SLNEČNÁ ENERGIA

Každý z nás si uvedomuje, že k svojmu životu potrebuje energiu, či už vo forme tepla, svetla, pohonných hmôt resp. iných jej foriem. Bez energie Slnka by bola naša Zem chladná a bez života.

Počas 150 miliónov rokov príroda pomocou slnečnej energie vyprodukovala energetické zdroje energie vo forme uhlia, ropy a plynu. Toto vzácne dedičstvo je dnes neuveriteľným tempom spaľované často s minimálnym úžitkom. Málokto z nás je však ochotný uznať, že súčasný spôsob využívania fosílnych palív - uhlia, ropy, plynu a uránu je časovo ohraničený, a že žijeme na úkor prírody.

Premena fosílnych zdrojov na energiu spôsobuje emisie, ktoré vedú k svetovej ekologickej kríze, ktorá sa každoročne zostruje. Svetové zásoby palív sú rozmiestené iba na určitých miestach zemegule, ale ich spotreba je celoplošná. To spôsobuje, že ich dobývanie a distribúcia vedie ku koncentrácii, monopolizácii a globalizácii.

O tom, že nová ekonomika musí byť ekologická, už dávnejšie niet pochýb. To znamená, že si musí nielen položiť otázku, ale aj nájsť odpoveď na ňu, ktoré zásoby energie možno využívať v budúcnosti. Pretože fosílne nosiče energie a ich využitie majú pre ľudstvo a jeho životné prostredie katastrofálne následky, orientuje sa nová ekonomika na nevyčerpateľné zásoby energie Slnka a na obnoviteľné zdroje ako základňu budúceho civilizačného modelu.

2. Slnečná energia

Na zemský povrch neustále dopadá tok energie 1,725 10¹⁷ W, ak to prepočítame do časových jednotiek dostaneme závratné číslo 1,52 10⁹ TWh/rok. Slnko teda na Zem vyžiari za jednu hodinu viac energie než ľudstvo spotrebuje za celý rok. Na 1 m² dopadá 1,39 kW - toto číslo nazývame slnečnou konštantou.

Časť z tohto žiarenia je odrazená späť do vesmíru, časť zachytí atmosféra a tak nakoniec zostáva asi 1 kW ktorý, ak nie je práve zamračené, doputuje až k nám. Tento jeden kilowatt predstavuje asi 50% pôvodného slnečného žiarenia.[3]

2.1. Druhy slnečného žiarenia

U slnečného žiarenia rozlišujeme tieto druhy:

· Priame

Takto označujeme slnečné žiarenie pri jasnej oblohe, ktoré dopadá priamo na plochu. Účinnosť slnečného kolektoru je závislá na uhle dopadu slnečného žiarenia na plochu.

· Difúzne

Pri každej oblačnosti dochádza k znižovaniu slnečného toku na jednotku plochy, v dôsledku čoho dopadajú slnečné lúče na plochu nepriamo.

· Odrazové

Okolie každej budovy odráža slnečné žiarenie. Aj tieto lúče dopadajú na plochu slnečného kolektora prerušovane.

· Globálne

Globálne žiarenie je suma priameho a difúzneho žiarenia. Pri bezoblačnej oblohe, dosahuje hodnotu asi 1000 Wm^-2 plochy, pri zamračenej oblohe klesá táto hodnota na 80 až 100 Wm^-2 (100 % difúzne žiarenie).[5]

Obr. č. 1: Rôzne druhy slnečného žiarenia [5]

2.2. Spôsoby využitia slnečnej energie

Podľa toho, v akej forme bude slnečná energia využitá, pomocou akých technických prostriedkov, hovoríme o jej pasívnom alebo aktívnom využívaní.

Pasívne využitie: vhodnou slnečnou architektúrou, kde tvar a výstavba budov je navrhnutá tak, aby dopadajúce žiarenie, jeho skladovanie a distribúcia po budove viedli k maximálnemu efektu.

Aktívne využitie:

· využitie slnečných kolektorov na prípravu teplej úžitkovej vody resp. vykurovanie priestorov,

· výroba elektrickej energie slnečnými (fotovoltaickými) článkami alebo inými systémami koncentrujúcimi slnečné žiarenie.

2.2.1. Pasívne využitie

Najjednoduchšou formou pasívneho využívania slnečnej energie je navrhovanie a stavba domov tak, aby množstvo dopadajúcej energie bolo čo najvyššie. Pre typickú budovu môže príspevok pasívneho slnečného dizajnu predstavovať až 15%-nú úsporu energie na vykurovanie. Keď si uvedomíme, že na Slovensku sa až 40% spotrebovanej energie (v prípade domácností až 78%) využíva na vykurovanie budov zistíme, že v slnečnej architektúre sa skrýva obrovský potenciál úspor.[16]

Obr. č. 2: Pasívne využitie slnečnej energie [3]

2.2.2. Aktívne využitie

Použitie slnečných kolektorov na výrobu tepla, napr. pre prípravu teplej úžitkovej vody (ďalej TÚV), zobrazené na obr. č. 3 a 4,

· použitie fotovoltaických článkov na výrobu elektriny, napr. fotovoltaika,

· použitie tepelných čerpadiel na využitie teploty prostredia vzduchu, vody alebo pôdy.

Obr. č. 3: Aktívne využitie slnečnej energie [1]

Obr. č. 4: Aktívne využitie slnečnej energie [1]

Najväčší význam pre úspory energie majú aktívne systémy, ktoré získavajú tepelnú energiu pomocou kvapalinových alebo vákuových (plochých i trubicových) kolektorov.

Kolektory sa dnes bežne využívajú na:

· prípravu teplej úžitkovej vody,

· prípravu teplej vody pre vykurovanie,

· ohrievanie vody pre bazény a kúpaliská,

· ohrev vzduchu používaného na sušenie.

Podľa spôsobu konštrukcie existuje niekoľko druhov slnečných kolektorov:

1. kvapalinové slnečné kolektory

2. vákuové slnečné kolektory

Rozdelenie slnečných kolektorov:

· ploché kvapalinové kolektory

· trubicové kolektory

· vákuové trubicové kolektory

· rúrové kolektory

· koncentračné kolektory

· zásobníkové kolektory.[5]

2.2.3. Základné podmienky pre úspešnú inštaláciu slnečných kolektorov

Účinnosť slnečných kolektorov závisí od ročného obdobia a sklonu kolektorovej plochy, na ktorú slnečné žiarenie dopadá.

1) Základná podmienka:

Dôležitá je podrobná analýza počiatočných podmienok, a to nie iba technických a ekonomických, ale i zváženie prevádzkových podmienok a životného štýlu.

2) Výber vhodnej lokality: Pri vyberaní lokality pre kolektory treba mať na mysli, dobrý prístup na pravidelnú kontrolu a údržbu. Taktiež by kolektory nemali byť vystavené vetru, lebo to namáha nosnú konštrukciu a tiež to vedie k ochladzovaniu, čiže k tepelným stratám.

3) Ročné obdobie:

V letnom období je množstvo vyžarovanej slnečnej energie obzvlášť vysoké. V tomto čase Slnko zohreje vodu v kolektore prakticky bez strát. V zimnom období je ponuka slnečnej energie nižšia, ale aj napriek tomu, môže prispieť k ohrevu vody v kolektore.

Obr. č. 5: Dopad slnečných lúčov na Zem v rôznych obdobiach [5]

4) Umiestnenie slnečných kolektorov:

V letných mesiacoch sa doporučuje relatívne plocho umiestnený kolektor, pre zimné mesiace sa doporučuje strmšie naklonený kolektor. Pre dosiahnutie dobrého výsledku počas celého roka sa doporučuje montáž kolektorov s najvhodnejším sklonom 45°.

5) Zabránenie zbytočným stratám energie:

Pri premene slnečného žiarenia na teplo dochádza k určitým stratám, stráca sa časť tepla, napr. skleneným krytom, bočnými stenami atď. Je nutné zaistiť najkratšie rozvody medzi kolektorom, zásobníkom, výmenníkom a ich dobrú tepelnú izoláciu. Čím lepšia je izolácia medzi vnútrom kolektoru a okolím, tým vyššia je účinnosť slnečného kolektoru.

6) Ekonomická štúdia:

Spracovanie ekonomickej štúdie, ktorá vychádza zo zistených reálnych spôsobov prípravy teplej vody a vytápania pre daný objekt, investičných a prevádzkových nákladov.[6]

2.3. Výhody a nevýhody slnečnej energie

Výhody využitia slnečnej energie sú:

· nízke prevádzkové náklady (slnečná energie je zadarmo),

· vysoká životnosť zariadení 15 - 20 rokov a ich nenáročná obsluha a údržba,

· získaná energia zo slnečného žiarenia môže nahradiť 20 – 50 % spotrebovaného tepla na vykurovanie a 50 – 70% spotrebovaného tepla na ohrev vody v domácnostiach,

· významným prínosom je aj úspora fosílnych palív, ktorých spaľovaním znečisťujeme prírodu (emisie SO₂ , CO₂ , NO_x a prachové častice).

Uvedené výhody priaznivo ovplyvňujú návratnosť vložených finančných prostriedkov a čistotu životného prostredia.[3]

Nevýhody slnečnej energie sú:

· slnečnú energiu nemožno využiť ako samostatný zdroj tepla,

· pre celoročné využívanie je nutný doplnkový zdroj energie - zemný plyn, elektrická energia, kvapalné palivá, atď., ktorý pokrýva zvýšenú potrebu v dobe, keď je slnečného žiarenia nedostatok,

· návratnosť vložených finančných prostriedkov je závislá na cenovej úrovni používaného paliva pred inštaláciou kolektorov, na veľkosti sústavy a spôsobe využitia (ohrev vody, prikurovanie, ohrev bazénu, atď.),

· pri inštalácii slnečnej sústavy do stavajúceho objektu je návratnosť investícii závislá na rozsahu úprav, ktoré je nutné previesť pred inštaláciou (zateplenie, úprava topnej sústavy, zmena doplnkového zdroja).[3]

2.4. Slnečná energia na Slovensku

Slovenská republika má pomerne dobré podmienky na využitie slnečnej energie.

Naša republika sa nachádza približne medzi 48 a 50 stupňom zemepisnej šírky. V našich zemepisných podmienkach energia dopadajúca na plochu 1 m² dosahuje hodnotu 1000 až 1250 kWh/rok (cca 5 GJ).

Obr. č. 6: Mapka slnečných podmienok na Slovensku (slnečné žiarenie na horizontálnu rovinu v kWhm^-2 v letnom období) [5]

Slnko svieti od 1300 do 1900 hodín, na každej časti územia inak. Dve tretiny tohoto času sú v polroku, v ktorom dominuje leto. Tok slnečného žiarenia na vodorovnej rovine tu dosahuje približne 1050 kWhm^-2, z toho 806 kWhm^-2 pripadá na obdobie od apríla do septembra, obr. č. 6 a graf č. 1. Najväčší výskyt slnečného žiarenia počas roka je na Slovensku v Piešťanoch, Hurbanove a v Košiciach.[15]

Graf č. 1: Tok slnečného žiarenia počas roku v SR [5]

2.4.1. Využitie slnečnej energie na Slovensku

Množstvo dopadajúcej slnečnej energie na územie Slovenska je približne 200 – násobne vyššie ako je súčasná spotreba primárnych energetických zdrojov u nás. Tok slnečného žiarenia v našich podmienkach predstavuje zhruba 1100 kWhm^-2 za rok. Z energetického hľadiska sa teda jedná o mimoriadne zaujímavý zdroj.

V našich podmienkach možno využívať slnečnú energiu aktívnymi a pasívnymi systémami. Pasívny systém možno dobre využiť najmä u novo budovaných stavieb, kde sa im musí prispôsobiť celé architektonické riešenie, ale i u stavieb staršieho dátumu vybudovaním sklenených prístavieb (napr. sklenené verandy).

Slnečné systémy sa u nás budujú väčšinou dodatočne k už existujúcim objektom. Preto majú najväčší význam aktívne systémy, ktoré získavajú tepelnú energiu pomocou kvapalinových kolektorov. Tie možno vždy dodatočne inštalovať a využívať najmä na ohrev úžitkovej vody a prikurovanie. Často sa nimi prihrieva aj voda v bazénoch.

Technické obmedzenia pri nainštalovaní menších slnečných systémov, napr. pre rodinné domy, sú malé a záleží len na finančných možnostiach.

Podnik Strojal v Žiari nad Hronom sa rozhodol investovať do slnečnej energie a využiť ponuky najväčšieho producenta slnečných zariadení v strednej Európe, firmy Thermo-Solar. Táto slovensko-nemecká firma napriek tomu, že pôsobí na Slovensku vyváža väčšinu svojej produkcie do zahraničia a na našom trhu sa predáva asi iba 1%. Podnik Strojal sa však nenechal odradiť od svojho projektu všeobecnou skepsou, ktorá využívanie slnečnej energie na Slovensku sprevádza. Výsledkom je 92 kolektorov na ohrev teplej vody inštalovaných na streche výrobnej haly. Kolektory denne ohrievajú až 22000 litrov vody, ktorá slúži na umývanie a sprchovanie 280 zamestnancov. V lete pokryjú spotrebu teplej vody úplne a v zime sa časť tepla odoberá z teplárne. Ročne sa ušetrí asi 35 - 38% potrebnej tepelnej energie.[16]

Na nízky odbyt slnečných kolektorov na slovenskom trhu má vplyv aj recesia stavebníctva, nízka kúpna sila obyvateľstva, ale predovšetkým to, že neexistuje žiadna priama podpora štátu a tiež ceny slnečných kolektorov sú limitujúcim faktorom ďalšieho rozvoja.

2.5. Fotovoltaika

Fotovoltaika bola objavená už pred 150 rokmi francúzskym experimentálnym fyzikom E. A. Bequerelom (1839), pri pokusoch s elektrolytickými článkami. Tento vedec objavil, že je možné premeniť slnečné žiarenie priamo na elektrinu. V roku 1877 pozorovali fotoelektrický jav na pevnom seléne W.G.Adams a R.E.Day, zrodil sa prvý selénový článok. Ďalšie slnečné články vyrobené zo selenových dosiek popísal americký vynálezca Ch. Fritts v roku 1883. Dlhé roky bol tento efekt využívaný vo fotografovaní na meranie osvetlenia. Neskôr uprostred 50-tych rokov nastal zlom. V roku 1955 sa podarilo vyrobiť kremíkové slnečné články s účinnosťou 6% (Bellove laboratória).[9]

Pôvodne sa elektrina zo slnka na svetových trhoch zdala byť neschopná konkurencie pre svoju vysokú cenu. Vo svojich začiatkoch sa používala predovšetkým v kozmickom výskume a priemysle. Ďalšie využitie fotovoltaických článkov bolo umožnené pokračujúcim technickým pokrokom a tiež aj znižovaním ceny fotovoltaických článkov.

2.5.1. Fotovoltaické články, panely a moduly

Fotovoltaický jav - je fyzikálny jav, pri ktorého vzájomnom pôsobení elektromagnetického žiarenia a hmoty dochádza k pohlcovaniu fotónov a uvoľňovaniu elektrónov, u polovodičov vznikajú voľné elektrické náboje, v blízkosti P - N prechodu vznikajú vodivé páry elektrón - diera. Základným elementom fotovoltaického zariadenia je slnečný článok.[20]

Slnečný článok je veľkoplošná dióda s charakteristickým výkonom pri ploche 104 cm². Slnečné články vyrábajú najviac elektriny pri priamom slnečnom svite. Fungujú však i pri oblačnej oblohe (vďaka difúznemu žiareniu), i keď ich výkon je potom výrazne nižší (rádovo 10% maxima). V zime je množstvo dopadajúceho slnečného svetla menšie než v lete a rovnako tak i množstvo vyrobenej elektriny.

Slnečné články sa zostavujú do fotovoltaických panelov za účelom dosiahnutia žiadúcich pracovných parametrov (prúdu, napätia) a ochrany proti vonkajšiemu prostrediu. Najčastejšie sa používajú tzv. štandardné panely, ktoré obsahujú 36 článkov spojených v sérii. Panely sú určené pre použitie vo vonkajšom prostredí a sú teda odolné voči vlhkosti, vysokým teplotám do 90ºC, nízkym teplotám do-35ºC a voči krupobitiu a silnému vetru. Je možné ich skladať do paralelných a sériových rad za účelom dosiahnutia žiadúceho napätia a prúdu. Slnečné články sa v takomto prípade nachádzajú v ráme (chránenom proti korózii alebo plastovom) a sú zakryté špeciálne spevneným sklom, ktoré slúži ako ochrana voči vetru, vlhkosti, krupobitiu apod.

Fotovoltaické moduly pozostávajú z montážnych stojanov, meniča napätia, elektromerov a kabeláže. Menič napätia mení jednosmerné napätie na striedavé (220 V). Moduly sú vzájomne prepojené. Väčšie alebo menšie množstvo fotovoltaických modulov spolu vytvára slnečný generátor.[21]

2.5.1.1. Materiály pre fotovoltaické články

V súčasnosti existuje mnoho rôznych materiálov, z ktorých sa fotovoltaické články vyrábajú. Najčastejšie je možné sa stretnúť s fotovoltaickými článkami z kremíka, ale poznáme aj iné materiály.

Polykryštalický kremík - vhodný pre menšie výkony, hlavná výhoda je pomerne vysoká účinnosť i pri nižšej intenzite osvetlenia.

Monokryštalický kremík - vhodný pre vyššie výkony, vysoká účinnosť premeny žiarenia (14,5 – 17%), dlhodobá stabilita výkonu. Článok z monokryštalického kremíku o ploche 100 cm² je schopný dodávať prúd 3-4 ampéry. Štandardný monokryštalický článok má tvar štvorca a rozmery 102,5*102,5 mm a v rohoch je zaguľatený s diagonálou 135 mm, alebo novší štandard 125*125/150 mm, hrúbka okolo 0,3 mm a je možné pripraviť články s rôznym zafarbením.

Obr. č. 7: Monokryštalický a polykryštalický článok [9]

Multikryštalický kremík – je odrodou polykryštalického kremíka. Kremíkové doštičky sú štvorcové s rozmermi strán 100, 125 a 150 mm, hrúbka 0,3 m. Majú dobre viditeľnú štruktúru rôzne orientovaných kryštálových zŕn. Najčastejšie je modrej farby s možnosťou rôznych farieb. Je lacnejší ako monokryštalický, ale účinnosť je nižšia než u monokryštalického článku (13 - 15%).

Amorfný kremík - typický rozmer článku je 300*900 mm, vo farbe čiernej alebo tmavohnedej. Materiál citlivý v oblasti viditeľného svetla, vhodný pre vonkajšie aj vnútorné aplikácie, veľmi malá spotreba polovodičového materiálu a malá energetická náročnosť na jeho výrobu. Amorfný kremík sa tiež veľmi ľahko kombinuje s inými materiálmi ako napríklad uhlík, dusík, cín, germánium a tým sa vytvárajú zliatiny. Materiál sa zvykne nanášať na lacné podklady ako sklo, keramické alebo plastové fólie. Jeho účinnosť je bohužiaľ dosť nízka - maximálne 9,5%. To ho predurčuje na použitie v zariadeniach s malou spotrebou energie ako sú kalkulačky a hodinky. Je dobré si uvedomiť, že práve pri takýchto zariadeniach by použitie drahých materiálov predražilo výrobky natoľko, že by sa ich výroba vôbec nevyplatila.

Arzenid gália (GaAs) - hlavnou výhodou je vyššia účinnosť - 20%, väčšia odolnosť proti kozmickému (tvrdému) žiareniu a schopnosť pracovať bez zníženia efektivity i pri teplotách nad 100°C. Medzi nevýhody patrí omnoho vyššia cena a vyššia hustota GaAs oproti kryštalickému kremíku. V súčasnosti sa vyvíjajú kombinácie oboch článkov, pretože oba materiály majú odlišnú spektrálnu citlivosť - kremíkové články využívajú hlavne oblasť viditeľného svetla smerom k modrej farbe a články GaAs oblasť spektra smerom k červenej farbe - vhodnou kombináciou oboch typov možno dosiahnuť účinnosť 30% a v spojení s koncentrátormi sa očakáva dosiahnutie ešte vyššej účinnosti.

Telurid kadebnatý (CdTe) - tento materiál je považovaný za veľmi nádejný, keďže jeho výskum prebieha relatívne krátko významné miesto v slnečnej energetike zatiaľ neobsadil. Bohužiaľ je ho v zemskej kôre nedostatočné množstvo a tak sa s ním dá počítať predovšetkým v spotrebnej elektronike, telekomunikačných a navigačných zariadeniach. Pri týchto je dôležitá ekonomická otázka a z tohto hľadiska je CdTe veľmi vhodným materiálom, vďaka svojim vynikajúcim absorbčným vlastnostiam je totiž možné CdTe používať vo veľmi tenkých vrstvách (1,2 až 1,5 µm).

Oxid kademnatý (CdS) - články tvorené prechodom Cu₂S a CdS - dosahujú účinnosť 10 %. Ich výhodou je malá hmotnosť, vďaka čomu sa používali pri kozmických aplikáciach, nevýhodou je malá stabilita týchto článkov a dnes sa už nepoužívajú. Pokročilejším variantom tohto historicky najstaršieho typu článkov sú kombinácie (systém CdS - CdTe) - články vyhovujú len pre napájanie zariadení s malým príkonom a v energetike nemajú tieto články využitie.

Polovodiče - sú materiály s odporom vyšším od vodičov, ale menším od izolantov. Nositeľmi elektrického náboja v nich sú elektróny respektíve diery. Diery sú vlastne atómy, ktoré stratili jeden zo svojich elektrónov - preto sú nositeľmi kladného náboja. Elektrón mohli stratiť tak, že prijali energiu dostačujúcu na jeho uvoľnenie z atómového obalu. Ak sa v blízkosti diery vyskytne ďalší elektrón dochádza ku rekombinácii, čiže elektrón dieru "zaplní". V takomto prípade teda polovodič stratí jeden voľný nosič náboja. Poznáme polovodiče typu P a typu N. Takéto polovodiče sa vyrábajú použitím rôznych prímesí, v polovodičoch typu P prevládajú diery a v polovodičoch typu N zase prevládajú elektróny. Tieto javy sa v praxi prejavujú tým, že polovodiče majú niekoľko špecifických vlastností, ktoré ich odlišujú od kovov. Pre fotovoltaiku je dôležitý predovšetkým fotoelektrický jav. Materiál z ktorého sú vyrobené fotovoltaické články sa skladá z vrstvy P a N. Fotoelektrický jav prebieha tak, že nosiče elektrického náboja (elektróny) sa za pomoci energie, ktorú dodávajú slnečné lúče uvoľňujú z vrstvy N a prenikajú do vrstvy P odkiaľ sú potom odvádzané v podobe jednosmerného prúdu.[9]

2.5.2. Princíp premeny svetla na elektrickú energiu

Slnečné články sa skladajú z polovodičových materiálov. Svetlo v týchto materiáloch uvádza do pohybu pozitívne a negatívne náboje (fotoefekt). Vnútorné elektrické pole tieto náboje uvoľňuje. Takto vzniká medzi kovovými kontaktmi, ktoré sú umiestnené na vrchnej časti slnečného článku napätie. Vonkajší okruh je tým uzatvorený, preteká ním elektrický prúd - jednosmerný.“ Fotoefekt “ je možné pozorovať u veľkého množstva polovodičových materiálov.

Kremíkový článok, obr. č. 8 a 9 pozostáva z dvoch rôzne nabitých vrstiev, z “ vodivej vrstvy N “ a z “ vodivej vrstvy P “. Na spodnej vrstve sa nachádza vodivá, kovová vrstva. Na vrchnej vrstve sú upevnené kovové kontakty. Vrchná vrstva je pokrytá “ antireflexnou vrstvou “ (napr. titandioxidom). Vrstva slúži na to, aby do polovodiča vniklo čo najviac svetla. Vytvára typický tmavo až čierno – modrý vzhľad fotovoltaického článku, ktorý zároveň signalizuje, či článok reflektuje málo alebo veľa svetla.

Obr. č. 8: Kremíkový článok [9]

Fotovoltaickým článkom vyrobené jednosmerné napätie vzniká medzi hornými a dolnými kontaktmi. Tým sa vytvorí vonkajší prúdový okruh a napätie dosiahne svoju najvyššiu hodnotu. Jeho veľkosť závisí od druhu materiálu. Ak sa vonkajší prúdový okruh uzatvorí odporom (teda elektrospotrebičom), obr. č. 8 a 9 preteká týmto okruhom elektrický prúd. Aby bolo možné fotovoltaické zariadenie pripojiť na verejnú energetickú sieť, musí byť vyrobený jednosmerný prúd premenený na striedavý pri dodržaní všetkých potrebných bezpečnostných a kvalitatívnych podmienok (udržanie frekvencie, zabezpečenie proti dodávke do odpojených častí siete...).

Obr. č. 9: Princíp činnosti slnečného článku [12]

Väčšina fotovoltaických zariadení pripojených na verejnú energetickú sieť vo svete má charakter demonštračných projektov alebo výskumných úloh. Takéto megawatové systémy boli uvedené do prevádzky s finančnou pomocou veľkých firiem.

Myšlienka zásobovať čiastočne dom elektrinou pomocou slnečného zariadenia je fascinujúca a dnes aj technicky realizovateľná. [17]

2.5.2.1. Fotovoltaické systémy

Fotovoltaické systémy rozoznávame tri typy, z ktorých každý je vhodný na iné použitie, do iných podmienok:

· autonómné - je nutné ich vybaviť akumulátormi, používajú sa tam, kde nie je prístup k elektrickej sieti, často však aj v prípadoch, keď sa prevádzkovateľ chce vyhnúť komplikáciám spojeným s pripojením na sieť,

· hybridné - obsahujú nielen samotnú fotovoltaickú jednotku, ale aj jeden alebo viac pomocných generátorov (napr. veternú elektráreň), obsahujú taktiež jednu alebo viac batérií, vyžadujú zložitejšie regulačné a riadiace prvky,

· pripojené na sieť - zvyčajne nepotrebujú akumulátor, najjednoduchšie systémy potrebujú okrem fotovoltaickej jednotky len menič, ktorý musí pracovať v celom rozsahu napätí, ktoré môžu panely produkovať. Pri zložitejších vysokonapäťových systémoch je nutné použitie transformátorov, ochranných prvkov a aj výkonových spínačov, v mnohých prípadoch je potrebná aj harmonická filtrácia a korekcia fázy. Všetky tieto prvky je nutné použiť z dôvodu pripojenia na sieť.[20]

2.5.3. Výhody a nevýhody fotovoltaických článkov

Výhodou slnečných fotovoltaických článkov je, že pracujú bezpečne, ticho, nepotrebujú žiadne palivo, neprodukujú odpad, nemajú žiadne pohyblivé časti, a preto nepotrebujú ani údržbu.

Nevýhody fotovoltaických článkov sú:

· vysoká počiatočná cena,

· príliš zložitá procedúra zo strany rozvodných závodov,

· nízka výkupná cena slnečnej elektriny.

Väčšina týchto skutočností pramení z toho, že v našej krajine pre slnečné články zatiaľ neexistuje prakticky žiaden trh.

V krajinách ako Holandsko, Japonsko, Nemecko, Španielsko alebo USA vlády a energetické firmy aktívne podporujú výrobu slnečnej elektriny. A to buď umiestňovaním slnečných článkov na svoje budovy, dotáciami na nákup fotovoltaických panelov alebo zvýhodnenými výkupnými cenami slnečnej elektriny. Výsledkom týchto aktivít sú desaťtisíce slnečných budov a fungujúci trh, ktorý pomáha odstraňovať väčšinu prekážok, ktoré slnečnej elektrine dosiaľ stoja v ceste.[9]

2.5.4. Využitie fotovoltaiky

Výroba elektriny využívaním slnečnej energie dnes rýchlo rastie a najdôležitejšiu technológiu predstavujú tzv. slnečné (fotovoltaické) články.

Potom, ako sa začala fotovoltaika využívať pri vesmírnych letoch, nasledovali postupné kroky na jej využitie na Zemi. Bola použitá pre napájanie od vreckových kalkulačiek a náramkových hodiniek, cez signalizáciu pohotovosti až po rádio–reléové stanice, neskôr na napájanie horských chát a hospodárskych budov vo vyšších polohách. Vo všetkých týchto prípadoch sa jedná o výrobu elektriny z fotovoltaických článkov v tzv. ostrovnej prevádzke, teda bez spojenia s verejnou energetickou sieťou, ktorou sa zásobujú spotrebiče alebo budovy.

Vo svete však existujú aj ďalšie aplikácie vrátane slnečných elektrární, ktoré dodávajú vyrobenú energiu do elektrickej siete.

Zatiaľ je rozmach fotovoltaiky závislý na podpore vlád a bohatých firiem. Vlády podporujú rozvoj slnečného priemyslu nie iba z ekologických dôvodov. Svojou podporou si pomáhajú budovať prosperujúce priemyslové odvetvia schopné vytvoriť nové pracovné príležitosti.

2.5.4.1. Využitie fotovoltaiky vo svete

Fotovoltaika sa v súčasnej dobe veľmi rýchlo rozvíja nielen po technickej stránke, veľký pokrok zaznamenáva aj na svetových trhoch.

Vo svete sa montujú fotovoltaické zariadenia pre decentralizované zásobovanie elektrinou do všetkých vyššie položených objektov, ako sú chaty, vysielače, stanice prvej pomoci, a pod. aj ako zálohové zdroje. Okrem drobných aplikácií, ako sú kalkulačky resp. rádiá sa slnečné články využívajú aj na miestach vzdialených od elektrickej siete ako sú napr. morské bóje, meteorologické stanice alebo odľahlé osady. V takýchto prípadoch sú už dnes slnečné články najlacnejším riešením zásobovania objektu elektrickou energiou. V niektorých prípadoch ako sú napr. kozmické satelity sú tieto články jediným riešením V mnohých krajinách sa však objavuje stále viac slnečných článkov umiestnených na strechách domov, ktoré počas dňa dodávajú elektrickú energiu do verejnej siete a v noci ju z nej odoberajú.

Percento, ktorým sa podieľajú na výrobe energie zatiaľ nie je veľké, ale príklady z krajín kde je tento perspektívny druh energie podporovaný ukazujú, že tento stav sa môže veľmi rýchlo zmeniť, o to viac že technický pokrok nás čoraz v kratších intervaloch prekvapuje svojimi podivuhodnými výsledkami.

Cena slnečných článkov vo svete neustále klesá, a to v priamej úmere k tomu, ako prudko rastie ich výroba. Ceny v jednotlivých štátoch sa tiež líšia aj podľa toho, aký rozvinutý trh tam existuje (teda koľko slnečných systémov sa tam každoročne namontuje). Vedľa štátnych podpôr pôsobí na pokles ceny slnečných článkov veľmi priaznivo aj zvyšovanie výroby a konkurencia firiem.

2.5.4.2. Využitie fotovoltaiky na Slovensku

Prírodné podmienky v Slovenskej republike sú priaznivé pre trvalé využívanie slnečného žiarenia ako zdroja elektriny. Technologické zázemie tu tiež existuje. Máme firmy a odborníkov, ktorí vedia vyrobiť slnečný kremík, kvalitné fotovoltaické články a panely, navrhnúť, vyprojektovať a inštalovať fotovoltaický systém. Vzhľadom k miestnym podmienkam sa však zatiaľ orientujú takmer výhradne na export. Ak naša spoločnosť dospeje k rozhodnutiu a rýchlejšiemu presadzovaniu tohto perspektívneho zdroja energie v SR, potom sa nám podarí prekonať doterajšie bariéry (vysoké investičné náklady a cenu) a môžeme dohnať vyspelé krajiny, ktoré už tieto bariéry s úspechom prekonali a vstupujú tak do energetiky zajtrajška, založenej na požiadavke trvalo udržateľného života.

2.6. Záver

Slnečná energia sa v súčasnosti využíva na Slovensku pomerne málo. Dôkazom toho je aj skutočnosť, že najväčší výrobca slnečných kolektorov v SR vyváža 80% svojej produkcie do zahraničia.

Investovať do týchto zariadení (slnečné kolektory, fotovoltaické články...) sa určite oplatí najmä z dlhodobého hľadiska. Ceny energie sa neustále zvyšujú a očakáva sa ich prechod na európsky štandard. Ďalšou výhodou je určite nezávislosť na dodávkach tepelnej energie a obmedzenie ničenia životného prostredia.

Táto, voči životnému prostrediu priateľná energia, určite získa v blízkej budúcnosti na popularite.

3. Veterná energia

Energia vetra má tiež svoj pôvod v slnečnej aktivite. Zohrievaním vzduchu a jeho následným stúpaním do výšky dochádza k prúdeniu vzdušnej masy (vietor) okolo Zeme.

Vietor ako zdroj energie bol využívaný už v starej Číne, neskôr aj v Perzii a Egypte. V tých dobách slúžil prevážne na pumpovanie vody do zavlažovacích systémov. V stredoveku sa rozšírilo využívanie veterných mlynov predovšetkým z Holandska, ešte predtým sa však objavili v Taliansku, Francúzku, Španielsku a potom konečne aj v Anglicku a Holandsku. Prvá zlatá doba veternej energie nastala ešte pred druhou svetovou vojnou v Dánsku, v tej dobe tam bol inštalovaný celkový výkon 50 kW. Po vojne sa rozvoj tohto druhu energie takmer úplne zastavil pre všeobecné nadšenie ropným priemyslom a jeho vtedy ešte lákavými perspektívami. Negatívne následky spaľovania fosílnych palív ako smog, kyslé dažde, skleníkový efekt vtedy nikoho príliš netrápili a pojem vyčerpateľnosť surovinových zdrojov vtedy nikto nebral príliš vážne. Práve preto sa veterná energia dočkala svojho znovu objavenia už v sedemdesiatych rokoch - počas ropnej krízy. Vtedy bol naštartovaný extra rýchly vývoj tejto očarujúcej technológie a pokračuje až dodnes.[3]

3.1. Princíp veternej energie

Vietor vzniká prúdením vzduchu, ktoré je spôsobené nerovnomerným ohrievaním vzduchu a Zeme (teplejší ohriaty vzduch je ľahší a stúpa hore, chladnejší ťažší klesá k povrchu Zeme).

Pohybová energie vetra otáča listy či lopatky rotoru, tým vzniká mechanická energia. Tá je prenášaná cez prevodovku do generátora, kde sa mení na elektrickú energiu.[3]

3.2. Základné pojmy

Smer a rýchlosť vetra sú dve veličiny, ktoré je dôležité sledovať a hodnotiť práve pri zhodnotení výhodnosti stavby veternej elektrárne v konkrétnej lokalite.

Smer určujeme svetovou stranou, na jeho určenie sa používa veterný kohút, alebo veterný rukáv. Získané údaje zaznamenávame pomocou veternej ružice, ku konkrétnym smerom fúkania vetra priraďujeme percentuálny údaj vyjadrujúci aký podiel z celkového času vietor fúka práve týmto smerom a akých priemerných rýchlostí v tomto smere dosahuje.

Na určenie rýchlosti sa zvyčajne používa anemometer. Zistené rýchlosti sú potom zaznamenávane v stĺpcovom grafe (tzv. histogram). Aby sme získali spoľahlivé a presné podklady o možnosti využitia veterného prúdenia v danej lokalite je nutné takéto merania vykonávať minimálne v priebehu jedného roka.

Konkrétne údaje o poveternostných podmienkach pri určovaní vhodnosti danej lokality môže poskytnúť Slovenský hydrometeorologický ústav. Žiaľ nie je zatiaľ vypracovaná komplexná mapa celého Slovenska.

Ďalší faktor, ktorý veľmi výrazne ovplyvňuje vhodnosť určitej lokality na stavbu veternej elektrárne je rýchlostný profil prúdenia - nesúvisí síce priamo s meteorologickou situáciou, ale veľmi výrazne predurčuje umiestnenie a konštrukciu - čiže technickú stránku stavby. Vyjadruje prúdenie vzduchu v určitých výškach nad zemským povrchom (rôzne rýchlosti vetra v rozličných výškových hladinách) - vietor sa samozrejme správa inak na rovine, nad hrebeňmi, v údolí, alebo pri náraze na osamelú prekážku v teréne.

Vhodnosť stavby veternej elektrárne však ovplyvňuje množstvo ďalších faktorov je to predovšetkým finančná dostupnosť a návratnosť. Často je rozhodujúcim momentom aj komunikácia s úradmi a legislatívne postupy, ktorými treba pred samotnou realizáciou prejsť, pri väčších elektrárňach s ambíciou dodávať prúd aj do verejnej siete potom pribúdajú jednania s jej prevádzkovateľmi. Tieto faktory neovplyvňujú samotný potenciál veternej energie, ale do značnej miery ovplyvňujú dostupnosť jej využívania.[25]

3.2.1. Výber lokality:

· ročná priemerná rýchlosť musí byť aspoň 4 ms^-1 vo výške 10 m,

· umiestnenie lokality (stavba v chránenom území komplikuje schvaľovacie riadenie),

· vhodné geologické podmienky pre základy,

· prístupnosť lokality stavebným mechanizmom,

· možnosť vlastníctva alebo dlhodobého prenájmu,

· vzdialenosť elektrického vedenia vysokého a nízkeho napätia (ak je to možné, do 1 km),

· bezpečnosť prevádzky (teda dostatočná vzdialenosť od obydlí),

· lokálny zdroj nezávislý na rozvodnej sieti,

· vyššia investícia je nutná len na konštrukciu samotnej elektrárne.[25]

3.3. Rozdelenie veterných elektrární

Rozdelenie veterných elektrární v závislosti od výkonu sa nachádza v tabuľke č .1:

Tabuľka č .1: Rozdelenie podľa výkonu [3]

Elektrárne	Výkon [kW]
malé	do 20 kW
stredné	od 20 do 50 kW
veľké	nad 50 kW

Rozdelenie veterných elektrární podľa spracovania vyrobenej energie:

· do 5 kW – prevažne nabíjanie akumulátorov,

· od 5 kW do 20 kW – dodávanie do siete alebo ohrev úžitkovej vody,

· od 20 kW – takmer výhradné dodávanie elektriny do siete.[3]

Rozdelenie veterných elektrárni podľa konštrukcie:

· zariadenia s vertikálnou osou rotácie,

· zariadenia s horizontálnou osou rotácie.[3]

Rozdelenie podľa riešenia veternej elektrárne:

· veterné elektrárne s vrtuľou,

· veterné elektrárne s lopatkovými kolesami.[3]

3.3.1. Časti veternej elektrárne

· Rotor

· Generátor

· Prevodovka

· Systém natáčania do smeru vetra

· Stožiar a rám strojovne

· Regulačný systém [3]

Obr. č. 10: Časti veternej elektrárne [3]

3.3.1.1. Rotor

Je časť veternej elektrárne, ktorá sa vo vetri roztáča a získanú energiu potom premieňa na elektrinu alebo mechanickú prácu, ktorú môžeme využívať. Existuje viacero typov veterných motorov, ktorých použitie je už bežnou záležitosťou kdekoľvek na svete.

Vrtuľa spomedzi všetkých veterných motorov má najvyššiu účinnosť (približne 58%) ak predpokladáme, že účinnosť prevodu medzi mechanickou energiou a elektrickou energiou je 80% potom celková účinnosť takejto elektrárne môže dosahovať až 40 - 45%. Ide o rýchlobežný typ veterného motora.

Výhody:

§ malý počet listov,

§ nižšia cena než pri mnoho lopatkovom mechanizme,

§ namáhanie listov poryvmi vetra je menšie pretože sú dimenzované pre výrazne väčšie odstredivé sily,

§ v pokojovom stave nie je tlak na os otáčania spôsobovaný vlastnou váhou vrtule príliš veľký, dochádza teda k menšej únave materiálu.

Nevýhody:

§ počiatočný točivý moment je veľmi malý, preto je nutné tieto mechanizmy vybaviť elektrickým rozbehom alebo dvojstupňovou reguláciou,

§ keď je vrtuľa pri rozbehu viacej naklonená do horizontálneho smeru, v momente kedy dosiahne dostatočnú rýchlosť sa nastaví do pracovnej polohy.

Výkon vrtule vypočítame zo vzorca: (3.1)

· výkon – P [W]

· rýchlosť vetra – v [ms^-1]

· priemer vrtule – D [m]

Lopatkové koleso je pomalobežný veterný motor, obvyklý počet lopatiek sa pohybuje medzi 12 a 24, priemer kolesa je medzi 5 až 8 metrami, maximálna účinnosť je dosahovaná pri rýchlobežnosti 1. Pomalobežný motor dosahuje 75% účinnosti rýchlobežného motora, je vhodnejší pre čerpanie vody.

Výkon lopatkového kolesa vypočítame zo vzorca: (3.2)

· výkon – P [W]

· rýchlosť vetra – v [ms^-1]

· priemer vrtule – D [m]

Darrieov rotor sa skladá z 2 a viac krídel rotujúcich okolo vertikálnej osi.

Výhody:

· vysoká účinnosť,

· možnosť umiestnenia generátoru do spodnej časti stožiaru,

· jednoduchá konštrukcia.

Nevýhody:

· zlá schopnosť rozbehu (zvyčajne je nutný nútený rozbeh).

Savoniov rotor je tvorený dvomi pol valcami, maximálnu účinnosť dosahuje pri rýchlobežnosti 0,9 až 1.

Výhody:

· veľmi jednoduchá konštrukcia,

· nízka cena.

Nevýhody:

· z tvaru vyplývajúca existencia dvoch mŕtvych uhlov, kde nevzniká prakticky žiadny točivý moment,

· pomerne malá účinnosť.

Z porovnania výhod a nevýhod Darrieovho a Savoniovho motoru jasne vyplýva, že kombináciou týchto dvoch typov je možné vytvoriť veľmi efektívny a perspektívny typ veterného motora, kde Savoniov motor zabezpečuje jednoduchý rozbeh aj pri nízkych rýchlostiach vetra a potom nastupuje Darrieov motor s omnoho vyššou účinnosťou.[3]

3.3.1.2. Generátor

Základné typy generátora sú:

· jednosmerný,

· synchrónny,

· asynchrónny.

V malých veterných elektrárňach sa zväčša používajú jednosmerné generátory vhodné pre dobíjanie akumulátorov, pretože produkujú jednosmerný prúd, ktorý je možné v akumulátoroch bez problémov ukladať, dá sa použiť aj striedavý generátor v takom prípade je však nutné sústavu vybaviť aj vhodným usmerňovačom. V stredných a veľkých veterných elektrárňach sa používajú hlavne synchrónne alebo asynchrónne generátory.

Výhody synchrónnych generátorov:

· veľká účinnosť,

· nízke pracovné otáčky,

· schopnosť pracovať aj pri vysokých otáčkach - z toho vyplývajúca použiteľnosť pre veľký rozsah rýchlostí vetra.

Nevýhody synchrónnych generátorov:

· vysoká cena v porovnaní s asynchrónnymi generátormi,

· komplikovaný riadiaci a kontrolný systém z dôvodu nutnosti pripojiť generátor na sieť presne v momente kedy napätie a priebeh fáz na jeho svorkách odpovedajú tým v sieti.

Výhody asynchrónnych generátorov:

· lacnejšia konštrukcia,

· veľmi jednoduché pripojenie na sieť,

· pri pripojení na sieť sa neprejavujú oscilačné javy,

· možnosť pripojenia k sieti aj keď sa otáčky generátora líšia od synchrónnych až do 5%,

· možnosť použitia pri rozbehu motora elektrárne - používa sa hlavne u rýchlobežných elektrární, kde je rozbehový moment nedostatočný na samostatný rozbeh.

Nevýhody asynchrónnych generátorov:

· pri rozbehu generátor odoberá zo siete prúd pre vytvorenie vlastného magnetického poľa, je to však malá nevýhoda, ktorú možno vyrovnať použitím batérie kondenzátorov V praxi je nutné rozlišovať predovšetkým medzi elektrárňami so zámerom dodávať elektrinu do siete a medzi malými zdrojmi určenými predovšetkým pre vlastnú potrebu majiteľa.[3]

3.3.1.3. Prevodovka

Používa sa tam, kde je veľký rozdiel medzi nominálnymi otáčkami rotora a generátora.

3.3.1.4. Systém natáčania do smeru vetra

Štandardne sa používajú tieto mechanizmy:

· chvostová plocha - je používaná hlavne pri malých elektrárňach do 5 kW, je to konštrukčne veľmi jednoduché riešenie, kedy sa plocha pevne pripojená na strojovňu elektrárne otáča po smere vetra a tak zaručuje, že rotor je vždy natočený kolmo na smer vetra. Je to veľmi spoľahlivý a minimálne poruchový systém jeho nevýhodou však je, že pri náhlych zmenách prúdenia vetra je strojovňa otáčaná veľmi prudko a tak vznikajú tlaky urýchľujúce únavu materiálu predovšetkým na hriadeli a tiež celkovej nosnej konštrukcii elektrárne,

· bočné pomocné rotory - je to mierne zložitejší mechanizmus, kde dve vrtule po bokoch strojovne otáčajú celé jej telo pomocou sústavy ozubených kolies. Výhodou je postupné otočenie a teda minimálna námaha hriadeľa,

· natáčanie pomocnými motormi - sú používané pri väčších elektrárňach s ťažšou strojovňou. Sú to komplikované mechanizmy pozostávajúce zo snímacieho, hodnotiaceho, riadiaceho a akčného prvku - elektromotora. Výhodou je pozvoľné a presné natočenie strojovne do smeru vetra, nevýhodou je finančná a technická náročnosť. Pri veľkých elektrárňach je však takýto mechanizmus nevyhnutnosťou.

Tiež je potrebné zariadenie, ktoré ochráni elektráreň v prípade príliš silného vetra. V zásade sú dve možnosti, otočenie strojovne elektrárne do takého smeru, aby vrtuľa vyvolávala čo najmenší odpor vzduchu, alebo natočenie jednotlivých lopatiek vrtule v smere vetra.[3]

3.3.1.5. Stožiar a rám strojovne

Stožiar a rám strojovne sú nosnými systémami veternej elektrárne. Ich konštrukcia je závislá na type a veľkosti veternej elektrárne.

3.3.1.6. Regulačný systém

Závisí na veľkosti a stupni vybavenia veternej elektrárne.

Pre veterné elektrárne, ktoré dodávajú elektrickú energiu do elektrizačnej sústavy sa regulačný systém skladá z týchto častí:

· ovládacie a kontrolne prvky,

· systém riadenia a brzdenia vrtule,

· kontrolný systém jednotlivých častí elektrárne,

· systém natáčania strojovne do smeru vetra,

· systém pripojenia k sieti.[3]

3.3.2. Výroba elektrickej energie

Na výrobu elektrickej energie z vetra sa stavajú veterné elektrárne. Točivá sila krídel veternej elektrárne sa prenáša cez hnací mechanizmus do generátora, kde sa vyrába elektrická energia. Výkon dosiahnutý z vetra nemá konštantnú veľkosť, určujúcim faktorom je rýchlosť prúdenia vzduchu. Energia získaná z vetra zodpovedá tretej mocnine rýchlosti vetra. Ak teda postavíme veternú elektráreň na mieste, kde je priemerná rýchlosť vetra 6 m.s^-1 namiesto 3 m.s^-1 (teda dvojnásobná), môžeme získať 8 násobne vyššie množstvo energie. Z tohto dôvodu má miesto, kde toto zariadenie postavíme, rozhodujúci vplyv na účinnosť celého zariadenia. Priemer rotora, výška veže, menovitý výkon generátora, účinnosť aerodynamickej, mechanickej a elektrickej premeny, výkonová charakteristika a hospodárnosť zariadenia sú ďalšími rozhodujúcimi faktormi pri výstavbe veternej elektrárne. Z každého štvorcového metra plochy, ktorú rotor pokrýva, možno (na vhodných miestach) vyrobiť ročne 600 – 900 kWh elektrickej energie. Najlepšie veterné podmienky sú v zime, preto je vhodné kombinovať veternú elektráreň so slnečnými kolektormi.

Maximálny výkon možno dosiahnuť pri rýchlosti vetra 10 – 14 m.s^-1. Ak je rýchlosť vetra vyššia ako 25 m.s^-1 musí sa elektráreň odstaviť, aby sa zabránilo jej zničeniu. Aby sa zabránilo preťaženiu zariadenia pri príliš silnom vetre, je potrebné urobiť následné technické opatrenia:

· automatické brzdenie znížením otáčok rotora pri prekročení určitej rýchlosti vetra,

· aktívnu mechanickú reguláciu krídel tak, aby rýchlosť otáčok rotora bola konštantná.[25]

Ideálne veterné elektrárne dokážu teoreticky využiť asi 59% energie vetra. Vzhľadom na termodynamické vlastnosti prúdenia vzduchu vyššie využitie nie je možné. Najvyššie využitie výkonu je možné dosiahnuť dvoj- a trojlistovými rotormi. Aby mohol rotor čo najlepšie zachytiť energiu vetra, mala by byť hlava veternej turbíny, tzv. gondola, umiestnená na stožiari otáčavo. Na nasmerovanie osi rotora v smere vetra slúži postranné veterné koleso alebo elektromotor.

Odhliadnuc od historických konceptov rotorov (americké veterné turbíny, holandské veterné mlyny) inštalujú sa dva základné typy veterných turbín:

· vertikálne (Darrieov a Savoniov rotor) - krídla sú namontované na zvislej osi, rotor sa nemusí nastavovať v smere vetra. Energetický zisk je však menší, kvôli lopatkám nízko umiestneným nad zemou, zobrazené na obr. č. 11,

· horizontálne (jedno-, dvoj- a trojlistové rotory), obr. č. 12.[25]

Obr. č. 11: Veterná turbína – vertikálna [5]

Obr. č. 12: Veterná turbína – horizontálna [5]

3.3.3. Výhody a nevýhody využitia veternej energie

Výhody veternej energie:

· veterná energia je obnoviteľným a nevyčerpateľným zdrojom energie,

· pri vlastnej spotrebe elektrickej energie sa vyhneme prenosovým stratám,

· pri výrobe nie sú produkované žiadne škodlivé emisie (SO₂, CO₂, NO_x, popol),

· prebytky vyrobenej elektrickej energie môže výrobca predávať do verejnej rozvodnej siete na základe zmluvného vzťahu s distribučnou spoločnosťou (majiteľom rozvodnej siete elektriny) a tým môže výrazne ovplyvniť návratnosť vložených finančných prostriedkov.

Nevýhody veternej energie:

· pomerne vysoká hlučnosť (nutné znížiť hlučnosť na úroveň, ktorá je požadovaná hygienickými predpismi , pod 45 dB),

· nestabilný zdroj,

· pomerne časovo a finančne náročná predrealizačná fáza,

· pri stavbe veternej elektrárne o vyšších výkonoch je nutné vynaložiť pomerne vysoké investičné náklady,

· návratnosť vložených finančných prostriedkov je závislá na využití vyrobenej elektrické energie.[3]

3.4. Veterné pomery Slovenskej republiky

Aj keď na Slovensku nemáme také dobré poveternostné podmienky, ako sú napr. na morskom pobreží, existuje aj u nás dostatok vhodných lokalít na výstavbu veterných elektrární.

Mnohé z týchto oblasti sú však z hľadiska technického, ale aj z hľadiska ochrany prírody nevyužiteľné.

Rýchlosť vetra je na Slovensku v rozhodujúcej miere ovplyvnená reliéfom zemského povrchu, ktorý je u nás značne členitý. Najmenej veterné sú častí kotlín a údolia, obzvlášť na strednom a severozápadnom Slovensku, kde priemerná rýchlosť prízemného vetra neprevýši 2,0 ms^-1.

Juhozápadné a juhovýchodné Slovensko patrí medzi stredne veterné polohy s priemernými ročnými rýchlosťami vetra okolo 3 – 4 ms^-1.

Najvyššie rýchlosti vetra sú však v hrebeňovitých a vrcholových polohách a v ich blízkosti, ale ani na najveternejších lokalitách Slovenska ročný priemer vetra neprevyšuje hodnotu 10 ms^-1.

Na Slovensku sú dve výrazne veternejšie oblasti. Je to Podunajská nížina a Východoslovenská nížina.[15]

3.4.1. Potenciál veternej energie v SR

Asi 4300 km² rozlohy Slovenskej republiky je z hľadiska poveternostných podmienok potenciálne vhodných pre výstavbu veterných elektrární. Priemerná ročná rýchlosť vetra na týchto miestach totiž prevyšuje, vo výške 10 m nad zemou, rýchlosť 4 m/s. Pri tejto rýchlosti je už možné uvažovať o ekonomickom využití veternej energie. Z uvedenej rozlohy by však v súčasnej dobe bolo možné reálne využiť len asi 2% (cca 86 km²). Súvisí to s tým, že potenciálne vhodné lokality pre umiestňovanie veterných agregátov sa zväčša nachádzajú vo vyššie položených oblastiach s nadmorskou výškou nad 500 m n. m., pričom tieto oblasti sú často veľmi vzdialené od najbližšieho vedenia elektrickej siete, na ktoré by mali byť napojené. Predĺženie vedenia k veternému agregátu znamená vždy zvýšenie nákladov na výrobu, čo spolu s nízkou výkupnou cenou má za následok, že mnoho vhodných oblastí je v súčasnosti prakticky nevyužiteľných.

Na základe analýzy vypracovanej Ministerstvom hospodárstva SR (Tézy aktualizácie energetickej koncepcie pre SR do roku 2005, január 1997) potenciál veternej energie predstavuje asi 1,1 PJ, čo je 0,3 mld. kWh elektrickej energie vyrobenej za rok. Táto hodnota by predstavovala asi 1,2% spotreby elektriny na Slovensku.[25]

3.5. Využitie energie vetra

Energia vetra sa využíva najmä k výrobe elektrickej energie. Ta môže byť použitá k vlastnej spotrebe výrobcu napr. k osvetleniu, vytápaniu objektov, k ohrevu vody alebo môže byť využívaná lokálne viac odberateľmi (v prípade zariadenia s vyšším výkonom). U väčších zariadení je možné dodávať vyrobenú elektrickú energiu do verejnej rozvodnej siete na základe zmluvného vzťahu s distribučnou spoločnosťou (majiteľom rozvodnej siete). Výhodné je použitie malých veterných elektrárni pre výrobu elektrickej energie v miestach bez prípojky elektrickej energie z rozvodnej siete (napr. rekreačné zariadenia). Malé veterné elektrárne môžu slúžiť napr. k čerpaniu vody.

3.5.1. Situácia vo svete

Najlepšie podmienky pre rozvoj využitia veternej energie majú prímorské štáty, čo sa do značnej miery odráža na tom, že práve takéto štáty najďalej pokročili nielen s vývojom konkrétnych technológií, ale aj s ich zavádzaním do praxe, avšak tento druh energie sa búrlivo rozvíja na celom svete

Potenciál vetra v Európe sa odhaduje až na 50%-nú možnosť pokrytia dopytu po energii.

Už takmer tradične tabuľkám dominuje USA, ktoré má najväčší inštalovaný výkon na celom svete, je to približne 1600 MW. Ďalšími potenciálnymi svetovými veternými veľmocami z Amerického kontinentu sú Brazília, Kanada a Mexiko. V západnej Európe má najväčší potenciál Veľká Británia, kde je už trh s veternou energiou celkom vyvinutý, ale napriek možnostiam ďalšieho vývoja pomerne stabilný. Krajiny ako Dánsko, Nemecko alebo Španielsko majú síce podstatne menšie trhy, ale vďaka ich ústretovej politike a podpore využitia veternej energie sú to jedny z najdynamickejšie sa rozvíjajúcich krajín v tomto smere. Z ázijských krajín vyniká predovšetkým India. Je to jeden z celosvetovo najväčších trhov pre veterné turbíny. Ďalšou veľmi perspektívnou krajinou je Čína. Jej momentálna situácia v oblasti využitia veternej energie nie je síce nijako ohromujúca, ale predpokladá sa zrýchlenie vývoja.

3.5.2. Situácia na Slovensku

Slovensko svojou vnútrozemskou polohou nespĺňa podmienky ideálnej veternej krajiny, to však neznamená, že energia z vetra je u nás nevyužiteľná.

Teoretický odhad maximálneho veterného potenciálu Slovenska sa podľa niektorých zdrojov pohybuje okolo 3 mld. kWh/rok, z čoho sa reálne dá využiť asi jedna tretina čiže 1 mld. kWh/rok.

Aj u nás existujú niektoré vhodné lokality s vyššími priemernými rýchlosťami vetra. Tie sú však situované vo vyšších nadmorských výškach (obvykle nad 500 - 600 m n. m.), kde však stavbe veterných elektrárni často bránia predpisy o ochrane prírody. V energetickej bilancii našej republiky nehraje preto vietor príliš významnú úlohu.

Veľmi veľký vplyv na využívanie veternej energie vo veľkom má tiež finančná otázka, na Slovensku je rozvoj zablokovaný veľmi nízkymi výkupnými cenami energie a pasívnym prístupom štátu.

3.6. Záver

Dlhoročný vývoj smeruje k výrobe veterných elektrární, ktoré by boli cenovo výhodnejšie a efektívnejšie. Pre budúcnosť sa predpokladá, že cena za elektrickú energiu získanú z veterných elektrární bude aj naďalej klesať. Konkurencie schopnosť sa zvyšuje aj tým, že veterné elektrárne nezaťažujú životné prostredie škodlivými emisiami.

Rozšírenie veterných elektrární na území Slovenska nie je v takej miere ako v iných krajinách. Na tento stav hlavne vplýva nedostatočná legislatíva ako aj negatívny postoj ľudí k výstavbe takýchto zariadení.

3.7. Zhodnotenie slnečnej a veternej energie

Obnoviteľné zdroje energie, ktorých základom je slnečné žiarenie (veterná, slnečná energia a iné), sú schopné úplne pokryť spotrebu všetkých druhov energie prakticky v každej krajine sveta. Slnko je jediným zdrojom energie, na ktorý sa ľudstvo môže plne spoľahnúť. Slnečná energia nám dokáže poskytnúť všetko, čo od energie požadujeme a to často veľmi jednoducho, čisto a bez rizika. Nie je to len elektrina, teplo a svetlo pre naše domovy, ale aj palivo na prevádzku ekologicky čistých automobilov.

Spôsobov, ako vyrábať tepelnú alebo elektrickú energiu z obnoviteľných zdrojov, je viac. Elektrinu je možné priamo vyrábať zo slnečného žiarenia napr. pomocou tzv. slnečných (fotovoltaických) článkov. Nepriamo sa dá slnečná energia využívať, či už vo forme, veternej energie, ktorá vzniká v dôsledku nerovnomerného zohrievania zemského povrchu slnečnými lúčmi a následnej cirkulácie vzduchu alebo vodnej energie a pod. Zo všetkých týchto zdrojov je možné vyrábať teplo a elektrickú energiu a to pri použití v súčasnosti dostupných technológií.

Vznik podporných programov pre obnoviteľné zdroje energie a ich zvýhodňovanie je cesta, ktorou by sme sa mali vydať, ak chceme dosiahnuť pokrok v tejto dôležitej oblasti.

4. Slnečné žiarenie

4.1. Spektrum slnečného žiarenia

Žiarenie je vysielanie a prenos energie vo forme elektromagnetických vĺn alebo hmotných častíc. Elektromagnetické vlny sa vyznačujú vlnovou dĺžkou a frekvenciou. Žiarenie, ktoré je charakteristické jednou vlnovou dĺžkou, je monochromatickým žiarením. Žiarenie, ktoré je zložené z rôznych monochromatických žiarení, nazývame zloženým žiarením. Zoradením zložiek žiarenia podľa vlnových dĺžok vznikne spektrum. Oblasť spektra s dĺžkou vlny od 100 do 380 nm obsahuje ultrafialové žiarenie. V rozsahu vlnových dĺžok od 380 do 780 nm sa nachádza viditeľné žiarenie. Žiarenie s vlnovou dĺžkou od 780 až do 1 nm je infračervené žiarenie.

Slnečné žiarenie, ktoré po prechode cez atmosféru dopadá na zemský povrch, má spektrálny rozsah len od λ = 280 do λ = 3000 nm. Žiarenia kratšej a dlhšej vlnovej dĺžky sa v atmosfére vplyvom pohltivosti celkom eliminujú a v našom životnom prostredí sa môžu vyskytnúť len od umelých zdrojov. Najväčší vplyv na pohltenie slnečného žiarenia v oblasti ultrafialového a viditeľného žiarenia má ozón a v infračervenej oblasti vodná para a CO₂.[23]

4.2. Svetelný tok

Meraním viditeľného žiarenia sa zaoberá fotometria. Základnou fotometrickou jednotkou je kandela [cd]. Kandela je kolmá svietivosť jednej šesťstotisíciny m² povrchu absolutného čierneho telesa pri teplote tuhnúcej platiny 2042 K za tlaku 101 320 Pa.

Svetelný tok zdroja viditeľného žiarenia charakterizuje svetelný tok φ. Udáva celkové množstvo vyžiareného svetla zo zdroja do okolitého priestoru za sekundu. Jednotkou je lumen [lm]. Lumen je svetelný tok vysielaný do priestorového uhla jedného steradiánu bodovým zdrojom rovnomernej svietivosti jednej kandely.

Priestor, do ktorého sa vyžaruje svetlo, vymedzuje sa priestorovým uhlom ω. Priestorový uhol zodpovedá vrcholovému uhlu vytvorenému zväzkom polpriamok, ktoré majú začiatok vo vrchole umiestnenom v bodovom zdroji svetla a ohraničujú priestor vyžarovania alebo osvetľovanú plochu. Jednotkou priestorového uhla je steradián [sr]. Jeden steradián je priestorový uhol vytvárajúci s vrcholom v strede gule na povrchu tejto gule plochu S, ktorej obsah sa rovná druhej mocnine polomeru gule r.

Keď ide o určenie elementárneho priestorového uhla dω, ktorý vo vzdialenosti r vymedzuje elementárnu plôšku dS obsahujúcu posudzovaný bod P, tak výpočtový vzťah má tvar: [sr] (4.1),

kde υ je uhol medzi normálnou n plôškou dS a spojnicou vrcholu ohraničujúcich polpriamok s bodom P vo vzdialenosti r.[23]

4.3. Svietivosť

Schopnosť zdroja vyžarovať svetlo do určitého smeru charakterizuje svietivosť I. Jednotkou svietivosti je kandela. Udáva sa pre určitý smer ako vektor, ktorého veľkosť je daná podielom elementárneho svetelného toku vyžiareného v danom smere do elementárneho priestorového uhla a veľkosti tohto priestorového uhla: [cd] (4.2)

Keď je vyžarovacia schopnosť zdroja v každom smere rovnaká, tak svietivosť udáva množstvo svetla, ktoré sa vyžiari za sekundu do priestorového uhla jedného steradiánu.[23]

4.4. Osvetlenosť

Osvetlenosť E v bode na osvetľovacej ploche je podiel elementárneho svetelného toku od bodového zdroja, ktorý dopadá na element osvetlenej plochy dS obsahujúci daný bod, a veľkosti tohto plošného elementu: [lx] (4.3)

Jednotkou je lux, ktorý určuje osvetlenosť plochy 1 m² od rovnomerne rozloženého svetelného toku 1 lumenu.

Keď dS vyjadríme pomocou priestorového uhla zo (4.1) , osvetlenosť môžeme definovať v tvare: [lx] (4.4)

Z toho vyplýva, že osvetlenosť plochy od bodového zdroja klesá so štvorcom vzdialenosti od zdroja. Zdroj svetla možno považovať za bodový vtedy, keď jeho najväčší rozmer je desaťnásobne a viacnásobne menší ako vzdialenosť r. Osvetlenosť od plošného zdroja sa určuje podľa jasu svietiacej plochy.[23]

4.5. Oblohové svetlo

Oblohové svetlo má všesmerný (difúzny) charakter a jeho zdrojom je každý bod oblohovej hemisféry. Oblohové svetlo vzniká rozptylom, odrazom a priestupom slnečného svetla cez atmosféru, cez jej plynné i hmotné čiastočky a jeho pôsobenie na zemskom povrchu závisí od plochy Slnka, stavu atmosféry a jej zamračenia. Stupeň zamračenia oblohy sa udáva v desatinách pokrytia oblohovej hemisféry oblakmi, stupnicou oblačnosti v rozsahu od 0 do 10. Pri svetelnotechnickom hodnotení rozlišujeme jasnú oblohu (oblačnosť od 0 do 2) a celkom zamračenú oblohu (oblačnosť 10).[23]

4.5.1. Jasná obloha

Pri bezoblačnej oblohe popri priamom slnečnom svetle pôsobí aj difúzne svetlo modrej oblohy. Pomerné rozloženie jasu na bezoblačnej oblohe sa vyznačuje týmito charakteristikami:

· rozloženie jasu oblohy sa mení so zdanlivou polohou Slnka na oblohe a je symetrické okolo slnečného meridiánu,

· rozptyl slnečného svetla možno vyjadriť atmosferickou indikatrisou rozptylu,

· jas bezoblačnej oblohy sa zvyšuje plynule od zenitu k horizontu.[23]

4.5.2. Zamračená obloha

Z hľadiska svetelnotechnického hodnotenia prostredia rozhodujú najnepriaznivejšie pomery v zimnom období pri úplne a rovnomerne zamračenej oblohe, ktorá je charakterizovaná týmito vlastnosťami:

· veľká rovnomernosť a difúznosť jasu oblohy vo všetkých smeroch bez badateľného vplyvu polohy slnka,

· nezávislosť rozloženia jasu na oblohe od smeru slnečných lúčov, aj keď absolútna úroveň jasu závisí od výšky Slnka,

· plynulá gradácia jasu v smere od horizontu k zenitu oblohy,

· mnohonásobným odrazom oblohového svetla medzi dolnou vrstvou oblakov a povrchom terénu je úroveň i gradácia jasu oblohy ovplyvnená aj odrazom od terénu.[23]

4.6. Popis meracieho prístroja

Na určenie intenzity slnečného žiarenia bol použitý digitálny luxmeter (DIN 5035) (príloha č.1).

Skladá sa z týchto častí:

· 3 funkčné prepínače: HOLD – drží meranú hodnotu

ON – zapnutie

OFF – vypnutie

· 13 milimetrový LCD display, ktorý je 3 ½ znakový

· senzor (silikónová fotobunka)

· rozsah prepínania pre výber meraného rozsahu: * 100 lx

* 10 lx

* 1 lx

Rozsah merania je od 0 – 100 000 lx. Maximálna tolerancia je menšia ako ± 9%.

Prístroj je pripravený k použitiu po vložení batérie, zapnutí prepínača do polohy ON a následnom pripojení senzora k prístroju. Optimálna poloha senzora pri meraní je 0,83 m nad zemou. Svetelná intenzita je indikovaná (zobrazovaná) v luxoch [lx] na displayi. Ak sa na displayi objaví hodnota „1“, svetelná intenzita je mimo zvoleného rozsahu, a teda rozsah musíme zväčšiť.

4.7. Postup merania intenzity slnečného žiarenia

Intenzita slnečného žiarenia bola meraná digitálnym luxmetrom 0500. Intenzitu slnečného žiarenia meria senzor, ktorý je pripojený k prístroju s displayom. Merací prístroj sa zapne posunutím vypínača do polohy EIN-, ak je senzor už nasmerovaný, čakáme, kým sa na displayi hodnota začne ustaľovať a prepneme vypínač do polohy HOLD-. Hodnotu, ktorá zostala na displayi si môžeme zapísať.

4.7.1. Postup a výsledky merania intenzity slnečného žiarenia

Intenzita slnečného žiarenia bola meraná v areáli Technickej univerzity v Herľanoch (príloha č.2) na budovách č.1 a č.2 (príloha č.3).

Intenzita žiarenia bola nameraná senzorom nasmerovaným v polohe priamo na budovu (budova č. 1), na ktorej je umiestnený fotovoltaický článok s plochou 2*3 cm a výkonom 1,5 V a tiež na budove (budova č. 2), na ktorej sa plánuje s umiestnením fotovoltaických článkov. V súčastnosti sa na budove č.2 nenachádza žiadne zariadenie.

Intenzitu difúzneho žiarenia som merala v troch dňoch 19, 21.01.2001 a 07.03.2001. Merania boli vykonané digitálnym luxmetrom 0500, hodnoty boli namerané a zaznamenané v päťminutových intervaloch.

Namerané hodnoty sú spracované a zapísane v tabuľkách a grafoch.

Budova č.2 (bez solárneho zariadenia)

	Meranie č.1
Deň: 19.1.2001
Lokalita: Herľany
Počasie: jasno a slnečno
Teplota: -1°C - 3°C

*Tabuľka č.1*

	Meranie č.2
Deň: 21.1.2001
Lokalita: Herľany
Počasie: jasno a slnečno
Teplota: -2°C - 3°C

*Tabuľka č.2*

	Meranie č.3
Deň: 07.03.2001
Lokalita: Herľany
Počasie: slnečno a slabý vietor
Teplota: 5°C - 10°C

*Tabuľka č.3*

Budova č.1 (s fotovoltaickým článkom)

	Meranie č.1
Deň: 19.1.2001
Lokalita: Herľany
Počasie: jasno a slnečno
Teplota: -1°C - 3°C

*Tabuľka č.1*

	Meranie č.2
Deň: 21.1.2001
Lokalita: Herľany
Počasie: jasno a slnečno
Teplota: -2°C - 3°C

*Tabuľka č.2*

	Meranie č.3
Deň: 07.03.2001
Lokalita: Herľany
Počasie: slnečno a slabý vietor
Teplota: 5°C - 10°C

*Tabuľka č.3*

5. Meranie rýchlosti vetra

5.1. Popis meracieho prístroja

Pri meraní rýchlosti vetra bol použitý merací prístroj TESTO 490/491 (príloha č.4). Tento prístroj umožňuje uloženie, tlačenie a vyhodnotenie dát pomocou PC. Je to špeciálny prístroj na meranie rýchlosti vetra, kde je určená ako pomocný parameter teplota vzduchu.

Prístroj sa skladá z:

· meracieho prístroja s LCD displayom pre dve simultánne namerané hodnoty,

· sondy na meranie rýchlosti vetra v rozsahu od 0 – 60 ms^-1, zhotovenej z antikorózneho materiálu.

Technické údaje sú získané výpočtom z podmienok, za ktorých je sonda kalibrovaná. Vo väčšine prípadov tieto parametre spĺňajú podmienky každodenného merania.

Popis prístroja:

· I – zapnutie,

· O – vypnutie,

· START-STOP - kontrola výpočtu časovej alebo mnohobodovej nameranej strednej hodnoty.

Opakovaným stlačením tlačidla získame funkcie:

· HOLD - aktuálna nameraná hodnota držaná na displayi,

· MAX - maximálna hodnota,

· MIN - minimálna hodnota,

· MEAN - stredná hodnota.

Vrtuľová meracia sonda sa používa na meranie veľkých rýchlosti do 60 ms^-1. Ideálne je meranie v rozsahu 4 – 40 ms^-1. Princíp merania vrtuľovej sondy je založený na konverzii (premene) rotačného pohybu na elektrický signál. Tok vzduchu hýbe vrtuľou. Za pomoci indukovanej aproximácie sa „počítajú“ rotácie vrtuľky a následne sa transformujú na sériu impulzov, ktoré sa konvertujú v meracom prístroji a sú zobrazené ako tok hodnôt. Chyby zapríčinené trením ložísk (statickým trením) počas štartu merania sú opravené elektronicky.

5.2. Postup merania rýchlosti vetra

Rýchlosť vetra bola meraná prístrojom Tesco 490/491. Prístroj je pripravený k použitiu, ak pripojíme sondu na meranie rýchlosti vetra k dolnej časti meracieho prístroja, a stlačením tlačítka START. Sondu si nasmerujeme presne v smere toku vzduchu tak, aby priamy tok vzduchu bol paralelný k súradniciam sondy. Pomalým otáčaním sondy v smere toku vzduchu sa hodnoty zobrazované na displayi postupne menia. Až keď sa na displayi objaví maximálna hodnota, sonda je správne nasmerovaná. Túto maximálnu hodnotu rýchlosti vetra si zapíšeme spolu s teplotou vzduchu, ktorá sa na displeyi takisto zobrazuje. Zapisujeme si tú teplotu vzduchu, ktorá sa objaví pri maximálnej hodnote rýchlosti vetra.

5.2.1. Postup a výsledky merania rýchlosti vetra

Rýchlosť vetra som merala v lokalite obce Herľany.

Lokalita Čerkov dol (príloha č.5) sa nachádza severo – východne od areálu Technickej univerzity. Z hľadiska otvorenia krajiny ide o pole s nízkym porastom v blízkosti, ktorého sa nenachádza žiadna zástavba. V prílohe č.5 sa nachádza mapa , na ktorej je vyznačené miesto, v ktorom boli vykonané merania. Merala som v dňoch 06, 07 a 08.03.2001, v päťminutových intervaloch. Pri každom intervale som si zapísala maximálnu hodnotu rýchlosti vetra v ms^-1, ako aj odpovedajúcu teplotu v °C.

Namerané hodnoty sú zaznamenané a spracované v tabuľkách.

Lokalita Herľany - Čerkov dol

	Meranie č.1
Deň: 06.03.2001
Lokalita: Herľany
Počasie: slnečno a stredne silný vietor
Priemerná teplota: 9,7°C

*Tabuľka č.1*

	Meranie č.2
Deň: 07.03.2001
Lokalita: Herľany
Počasie: slnečno a slabý vietor
Priemerná teplota: 10,5°C

*Tabuľka č.2*

	Meranie č.3
Deň: 08.03.2001
Lokalita: Herľany
Počasie: slnečno a slabý vietor
Priemerná teplota: 11,3°C

*Tabuľka č.3*

5.3. Zhodnotenie nameraných údajov

Aj napriek tomu, že sa meralo len v takom krátkom období a v zimných mesiacoch výsledky merania intenzity slnečného žiarenia boli pozitívne.

Z nameraných údajov môžeme vidieť, že v obci Herľany je vhodné využívať slnečnú energiu. Môžu sa využívať slnečné kolektory napr. na prípravu teplej úžitkovej vody, alebo fotovoltaické články.

Keďže sa merania realizovali len v krátkom období doporučujem pokračovať v celoročných meraniach v danej lokalite.

Pri zhodnotení nameraných hodnôt rýchlosti vetra konštatujem, že v lokalite Herľany – Čerkov dol bola priemerná nameraná rýchlosť vetra 1,7 ms^-1.Vzhľadom na to, že hraničná rýchlosť vetra pre jej ekonomické využitie je 4 ms^-1 daná lokalita je nevyhovujúca z hľadiska využívania veternej energie, ale pre krátkosť času, v ktorom boli merania vykonané doporučujem pokračovať v začatých meraniach, aby sa dosiahol reprezentatívny súbor nameraných dát, ktorý by mohol slúžiť na objektívne posúdenie vhodnosti lokality.

Pri zohľadnení drsnosti terénu a prepočtu rýchlosti vetra v 20 metrovej výške nad terénom dostaneme len hodnotu okolo 3,5 ms^-1, čo nie je tiež postačujúca hodnota.

6. Záver

Úlohou mojej diplomovej práce bolo zhodnotiť potenciál slnečnej a veternej energie v lokalite Herľany. Základné informácie a poznatky som získala z odbornej literatúry uvedenej v zozname. Údaje uvedené v tabuľkách som získala meraním.

Praktická časť je založená na meraní rýchlosti vetra a intenzity slnečného žiarenia v lokalite Herľany. Meranie rýchlosti vetra bolo uskutočnené meracím prístrojom TESTO 490/491 a intenzita slnečného žiarenia bola meraná digitálnym luxmetrom DIN 5035.

Merania boli vykonané v troch dňoch v januári a v marci. Intenzita slnečnej energie bola meraná v areáli Technickej univerzity v Herľanoch na dvoch budovách a rýchlosť vetra v lokalite Čerkov dol.

Namerané hodnoty sú zaznamenané v tabuľkách a grafoch.

Lokalita Herľany je vhodná z hľadiska využívania slnečnej energie.

Potenciál veternej energie v danej lokalite nie je dostačujúci k využívaniu tohto zdroja. Pri hodnotení však musíme prihliadať na krátkosť obdobia zberu údajov.

7. LITERATÚRA

[1] http://www.ekodum.cz/energy/sun/fotovolt.htm

[2] http://www.ekowatt.cz/oze_slunce.php3

[3] http://www.energ.cz/uspory

[4] http://www.energyweb.cz/

[5] http://www.enpose.sk/uspory/druhotne SR elektrarne

[6] http://www.envi.cz/cz/solar-fotovolt.htm

[7] http://www.eren.doe.gov/millionroofs/tech.html

[8] http://www.gejzir.sk/

[9] http//www.infojet.cz/Ekologie/Solar

[10] http://www.karavan.cz/osolarec.htm

[11] http://members.tripod.com/~Klempera/

[12] http://www.quido.cz/objevy/fotovolt.htm

[13] http://www.radion.cz/fotovolt.htm

[14] http://www.regec.cz/fotovolt.htm

[15] http://www.shmu.sk

[16] http://www.solartec.cz/index.htm

[17] http://www.spsselib.hiedu.cz/~latislav/so/fotovolt/fotovolt.html

[18] http://web.telecom.cz/poulek/

[19] http://home.worldonline.cz/~cz481428/elektro/Fotoel.htm

[20] Alternativní energie, ročník 3 (2001, str.38)

[21] Bernhard Kriegm, Elektrina ze slunce, Nakladatelství HEL, Ostrava (1993, str.223)

[22] Encyklopédia Slovenska, 2.zväzok E – J, Vydavateľstvo Slovenskej akadémie vied (1978, str.531)

[23] Prof. Ing. Martin Halahyja a kolektív, Stavebná tepelná technika, akustika a osvetlenie, Alfa a SNTL, Bratislava (máj 1985, str.685)

[24] Vladimír Adamec a Nora Jedličková, Turistický lexikón Slovenska, Slovenské telovýchovné vydavateľstvo (199, str.288)

[25] Ing. Peter Štibraný, Veterná energia, Polygrafia vedeckej literatúry a časopisov SAV v Bratislave (str.253)