Energia słoneczna

Energia słońca ściślej energia promieniowania słonecznego, jest najbogatszym źródłem energii, jakim dysponuje ludzkość, a zarazem warunkiem koniecznym, by człowiek w ogóle mógł żyć i funkcjonować. Energię Słońca można wykorzystać do celów grzewczych oraz produkcji energii elektrycznej.
W pierwszym przypadku odbywa się to przy zastosowaniu systemów, które mechanicznie przekazują ciepło za pomocą cieczy roboczych: olei, wody lub powietrza. Spośród wszystkich sposobów przetwarzania promieniowania słonecznego jest to obecnie najbardziej efektywny, zarówno w ujęciu energetycznym jak i ekonomicznym, sposób wykorzystania energii słonecznej. Sprawność konwersji energii słonecznej w ciepło użyteczne, które może być użyte do ogrzewania pomieszczeń (c.o.) lub produkcji ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) sięga aż 80%. Do tego celu wykorzystuje się kolektory słoneczne.
Ze względu na budowę wyróżniamy dwa typy tych urządzeń: kolektory płaskie i próżniowe. Kolektory płaskie składają się z absorbera wykonanego przeważnie z blachy miedzianej lub aluminiowej, rzadziej stalowej, do której przytwierdzone są rurki miedziane. To właśnie przez nie przepływa wspomniana ciecz robocza. Całość pokryta jest warstwą wysoko selektywną, odznaczającą się wysokim współczynnikiem absorpcji promieniowania słonecznego oraz niskim współczynnikiem emisji promieniowania podczerwonego. Absorber chroni się dodatkowo przed utratą ciepła poprzez umieszczenie go w szczelnej komorze wyizolowanej od spodu płytą poliuretanową, bądź wełną mineralną. Wszystkie wymienione elementy zamknięte są we wnętrzu metalowej ramy, która przykryta jest szybą.
Drugi typ kolektorów stanowią kolektory próżniowe. Absorber znajduje się w nich we wnętrzu połączonych ze sobą szklanych rurek, w środku których panuje próżnia. Kolektory tego typu charakteryzują się nieco większą sprawnością, zwłaszcza w okresach wiosennych i jesienno-zimowych, co wynika ze zdolności pochłaniania rozproszonej energii słonecznej.
Ważną cechą energii słonecznej jest zdolność do wytworzenia siły elektromotorycznej w ciałach stałych, np. krzemowych płytkach. Zjawisko to nosi nazwę efektu fotowoltaicznego i znalazło zastosowanie w drugim przypadku zastosowania energii słonecznej – produkcji energii elektrycznej. W procesie tym biorą udział panele fotowoltaiczne. Ich podstawowym elementem są ogniwa fotowoltaiczne (PV). Typowe ogniwo PV to płytka półprzewodnika z krzemu krystalicznego lub polikrystalicznego. Pod wpływem absorpcji promieniowania słonecznego na zaciskach ogniw powstaje napięcie. Po dołączeniu obciążenia następuje przepływ prądu elektrycznego. Sprawność tego typu instalacji jest stosunkowo niewielka i wynosi maksymalnie 30%. Jest to jednak bardzo perspektywiczna technologia, dlatego fotowoltaika jest obecnie jedną z najszybciej rozwijających się gałęzi przemysłu energetycznego. Cechą charakterystyczną energii słonecznej, podobnie jak energii wiatru jest jej duża zmienność. Ilość docierającego do powierzchni Ziemi promieniowania słonecznego podlega wahaniom w zależności od pory dnia, roku, orientacji względem Słońca oraz strefy klimatycznej.