Fotovoltaický článek

Fotovoltaický článek fotoV měsíci červnu 2001 byl v objektu školy Na Příkopě 16 instalován v rámci akce Slunce do škol demonstrační fotovoltaický zdroj FVS 2000 pro přímou přeměnu energie slunečního záření na energii elektrickou se jmenovitým výkonem 1000 W. Celá tato investiční akce, tj. dodávka jednotlivých komponent, montáž a uvedení do provozu byla uhrazena z prostředků Státního fondu životního prostředí. Zařízení dodala firma Solartec. Cílem je popularizace nových, tzv. čistých, technologií získávání energie.

Základní informace o provozu systému jsou zobrazovány na informačním panelu, který je umístěn na dvoře školy (viz přiložené foto). Tam jsou udávány tyto údaje: výkon, vyrobená energie dnes, celková vyrobená energie od uvedení systému do provozu, intenzita dopadajícího záření, čas, datum, teplota FV pole. Podrobnější informace mohou žáci a zaměstnanci školy sledovat na připojeném počítači umístěném v učebně V2.

Ačkoliv většina zemí světa (stejně jako ČR) nemá přírodní potenciál k výraznému navýšení podílu energie získávané z alternativních zdrojů na srovnatelnou úroveň se zdroji klasickými, v energetické bilanci státu mají tyto zdroje své nenahraditelné postavení.

Fotovoltaický článek fotoHlavní nevýhodou alternativních zdrojů je jejich vysoká pořizovací cena. Ve většině případů se nemohou dosud jejich výhody ekonomicky uplatnit. Ekonomická návratnost těchto zařízení se pohybuje obvykle v desítkách let, což bývá za hranicí jejich životnosti. Uplatníme-li však komplexní přístup k této problematice, tj. zahrneme-li do ekonomické bilance i ekologické aspekty, změny v organizaci výroby a distribuce energie, dostaneme již nyní v některých konkrétních případech aplikace alternativních zdrojů pozitivní ekonomickou bilanci.

Fotometrický článek

Od června 2003 je v objektu školy Na Příkopě 16, Praha 1 nainstalováno fototermické zařízení. Fototermické zařízení realizuje přeměnu sluneční energie na energii tepelnou, která se využívá k ohřevu teplé užitkové vody.

Fotovoltaický článek schémaPopis činnosti:

V kolektorové ploše (1) se dopadající sluneční energií ohřívá transportní kapalina (12), která je tvořena nemrznoucí směsí. V případě, že elektronická regulace (4) vyhodnotí nastavený minimální teplotní rozdíl mezi kolektorovou plochou (1) a zásobníkem vody (2), je uvedena do chodu solární hnací jednotka (3). Ta zajistí cirkulaci ohřáté transportní kapaliny (12) k zásobníku vody (2). Zásobník vody je vlastně výměník tepla, kde transportní kapalina (12) předá svou tepelnou energii užitkové vodě, která se využívá u umývadla (8) (viz poznámka za tímto popisem činnosti). Ze zásobníku vody (2) se ochlazená transportní kapalina (12) vrací zpět do kolektorové plochy (1). Celý solární systém je chráněn jistícími prvky, tj. vypouštěcím ventilem (7), expanzomatem (9) a pojišťovacím ventilem (10). Automatický odvzdušňovací ventil (11) má za úkol vylučování plynů z transportní kapaliny (12). Solární systém zobrazuje správnou funkci včetně aktuálních teplot na displeji kompaktního měřiče tepla (5), který je umístěn u zásobníku vody (2). Protože tento solární systém je demonstračním zařízením, je doplněn zobrazovacím panelem (6), u kterého stojíte a na kterém se pomocí světélek ukazuje, v jakém režimu chodu solární zařízení právě je a jaké teploty má kolektorová plocha (1) a užitková voda (TUV) na výstupu ze zásobníku vody (2).

Pozn.: Na naší škole jsme si nechali celý solární systém doplnit tak, že užitková voda je vedena z výstupu zásobníku vody (2), který je umístěn v učebně č. 9, na vstup elektrického bojleru v prostorách sociálních zařízení ve 3. patře. Tím do tohoto bojleru vstupuje již předehřátá voda a elektrický ohřev je zkrácený a šetříme tím elektrickou energii.

Popis základních částí solárního systému:

  1. Kolektor Ekostart therma II realizuje přeměnu sluneční energie na tepelnou energii. Je vyroben nejmodernější technologií využívající technických poznatků při výrobě zařízení pro vesmírný výzkum. Jímací plocha (absorbér) je vytvořena z měděných trubek, na kterých jsou vysokofrekvenčně navařeny měděné lamely. Ty jsou opatřeny vysoce selektivním nánosem „Black Crystal (tm)“ s absorpcí až 96% a emisivitou do 5%. Trubkami protéká transportní kapalina. Rám kolektoru tvoří vanu a je konstruován z nerezových profilů. Prostor mezi absorbérem a zadní stěnou vany je vyplněn izolační vrstvou IZOVER o tloušťce 40 mm. Z přední strany je kolektor opatřen tvrzeným solárním sklem o tloušťce 4 mm s vysokou odolností proti mechanickému poškození. Rozměry kolektoru jsou 2,31 x 1,04 x 0,11 m. Absorpční plocha ja 2 m2. Hmotnost cca 52 kg. Použité materiály zaručují při správném použití životnost minimálně 20 let. Kolektor je postaven na ploché plechové střeše objektu učeben praxe a výpočetní techniky.
  2. Zásobník vody je válcové těleso, ve kterém užitkovou vodu ohřívá transportní kapalina, která protéká trubkami uvnitř tělesa zásobníku. Tento je ve smaltovém provedení o objemu 125 litrů. Zásobník je uchycen na zdi učebny č. 9 ve 3. patře objektu školy.
  3. Hnací jednotka realizuje pohyb transportní kapaliny mezi kolektorem a zásobníkem vody. Obsahuje oběhové čerpadlo, manometr, pojišťovací ventil a zpětnou klapku.
  4. Elektronická regulace zajišťuje úplné řízení solárního systému včetně řízení vypouštěcího ventilu zásobníku vody (otevírá se při přesáhnutí teploty v zásobníku vody 95oC a zavře se při poklesu pod 80oC). Tím je zajištěna vysoká bezpečnost celého systému. Regulace je diferenciální dvoučidlová (TeR 03sds).
  5. Kompaktní měřič tepla umožňuje sledovat buď aktuální nebo archivované (až 16 měsíců zpět) hodnoty:
    • celkové množství tepla dodaného solárním systémem od doby jeho uvedení do provozu
    • celkový objem dodané TUV od doby instalace systému
    • aktuální průtok transportní kapaliny
    • aktuální výkon zařízení
    • aktuální teplota transportní kapaliny na vstupu do zásobníku vody
    • aktuální teplota transportní kapaliny na výstupu ze zásobníku vody
    • teplotní rozdíl mezi vstupem a výstupem zásobníku vody

Fotovoltaický článek fotoDemonstrační panel

Na demonstračním panelu, který je umístěn v 1. patře objektu školy Na Příkopě, jsou kromě schematu fototermického zařízení zobrazeny:

  • aktuální teplota na kolektoru – teplota transportní kapaliny v trubkách kolektoru
  • aktuální teplota teplé užitkové vody – teplota v zásobníku vody
  • blikající led diody – představují tok transportní kapaliny a předávání tepla z kolektoru do zásobníku vody (pokud tyto diody nesvítí, nedochází k předávání tepla mezi kolektorem a zásobníkem vody)