energia solare. Potenziale, valutazione delle risorse, barriere. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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potenziale solare

La fornitura annuale di energia solare varia da 900-1000 kWh/m2 nella regione settentrionale del Mar Baltico a, ad esempio, 1077 kWh/m2 nell'Europa centrale (Boemia) e fino a 1600 kWh/m2 nelle regioni del Mediterraneo e del Mar Nero su base giornaliera. superficie orizzontale. Al sud, su una superficie inclinata, l'apporto annuo di energia solare è maggiore del 20%.

Valutazione delle risorse

L'energia solare disponibile varia durante il giorno a causa del movimento relativo del Sole e in base alla copertura nuvolosa. A mezzogiorno, con tempo sereno, l'irradianza prodotta dal Sole può raggiungere i 1000 W/m2, mentre in condizioni densamente nuvolose può scendere a 100 W/m2 o meno, anche a mezzogiorno. La quantità di energia solare cambia con l'angolo di inclinazione dell'impianto e con l'orientamento della sua superficie, diminuendo man mano che ci si allontana dalla direzione sud.

Le celle solari prodotte in fabbrica e vendute sul mercato hanno una potenza nominale specifica, espressa in watt di potenza di picco (Wpp). Questo è un indicatore della loro potenza massima in condizioni di test standard, quando la radiazione solare è vicina al suo valore massimo di 1000 W/m2 e la temperatura superficiale della cella solare è di 25°C. In pratica raramente le fotocellule devono funzionare in tali condizioni. La potenza approssimativa (P) di un impianto fotovoltaico si stima utilizzando la formula:

P (kWh/giorno) = Pp (kW) * I (kWh/m2 al giorno) * P dove:

Pp è la potenza nominale in kW, equivalente all'efficienza moltiplicata per l'area in m2, I è l'esposizione alla radiazione solare superficiale, in kWh/m2 al giorno PR è il fattore di prestazione dell'impianto.

Nella tabella è riportato il valore medio giornaliero dell'irraggiamento solare (I) in Europa in kWh/m2 al giorno (inclinazione verso sud, angolo di inclinazione rispetto all'orizzonte 30 gradi).

Fattori di prestazione tipici:

• 0,8 per i sistemi connessi alla rete;
• 0,5 - 0,7 per i sistemi ibridi;
• 0,2 - 0,3 per sistemi autonomi utilizzati tutto l'anno.

Nelle condizioni europee, l’energia solare in entrata nella maggior parte dei casi supera il consumo energetico dell’edificio. Ad esempio, un tipico condominio nella Repubblica Ceca riceve 1077 kWh/m2, mentre ogni piano consuma circa 150 kWh/m2 per il riscaldamento e altri 25-50 kWh/m2 per l'illuminazione e la cucina, che generalmente equivalgono a 875 - 1000 kWh/m2. per un edificio di cinque piani (i pavimenti sono misurati in m2 di superficie orizzontale). L'energia solare fornita durante tutto l'anno è generalmente sufficiente, ma la risorsa utile è limitata dalle fluttuazioni dell'energia solare e della capacità di stoccaggio. Una corretta valutazione della quota di calore solare utile può essere fatta tenendo conto dei diversi carichi termici.

I limiti dei sistemi integrati sono tipicamente che il riscaldamento solare può fornire solo il 60-80% dell’acqua calda e il 25-50% della domanda di riscaldamento. Dipende dall'ubicazione della casa e dal tipo di impianto. Nel Nord Europa i limiti sono rispettivamente del 70% e del 30% per la fornitura di acqua calda e il riscaldamento degli ambienti.

Analisi ed esperienza con i sistemi di riscaldamento centralizzato solare mostrano che possono coprire il 5% del consumo senza accumulo, il 10% con accumulo per 12 ore e circa l’80% con accumulo stagionale. Questi dati si basano su sistemi di teleriscaldamento residenziali in cui la perdita di calore media è del 20%. I sistemi di riscaldamento solare senza accumulo di calore sono di gran lunga la soluzione più economica.

Il riscaldamento solare può soddisfare circa il 30% del fabbisogno delle imprese industriali che utilizzano calore al di sotto dei 100 ° C, se il loro consumo di calore è stabile. A seconda del periodo dell’anno e della temperatura, l’energia solare può soddisfare il 100% della domanda di prodotti essiccati.

Il riscaldamento solare delle piscine può fornire quasi completamente il carico termico per le piscine coperte e al 100% per le piscine esterne in estate.

Pertanto, il calcolo del potenziale di riscaldamento solare è principalmente una questione di stima della necessità di calore a bassa temperatura.

barriere

La maggior parte degli impianti di riscaldamento solare sono ben sviluppati e, se si incontrano difficoltà lungo il percorso, queste sono causate più dalla mancanza di determinati materiali o tecnologie in un dato luogo che dalla mancanza della tecnologia stessa. Pertanto le principali barriere, oltre a quelle economiche, sono:

• mancanza di informazioni sulle tecnologie esistenti, sulle loro soluzioni ottimali e sull'integrazione nei sistemi di riscaldamento;
• mancanza di personale qualificato per la produzione e l'installazione.

A volte l'ostacolo è la mancanza di energia solare. Quando si tratta di sistemi di riscaldamento solare attivi, puoi quasi sempre trovare un posto dove installare il collettore dove puoi prendere l'energia dalla luce solare. Nel caso dell’energia solare passiva, che normalmente arriva attraverso le normali finestre, la vicinanza a case o alberi può portare ad una grave riduzione dell’energia in entrata.

Anche dopo la forte riduzione dei prezzi, le celle solari attualmente costano 5 dollari al watt. L'elettricità prodotta dalle celle solari oggi costa tra 1 e 0,5 dollaro/kWh, cioè è più cara di quella proveniente da altre fonti rinnovabili. In futuro, man mano che diventeranno più diffusi, il costo delle celle solari dovrebbe diminuire. Nonostante il suo costo elevato, l’energia fotovoltaica può essere più economica di altre fonti in regioni remote isolate dalla rete elettrica o dove generare elettricità con altri mezzi (ad esempio generatori diesel) è difficile o inaccettabile per motivi ambientali (ad esempio in zone montagnose). aree).

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