godine
2008. godine.
-Ova elektrana se sastoji od 231 653 nepokretnih solarnih modula od
monokristalnog silicijuma orijentisanih prema jugu pod uglom od 33°.
33°
-P
Puertollano solarna elektrana proizvodi dovoljno električne energije
t ll l l kt i di d lj l kt ič ij
za snabdevanje 39 000 domaćinstava godišnje

79. - Waldpolonez je najveća solarna elektrana u Nemačkoj.
p j najveća
j Nemačkoj.
j
-Nominalne je snage 40 MW
- Godišnje proizvodi 40 000 MWh električne energije.
proizvodi
- Prostire se na površini od 2 k 2 i sastoji se od
ti ši i d km t ji d
550 000 solarnih modula od amorfnog silicijuma i CdTe

80. Solarna elektrana u Španiji (Planta solar Fuente Álamo)
Álamo)
snage 26 МW

81. -U oktobru 2009. godine je instalirana najveća solarna elektrana
u SAD, DeSoto, snage 25 MW
SAD DeSoto MW.
-Na površini od 180 hektara postavljeno je preko
90 000 jednoosnih trakera koji godišnje
proizvode 42 000 MWh električne energije, što je dovoljno
42 energije,
za snabdevanje električnom energijom 3 000 domaćinstava

82. Solarna elektrana u Š
Španiji, snage 20 МW, zauzima površinu
od 500 000 m2 i godišnje proizvodi 30 GWh električne energije

83. “NELLIS “ SOLARNA ELEKTRANA U NEVADI
SNAGE 14,2 MW

84. - Serpa solarna elektrana, snage 11 MW, instalirana je u Portugaliji
2007. godine.
- Ova elektrana sastoji se od 52 300 solarnih trakera koji proizvode
20 GWh električne energije godišnje,
što je dovoljno za snabdevanje električnom energijom
8 000 domaćinstava i smanjenje emisije CO2 za 30 000 tona godišnje

85. Power Location Description Constructed MWh/GHG
Canada, Sarnia PV power plant
97 MW Sarnia (Ontario) 2009-
2009-2010
Fixed Pv solar plant
Italy, Montalto di Castro PV SunPower Corp.
84.2 MW Montalto di Castro (Lazio) power plant SunRay
Renewable
R bl
Fixed Pv solar plant 2009-
2009-2010
Germany, Solarpark Q-Cells
80.7 MW Finsterwalde Finsterwalde I,II,III International
2009-
2009-2010
Fixed Pv solar plant
Italy, Rovigo Rovigo PV power plant
70 MW Fixed Pv solar plant 2010
Spain, Parque Fotovoltaico
Olmedilla (Castilla-La Mancha)
(Castilla- Olmedilla de Alarcón
Alarcó 2008
60 MW 85 GWh
Fixed Pv solar plant
Germany, Solarpark Straßkirchen
Straß Q-Cells
54 MW Straßkirchen
Straß International 57 GWh
Fixed Pv solar plant 2009
Germany, Solarpark Lieberose juwi
53 MW Turnow-Preilack
Turnow- 2009
Fixed Pv solar plant
Spain, Parque Fotovoltaico
50 MW Puertollano (Castila-La Mancha)
(Castila- Puertollano 2008
Fixed Pv solar plant

86. HIBRIDNA KONVERZIJA
SUNČEVOG ZRAČENJA
HIBRIDNI KOLEKTOR SA HIBRIDNI KOLEKTOR SA
SOLARNIM ĆELIJAMA OD SOLARNIM ĆELIJAMA OD
MONOKRISTALNOG AMORFNOG SILICIJUMA.
SILICIJUMA

87. 4000
000
3500
3000
2500
bez koncentratora
2000
sa koncentratorom
1500
1000
500
0
Toplotna energija (Wh)
Ukupna toplotna energija dobijena u toku dana
pomoću hibridnog kolektora sa solarnim ćelijama
od monokristalnog silicijuma bez koncentratora i
sa koncentratorom

88. 350
300
250
200
E (W )
e h
150
100
50
0
1 2
Ukupna dobijena električna energija na
kraju dana pomoću hibridnog kolektora
sa solarnim ćelijama od monokristalnog
silicijuma: 1)bez koncentratora, )
silicijuma: 1)bez koncentratora, 2) sa
)
koncentratorom

89. 4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
Elektricna energija(Wh) Toplotna energija(Wh)
Ukupna dobijena električna energija na kraju dana pomoću
hibridnog prijemnika sa solarnim ćelijama od monokristalnog
silicijuma bez koncentratora i sa koncentratorom;
koncentratorom;
Ukupna dobijena toplotna energija na kraju dana pomoću
hibridnog prijemnika sa solarnim ćelijama od monokristalnog
silicijuma bez koncentratora i sa koncentratorom

90. LABORATORIJA ZA
SOLARNU ENERGETIKU NA
PRIRODNO-MATEMATIČKOM
PRIRODNO MATEMATIČKOM
FAKULTETU U NIŠU

91. DAVIS мет. stanica Piranometar
PV-
PV-KLA uređaj MINI-KLA uređaj
MINI-

92. Deo laboratorije za solarnu energetiku na
krovu PMF-a u Nišu

93. Hibridni kolektor
sa
koncentratorom
sunčevog
zračenja

94. Rotacioni solarni modul

95. Deo sistema za odredjivanje toplotnih i
električnih karakteristika hibridnog
kolektora

96. Deo unutrašnjosti Laboratorije za solarnu energetiku
unutrašnjosti
na PMF-u u Nišu
PMF-

97. SUNNY WEBBOX with
INVERTOR SUNNY Bluetooth
BOY 200HF
(SMA Solar Technology AG, (SMA Solar Technology AG,
Germany) Germany)

98. Solarna
S l
elektrana
snage 2 kW
na krovu
PMF-
PMF-a u Nišu

99. HVALA NA PAŽNJI !
PAŽNJI