Solarni Sistemi

Ljubomir Majdandi

SOLARNI SUSTAVI Teorijske osnove, projektiranje, ugradnja i primjeri izvedenih projekata

SADRAJ

PREDGOVOR ....................................................................................................X XVII 1. UVOD ...............................................................................................................1 1 1.1. Uvod u energiju Sunca .............................................................................3

2. ENERGIJA SUNČEVA ZRAČENJA .............................................................1 11 2.1. Sunce kao izvor zračenja i energije ........................................................13 2.1.1. Sunčeva aktivnost.........................................................................14 2.2. Elektromagnetsko zračenje ....................................................................16 2.2.1. Planckov zakon zračenja ...............................................................17 2.2.2. Stefan-Boltzmannov zakon zračenja.............................................17 2.2.3. Wienov zakon pomaka .................................................................18 2.3. Sunčevo zračenje izvan atmosfere i na površini Zemlje ........................19 2.3.1. Ekstraterestričko Sunčevo zračenje .............................................19 2.3.2. Solarna konstanta .........................................................................20 2.3.3. Sunčeva energija na površini Zemlje............................................21 2.3.4. Ukupno, izravno i raspršeno zračenje ..........................................21 2.3.5. Koeficijent zračne mase i utjecaj atmosfere ................................25 2.4. Globalna energija i učinak staklenika .....................................................27 2.4.1. Ravnoteža globalne energije i energetska bilanca.......................27 2.4.2. Temperatura Zemlje i učinak staklenika .......................................30 2.5. Prividno gibanje Sunca ...........................................................................35 2.5.1. Deklinacija Sunca..........................................................................36

VII

S O L A R NI S U S TAVI

2.5.2. Satni kut Sunca.............................................................................37 2.5.3. Visina Sunca .................................................................................37 2.5.4. Zenitni kut Sunca ..........................................................................38 2.5.5. Sunčev azimut ..............................................................................39 2.5.6. Kut izlaska odnosno zalaska Sunca..............................................39 2.5.7. Vrijeme Sunčeva izlaska odnosno zalaska ...................................39 2.5.8. Trajanje Sunčeva dana ..................................................................39 2.5.9. Dijagram kretanja Sunca po nebu ................................................42 2.5.10. Ekstraterestrička ozračenost vodoravne plohe ..........................44 2.6. Mjerenje Sunčeva zračenja i mjerni uređaji.............................................46 2.6.1. Mjerenje ukupnog (globalnog) Sunčeva zračenja ........................47 2.6.2. Mjerenje izravnog (direktnog) Sunčeva zračenja..........................50 2.6.3. Mjerenje raspršenog (difuznog) Sunčeva zračenja ......................51 2.6.4. Mjerenje odbijenog (reflektiranog) zračenja.................................52 2.6.5. Mjerenje osunčavanja (trajanje insolacije) izravnog Sunčeva zračenja.........................................................................................53 2.7. Utjecaj položaja ozračene plohe.............................................................57 2.7.1. Izravno i raspršeno zračenje na vodoravnu plohu........................57 2.7.2. Zračenje na nagnutu plohu...........................................................59 2.7.3. Optimalni kut nagiba kolektora ....................................................62 2.8. Ispitna referentna godina (IRG) ..............................................................66

3. PASIVNO KORIŠTENJE SUNČEVOM ENERGIJOM .................................7 71 3.1. Energetska učinkovitost i pasivno korištenje Sunčevom energijom .....73 3.1.1. Pasivna zgrada ..............................................................................75 3.1.2. Princip rada prozirne toplinske izolacije (TWD fasada) ................76 3.1.3. Modularni sustavi TWD fasada ....................................................79 3.2. Eksergijsko-entropijski postupak pasivnog korištenja Sunčevom energijom ................................................................................................80 3.3. Energetski učinkovita arhitektura ...........................................................83 3.4. Niskoenergetski standard.......................................................................85 3.4.1. Niskoenergetska arhitektura u Hrvatskoj .....................................85 3.5. Niskoenergetski “trolitarski” standard....................................................86 3.6. Pasivni “jednolitarski” standard ..............................................................88 3.6.1. Pasivne kuće u Europi ..................................................................88 3.6.2. Pasivne kuće u Hrvatskoj..............................................................90

4. SOLARNI TOPLINSKI KOLEKTORI ..............................................................9 93 4.1. Glavne komponente solarnoga toplinskog sustava ...............................95 4.1.1. Pojam selektivnosti apsorbera .....................................................95 4.2. Solarni pločasti kolektori.........................................................................97 4.2.1. Toplinski gubici pločastog kolektora ..........................................105 4.3. Vakuumski kolektori ..............................................................................110 4.4. Vakuumski kolektori s toplinskim cijevima...........................................115

VIII

SADRŽAJ

4.5. Položaj, usmjeravanje i razmak kolektora.............................................117 4.5.1. Solarni doprinos i položaj solarnih kolektora .............................117 4.5.2. Moguće izvedbe postavljanja solarnih kolektora .......................118 4.5.3. Primjeri postavljanja solarnih kolektora u Hrvatskoj ..................118 4.5.4. Razmak između redova kolektora...............................................120 4.6. Hidrauličko povezivanje solarnih kolektora ..........................................121 4.6.1. Obujamski protok u kolektorskom polju ....................................121 4.6.2. Hidrauličko povezivanje pločastih kolektora ..............................122 4.6.3. Hidrauličko povezivanje vakuumskih kolektora ..........................125 4.6.4. Hidrauličko povezivanje vakuumskih kolektora s toplinskim cijevima.......................................................................................126 4.6.5. Brzina strujanja u cjevovodu.......................................................126 4.7. Matematički model solarnog kolektora................................................127 4.7.1. Energetska bilanca kolektora .....................................................127 4.7.2. Stupanj djelovanja kolektora ......................................................129 4.8. Tržište solarnih kolektora u Europskoj uniji ..........................................131

5. ISPITIVANJE KOLEKTORA ..........................................................................1 141 5.1. Metode ispitivanja kolektora ................................................................143 5.2. Ispitivanje kolektora ..............................................................................144 5.2.1. Ispitivanje kolektora prema metodi ASHRAE.............................144 5.2.2. Ispitivanje kolektora prema normi DIN V 4757-4 ......................145 5.3. Mjerna linija i zahtjevi za mjerne uređaje .............................................146 5.3.1. Mjerenje jakosti zračenja............................................................146 5.3.2. Mjerenje protoka ........................................................................147 5.3.3. Mjerenja temperature.................................................................147 5.3.4. Pad tlaka nosioca topline u kolektoru ........................................147 5.3.5. Mjerenje brzine zraka..................................................................147 5.3.6. Umjeravanje ................................................................................148 5.4. Postupak provođenja ispitivanja ...........................................................148 5.4.1. Mjerne i kontrolne veličine .........................................................149 5.4.2. Zahtjevi za stabilnošću mjernog perioda ...................................149 5.4.3. Ispitni uvjeti ................................................................................150 5.4.4. Mjerenje korekturnog faktora kuta zračenja ..............................150 5.4.5. Toplinski kapacitet ......................................................................151 5.4.6. Pad tlaka .....................................................................................151 5.4.7. Određivanje obujma nosioca topline .........................................152 5.5. Obrada rezultata mjerenja ....................................................................152 5.5.1. Određivanje stupnja djelovanja ..................................................152 5.6. Izvješće o ispitivanju .............................................................................153 5.7. Određivanje maksimalne temperature mirovanja ................................157 5.8. Mjerna nesigurnost i granična pogreška..............................................156 5.8.1. Temeljni pojmovi mjerne tehnike ...............................................156 5.8.2. Mjerna nesigurnost srednje vrijednosti .....................................157 5.8.3. Granična pogreška mjernog uređaja ..........................................160

IX

S O L A R NI S U S TAVI

5.9. Određivanje sastavljene (složene) normalne nesigurnosti...................160 5.9.1. Procjena mjerne nesigurnosti ....................................................160 5.9.2. Standardno odstupanje složene funkcije ...................................161 5.9.3. Sastavljena (složena) normalna nesigurnost..............................162 5.9.4. Proširena nesigurnost.................................................................162 5.9.5. Granična pogreška složene funkcije ..........................................163 5.10. Postupnik za procjenu i iskaz nesigurnosti .........................................164

6. SOLARNI SPREMNICI TOPLINE ..............................................................1 177 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.6.

Izrada i presjek spremnika topline........................................................179 Temperaturni gradijent spremnika topline ...........................................180 Energetska bilanca spremnika topline .................................................181 Monovalentni spremnik topline............................................................188 Bivalentni spremnik topline ..................................................................189 Kombinirani spremnici topline..............................................................190 6.6.1. Multivalentan međuspremnik ogrjevne vode s integriranim zagrijavanjem potrošne tople vode ............................................191 6.6.2. Multivalentan međuspremnik ogrjevne vode s punjenjem po slojevima i integriranim zagrijavanjem potrošne tople vode .....192 6.6.3. Otpori protoka ............................................................................192 6.7. Priključak sa strane hladne vode ..........................................................194 6.8. Dimenzioniranje solarnih spremnika ....................................................195

7. SOLARNI TOPLINSKI SUSTAVI ................................................................1 199 7.1. Solarni sustavi za pripremu potrošne tople vode ................................201 7.1.1. Termosifonski solarni sustavi ...................................................202 7.1.2. Solarni sustavi s prisilnom cirkulacijom .....................................204 7.1.3. Solarni sustav s ispuštanjem i povratom tekućine (Drain-Back-System) ....................................................................206 7.2. Solarni sustavi za pripremu potrošne tople vode većih kapaciteta .....207 7.2.1. Solarni sustav za pripremu potrošne tople vode kombinacijom dvaju spremnika i preslojavanjem ......................207 7.2.2. Solarni sustav za pripremu potrošne tople vode kombinacijom dvaju spremnika .........................................................................209 7.3. Solarni sustavi za grijanje vode u bazenu ............................................210 7.3.1. Solarni sustav za grijanje vode u bazenu s plastičnim apsorberom ................................................................................210 7.3.2. Solarni sustav za zagrijavanje potrošne tople vode i vode u bazenu .....................................................................................213 7.4. Solarni sustavi za grijanje i pripremu potrošne tople vode..................214 7.4.1. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode s pomoću kombiniranog spremnika .............................................214 7.4.2. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode kombinacijom dvaju spremnika..................................................216

X

SADRŽAJ

7.5. Sigurnosno-tehnička oprema solarnih sustava ....................................218 7.5.1. Odzračni ventil.........................................................................219 7.5.2. Odvajač zraka ..........................................................................220 7.5.3. Ekspanzijska posuda ...............................................................220 7.5.4. Toplinski medij .........................................................................223 7.5.5. Upute o stagnaciji ...................................................................223 7.5.6. Cirkulacijska crpka ...................................................................224 7.5.7. Sigurnosni ventil ......................................................................225 7.5.8. Nepovratni ventil .....................................................................225 7.5.9. Sigurnosni graničnik temperature ...........................................225 7.5.10. Armatura za punjenje i pražnjenje...........................................226 7.5.11. Toplinska izolacija ....................................................................226 7.5.12. Izmjenjivač topline ...................................................................227 7.5.13. Solarna regulacija ....................................................................227 7.5.14. Termostatski miješajući automat ............................................228 7.5.15. Recirkulacijski krug..................................................................228 7.5.16. Mjerna linija i ispitivanje solarnog sustava .............................229 7.6. Iskoristivost solarnog sustava ..............................................................231 7.7. Eksperimentalna mjerenja i simulacije solarnih sustava......................231 7.7.1. Cilj eksperimentalnih mjerenja ................................................233 7.7.2. Cilj simulacija...........................................................................233 7.7.3. Povezanost simulacije i eksperimenta ....................................234 7.7.4. Programi za simulacije ............................................................235 7.8. Postupak f-Chart za proračun solarnih sustava ....................................237 7.8.1. Osnove postupka f-Chart.........................................................237 7.8.2. Polazni podaci i proračunski rezultati solarnog sustava za grijanje i pripremu potrošne tople vode .................................241 7.9. Metodički pristup proračunu solarnog sustava postupkom f-Chart ....242 7.10. Primjeri izvedenih solarnih sustava u Republici Hrvatskoj ................250 7.10.1. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode, Risika, otok Krk ......................................................................251 7.10.2. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode u kombinaciji s kotlom na loživo ulje, Rudeš, Zagreb .............252 7.10.3. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode u kombinaciji s kotlom na loživo ulje, Pisarovina, Zagreb .........254 7.10.4. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode u kombinaciji s kotlom na biomasu i kotlom na loživo ulje, Stupnik, Zagreb .....................................................................257 7.10.5. Solarni sustav za pripremu potrošne tople vode u kombinaciji s kotlom na biomasu, Vodostaj, Karlovac ............................260 7.10.6. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode u kombinaciji s plinskim kondenzacijskim kotlom, Špansko, Zagreb......................................................................................262 7.10.7. Solarni sustav za grijanje, pripremu potrošne tople vode i grijanje vode u bazenu u kombinaciji s plinskim kondenzacijskim kotlom, Sveta Nedelja, Zagreb ....................265

XI

S O L A R NI S U S TAVI

7.10.8. Solarni sustav za pripremu potrošne tople vode i po potrebi dogrijavanja na električnu energiju, Pula ...............................267 7.10.9. Solarni sustav za pripremu potrošne tople vode i po potrebi dogrijavanje prirodnim plinom, Jankomir, Zagreb..................269 7.10.10. Solarni sustav za pripremu potrošne tople vode za stambeno naselje u Slavonskom Brodu..................................................271 7.10.11. Solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode u kombinaciji s kotlom na loživo ulje, kotlom na biomasu i dizalicom topline, Glavnica Donja – Sesvete, Zagreb............277 7.11. Energetsko-ekološki doprinos izvedenih solarnih sustava u Republici Hrvatskoj ............................................................................................284 7.12. Primjeri svjetskih solarnih sustava za grijanje i pripremu potrošne tople vode ............................................................................................285 7.12.1. Najveći svjetski solarni sustav za grijanje i pripremu potrošne tople vode...............................................................................287 7.13. Posebne pretvorbe Sunčeve energije u toplinu ..................................289 7.13.1. Solarna peć.............................................................................289 7.13.2. Solarna kuhala ........................................................................290

8. SOLARNO HLA\ENJE ................................................................................2 293 8.1. Apsorpcijski rashladni uređaji..............................................................295 8.1.1. Shematski prikaz i načelo rada...............................................295 8.1.2. Binarne smjese u apsorpcijskim rashladnim uređajima ........297 8.1.3. Bilanca tvari i topline ..............................................................297 8.2. Stvarni apsorpcijski rashladni uređaji ..................................................299 8.2.1.Shematski prikaz i načelo rada...................................................299 8.3. Solarni apsorpcijski rashladni uređaji ..................................................303 8.3.1. Solarni apsorpcijski rashladni uređaji s kontinuiranim pogonom ................................................................................304 8.3.2. Solarni apsorpcijski rashladni uređaji s otvorenim kružnim tokom......................................................................................306 8.3.3. Solarni apsorpcijski rashladni uređaji u povremenom radu...308 8.3.4. Smjese kod solarnih apsorpcijskih rashladnih uređaja..........308 8.3.5. Termodinamički proračun solarnih apsorpcijskih rashladnih uređaja ....................................................................................309 8.3.6. Usporedba solarnih kompresijskih i apsorpcijskih rashladnih uređaja ....................................................................................310 8.4. Solarni adsorpcijski i drugi rashladni uređaji.......................................312 8.4.1. Solarni adsorpcijski rashladni uređaji.....................................312 8.4.2. Pasivno hlađenje zgrada.........................................................314 8.4.3. Termoelektrično hlađenje .......................................................315 8.5. Solarni rashladni uređaji sa suhim isparivanjem .................................315 8.6. Istodobno dobivanje rashladne, toplinske i električne energije (trigeneracija) .......................................................................................318

XII

SADRŽAJ

8.7. Utjecaj radnih tvari na okoliš ................................................................323 8.7.1. Utjecaj radnih tvari na ozonski sloj ...........................................323 8.7.2. Utjecaj radnih tvari na učinak staklenika ....................................324 8.7.3. Zamjena radnih tvari ...................................................................325

9. SOLARNE TERMOELEKTRANE ...............................................................3 329 9.1. Načelo rada solarne temoelektrane .....................................................331 9.1.1. Temelji korištenja energije Sunčeva zračenja u solarnim termoelektranama ......................................................................333 9.1.2. Mogućnosti primjene solarnih termoelektrana u opskrbi električnom energijom Europe...................................................336 9.2. Solarne termoelektrane s paraboličnim žljebastim kolektorima ..........340 9.2.1. Karakteristični parametri paraboličnih žljebastih kolektora........343 9.2.2. Hibridne solarne termoelektrane sa spremnicima topline i paraboličnim žljebastim kolektorima..........................................344 9.2.3. Hibridne solarne termoelektrane na prirodni plin i paraboličnim žljebastim kolektorima................................................................345 9.2.4. Hibridne solarne termoelektrane s plinsko-parnom turbinom i paraboličnim žljebastim kolektorima..........................................346 9.2.5. Primjeri solarnih termoelektrana s paraboličnim žljebastim kolektorima .................................................................................347 9.3. Solarne termoelektrane s centralnim prihvatnikom na tornju i poljem heliostata ..............................................................................................349 9.3.1. Hibridne solarne termoelektrane s otvorenim volumetrijskim prihvatnikom na tornju i poljem heliostata.................................351 9.3.2. Hibridne solarne termoelektrane s plinsko-parnom turbinom i s volumetrijskim tlačnim prihvatnikom na tornju i poljem heliostata ....................................................................................352 9.3.3. Primjeri solarnih termoelektrana s centralnim prihvatnikom na tornju i poljem heliostata............................................................353 9.4. Solarne termoelektrane s paraboličnim tanjurastim kolektorima ........354 9.4.1. Primjeri solarnih termoelektrana s paraboličnim tanjurastim kolektorima .................................................................................356 9.5. Parametri usporedbe nekih solarnih termoelektrana ...........................357 9.6. Solarne dimnjačne elektrane ................................................................358 9.7. Solarne termoelektrane – solarno jezero..............................................362 9.8. Investicije u solarne termoelektrane i cijene električne energije.........363

10. SOLARNI FOTONAPONSKI SUSTAVI .....................................................3 367 10.1. Fotonaponski sustavi ...........................................................................369 10.2. Kristali i materijali.................................................................................370 10.2.1. Kristali i podjela ........................................................................370 10.2.2. Podjela materijala prema provodljivosti električne struje ........371 10.3. Poluvodiči .............................................................................................372

XIII

S O L A R NI S U S TAVI

10.4. 10.5.

10.6. 10.7.

10.8. 10.9. 10.10.

10.11.

10.12.

XIV

10.3.1. Čisti poluvodiči ...................................................................372 10.3.2. Poluvodiči s primjesama .....................................................373 Poluvodička dioda (PN-spoj) ..............................................................375 Solarne ćelije .....................................................................................376 10.5.1. Početak razvoja solarnih ćelija ..........................................376 10.5.2. Fotonaponski efekt..............................................................377 10.5.3. Izravna pretvorba Sunčeva zračenja u električnu energiju................................................................................377 10.5.4. Model solarne ćelije ............................................................380 10.5.5. Parametri solarne ćelije .......................................................381 10.5.6. Snaga solarne ćelije ............................................................381 10.5.7. Djelotvornost solarne ćelije.................................................382 Izrada solarnih ćelija ..........................................................................388 Stanje i perspektive korištenja solarnih ćelija ...................................392 10.7.1. Solarne ćelije od monokristalnog silicija.............................392 10.7.2. Solarne ćelije od polikristalnog silicija ................................393 10.7.3. Providne (transparentne) solarne ćelije...............................395 10.7.4. Solarne ćelije tankog filma od amorfnog silicija (a-Si)........396 10.7.5. Solarne ćelije tankog filma od bakar-indij-diselenida (CIS) .397 10.7.6. Solarne ćelije tankog filma od kadmijeva telurida (CdTe) ...398 10.7.7. Visoko koncentrirajući optički moduli i fotonaponski sustavi koji prate kretanje Sunca (Tracking) ........................398 10.7.8. Paralelno-serijski nizovi solarnih ćelija ................................400 Stanje i očekivani razvoj fotonaponske tehnologije ..........................402 Fotonaponski sustavi u Europi i svijetu.............................................402 Fotonaponski sustavi koji nisu priključeni na mrežu (samostalni) ....406 10.10.1. Temeljne komponente i pretvorbe energije samostalnog fotonaponskog sustava .......................................................406 10.10.2. Model samostalnoga fotonaponskog sustava....................407 10.10.3. Fotonaponski moduli...........................................................410 10.10.4. Regulatori punjenja .............................................................413 10.10.5. Nove generacije akumulatorskih baterija............................415 10.10.6. Izmjenjivači samostalnih fotonaponskih sustava................419 10.10.7. Trošila samostalnih fotonaponskih sustava ........................420 10.10.8. Hibridni fotonaponski sustavi..............................................429 Posebne izvedbe manjih pokretnih fotonaponskih sustava .........431 10.11.1. Primjena fotonaponskih sustava u nautici .......................433 10.11.2. Primjena fotonaponskih sustava u prometu .....................435 10.11.3. Primjena solarne energije u prometnoj signalizaciji ...........436 10.11.4. Primjena solarne energije za rasvjetu ..............................437 Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu .................................................................................................439 10.12.1. Fotonaponski sustav s centralnim izmjenjivačem dc/ac i transformatorom .................................................................439

SADRŽAJ

10.13.

10.14.

10.15. 10.16. 10.17. 10.18. 10.19. 10.20. 10.21. 10.22. 10.23.

10.24.

10.12.2. Fotonaponski sustav s centralnim izmjenjivačem dc/ac bez transformatora ..............................................................440 10.12.3. Fotonaponski sustav sa serijski spojenim modulima .........441 10.12.4. Fotonaponski sustav s paralelno spojenim modulima .......442 10.12.5. Shema montaže fotonaponskih modula .............................443 10.12.6. Značaj premosne (bypass) diode ........................................444 Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije ......................................................................445 10.13.1. Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije snage do 30 kW.................447 10.13.2. Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije snage od 30 kW do 100 kW ................................................................................448 10.13.3. Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije snage veće od 100 kW ......448 Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu .................................................................................................449 10.14.1. Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu snage do 10 MW .......................450 10.14.2. Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu snage od 10 MW do 30 MW....450 10.14.3. Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu snage veće od 30 MW ..............451 Ugradnja fotonaponskih modula od tankog filma.............................451 Fotonaponski moduli na pročelju građevina .....................................452 Stakleni krovovi građevina s fotonaponskim modulima ...................454 Nadstrešnice za vozila od fotonaponskih modula ............................456 Fotonaponski moduli ugrađeni na autocestama ...............................456 Fotonaponski moduli na kulturno zaštićenim građevinama..............457 Fotonaponski sustavi u Republici Hrvatskoj priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije ............................458 Potrebna površina za proizvodnju električne energije iz fotonaponskih sustava.......................................................................460 Sigurnosna zaštita fotonaponskih sustava........................................462 10.23.1. Gromobranska instalacija ....................................................462 10.23.2. Izjednačavanje potencijala...................................................464 10.23.3. Odvodnici prenapona ..........................................................465 10.23.4. Uzemljivači i sustavi uzemljenja ..........................................466 Programi za simulaciju, dimenzioniranje i oblikovanje fotonaponskih sustava.......................................................................467

11. ENERGETSKI NEOVISNE GRA\EVINE ..................................................4 475 11.1. Energetski neovisne solarne građevine ............................................477

XV

S O L A R NI S U S TAVI

11.2. 11.3. 11.4. 11.5. 11.6.

Solarna kuća Jenni, Oberburg, Švicarska..........................................478 Energetski neovisna solarna kuća u Freiburgu, Njemačka ...............479 Koncept modela energetski neovisne solarne zgrade, Hrvatska......480 Solarni krov Špansko – Zagreb, Hrvatska..........................................482 Energetska neovisnost građevina .....................................................490

12. ZAKONI, POTICAJI I PROMIDŽBA SOLARNIH SUSTAVA ....................4 493 12.1. Pitanja glede energetske strategije ...................................................495 12.2. Ukupna potrošnja energije u privatnoj kući i mogućnosti uštede ....496 12.3. Solarizacija Republike Hrvatske .........................................................498 12.3.1. Poticaji i promidžba solarnih sustava za pripremu potrošne tople vode ............................................................500 12.3.2. Poticaji i promidžba fotonaponskih sustava priključenih na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije.....502 12.3.3. Poticaji i promidžba fotonaponskih sustava koji nisu priključeni na mrežu (samostalni) .....................................504 12.4. Tvornice solarnih modula u Republici Hrvatskoj ...............................506 12.5. Obrazovanje i znanstveno-stručna istraživanja u području korištenja Sunčeve energije ..............................................................509 12.6. Promidžba projekta “Solarizacija Republike Hrvatske” .....................511

DODATAK A: Vrijednosti spektralnog zračenja za normirani Sunčev spektar AM 1,5 .....................................................................................................515 B: Karte ozračenosti vodoravne plohe ukupnim Sunčevim zračenjem u Republici Hrvatskoj ..................................................................................521 C: Položaj Sunca i faktori Rb’ i Rb za kut nagiba plohe β jednak kutu zemljopisne širine ϕ .................................................................................535 D: Klimatološki podaci i podaci o Sunčevom zračenju za nekoliko gradova u Republici Hrvatskoj ...............................................................................539 E: Simulacija rada solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode postupkom f-Chart za nekoliko gradova u Republici Hrvatskoj..............741

POPIS OZNAKA ................................................................................................7 783 LITERATURA .....................................................................................................7 793 KAZALO POJMOVA..........................................................................................8 805 ZAHVALA ...........................................................................................................8 810 O AUTORU ........................................................................................................8 811 POPIS POKROVITELJA ....................................................................................8 812

XVI

PREDGOVOR Zapitajmo se kako to već tisućama i tisućama godina vlada savršen red i sklad u svemiru i u organizmima svih biljnih i životinjskih vrsta. Kako to da nas već pet milijardi godina Sunce grije ogromnom energijom? Ako je jedan sat vremena Sunčeva zračenja dovoljno za podmirenje svih energetskih potreba na planetu Zemlji, a Hrvatska uvozi više od 50 % primarne energije, gdje je naš dio Sunca? Zaobiđu li Republiku Hrvatsku Sunčeve zrake i naš udio padne u Njemačku, Dansku ili Austriju? Uzmemo li u obzir da Sunce samo u jednoj sekundi oslobodi više energije nego što je naša civilizacija tijekom svojeg razvoja iskoristila, važnost istraživanja energije Sunca i pretvorbe energije Sunčeva zračenja u električnu, toplinsku ili energiju hlađenja poprima sasvim novu dimenziju. Zbog toga se intezivno ulaže, kao opću korist i gospodarski isplativo ulaganje, u znanstveno-stručna istraživanja procesa pretvorbe Sunčeve energije u korisne oblike energije s velikom mogućnošću rješavanja problema energetske krize, a time ekološke i ekonomske koja je u svijetu sve prisutnija. Većina zemalja želi se osamostaliti u opskrbi energijom, žele postati što manjim ovisnikom o uvozu energije. Zbog toga su zemlje Europske unije, tj. zemlje ekološki osviještene Europe donijele niz mjera i smjernica prema kojima se želi smanjiti uvoz energije i zaštititi okoliš. Prema njima se planira do 2020. godine povećati uporaba obnovljivih izvora energije u ukupnoj potrošnji energije na 20 %, smanjiti emisija štetnih plinova za 20 %, povećati učinkovitost korištenja energije za 20 % te 10 % goriva u cestovnom prometu zamijeniti s alternativnim gorivima, tzv. biogorivima. Taj plan od 2020. godine (20-20-20-10) iznosio bi u 2050. godini (50-50-50-50). Slijedom navedenog niza mogli bismo zaključiti da će 2100. godine udio obnovljivih izvora energije u ukupnoj potrošnji energije iznositi 100 %, da će se smanjiti emisija štetnih plinova za 100 % u odnosu na sadašnju razinu, da će se povećati učinkovitost korištenja energije za 100 % i da će 100 % biogoriva, kao biodizel, bioplin i bioetanol te vodik sudjelovati u cestovnom prometu. Na temelju dosadašnjega tehničko-tehnološkog razvoja te budućeg predviđanja navedeni udjeli mogu se ostvariti uz preduvjete jasne političke potpore svake zemlje te povećanja fi-

XVII

S O L A R NI S U S TAVI

nancijske potpore za znanost i istraživanja u području novih energetskih tehnologija i zaštite okoliša. Bez sumnje, tomu treba težiti ili će planet Zemlja nestati. Dakle, valja razumno trošiti prirodna bogatstva, a mudro i utemeljeno na novim znanstvenim spoznajama, tehnički i tehnološki pokazanim i dokazanim, dobivati energiju kao što je npr. pretvorba energije Sunčeva zračenja u električnu, toplinsku ili energiju hlađenja, što će biti objašnjeno i pokazano u ovoj knjizi. Ne koristiti se mudro i razumno svojim prirodnim resursima, najučinkovitije s novim energetskim tehnologijama koje će obilježiti ovo 21. stoljeće u skladu s održivim razvojem i dugoročnim ciljevima zaštite okoliša, kao što su Sunce, čisto more, zrak i voda, što su Bogom dani kao raj na Zemlji u Republici Hrvatskoj, a u cilju očuvanja raznolikoga prirodnog bogatstva i ljepote svoje zemlje, bila bi doista znanstvena izolacija i profesionalna sljepoća odgovornih ljudi u našoj zemlji koji se bave problemima energije i zaštite okoliša. Ne zaboravimo da nam djeca naše djece nikada neće oprostiti ako onečistimo, uništimo ili ne daj Bože prodamo prirodna bogatstva i ljepotu svoje zemlje Hrvatske, a to su: prekrasno i čisto more, obala i otoci, čista voda i zrak. Stoga, upućujem poziv svima, osobito akademskoj zajednici svih znanstvenih područja (prirodnih, tehničkih i biotehničkih znanosti, biomedicine i zdravstva, društvenih i humanističkih znanosti) kojima je dano, ali će se i desetostruko od njih tražiti, da svi zajedno intelektualni dar, dar pune slobode misli i djela, usmjerimo prema općem dobru. Svima onima koji doista djeluju na svim razinama društva nastojeći živjeti u skladu s održivim razvojem i zaštitom okoliša, osobito u području korištenja Sunčeve energije, želim da ustraju i ostanu "sol ove zemlje" i "svjetlo ovoga svijeta". U pripremi knjige mnogo su mi koristili materijali s kongresa, simpozija i tečajeva širom svijeta na kojima sam sudjelovao u posljednjih 20 godina. Na temelju smjernica za projektiranje gotovo svih većih svjetskih proizvođača solarnih sustava te dostupne navedene literature nastalo je nekoliko projekata korištenja Sunčeve energije koje sam projektirao, pustio u pogon, održavao i proveo mjerenja, a što držim da je dalo velik doprinos stručnom dijelu ove knjige. Knjigom želim osvijetliti i rasvijetliti velike mogućnosti uporabe energije Sunčeva zračenja. Knjiga je namijenjena u prvom redu studentima tehničkih i prirodnih usmjerenja, ali i projektantima u području arhitekture, graditeljstva, elektrotehnike i strojarstva. Također može poslužiti investitorima i izvođačima radova iz područja graditeljstva te raznim fondovime i državnoj upravi. Veliko hvala recenzentima prof. dr. sc. Igoru Balenu (FSB, Zagreb), prof. dr. sc. Sreti Nikolovskom (ETF, Osijek), prof. dr. sc. Davoru Škrlecu (FER, Zagreb) i uredniku prof. dr. sc. Zvonku Benčiću (FER, Zagreb) što su pregledali rukopis knjige i dali znanstveno utemeljene primjedbe. Također se zahvaljujem prof. Ljubomiru Miščeviću, dipl. ing. arh. na pregledu i poboljšanju 3. poglavlja (Pasivno korištenje Sunčevom energijom) i doc. dr. sc. Vladimiru Soldi na pregledu i poboljšanju 8. poglavlja (Solarno hlađenje). doc. dr. sc. Ljubomir Majdand`i} Zagreb, lipnja 2010. godine

XVIII

1. UVOD

1.1. Uvod u energiju Sunca Sunce je glavni izvor elektromagnetskog zra~enja koje prolazi atmosferom i neiscrpan je obnovljivi izvor energije. Ono daje energiju koja odr`ava `ivot, pokre}e atmosferu i razli~itim sustavima njezina gibanja oblikuje vrijeme i klimu. Danas se smatra da je Sunce nastalo od nakupine me|uzvjezdanog plina koja se po~ela sa`imati zbog gravitacijskog privla~enja. To je prouzro~ilo rast temperature te se prvotni izvor energije naziva gravitacijsko sa`imanje. Zbog zagrijavanja plin je po~eo zra~iti i nastalo je “prasunce”. Potvrdu takvoj hipotezi mo`emo na}i u zvijezdama koje tek nastaju u oblacima me|uzvjezdanog plina (tzv. protozvijezde). Kako se “prasunce” sa`imalo, u jezgri je rasla gusto}a i temperatura te su u odre|enoj fazi sa`imanja nastali uvjeti za po~etak termonuklearne fuzije vodika u helij. Tako je stvoren nov izvor energije, Sunce. Plin koji se u nuklearnim reakcijama po~eo jo{ vi{e zagrijavati dostigao je dovoljan pritisak da izbalansira gravitacijsko privla~enje i tako zaustavi daljnje sa`imanje. Tim procesom nastalo je Sunce. Procjene starosti Sunca pokazuju da se to zbilo prije oko 5 milijardi godina, a ostaje mu jo{ toliko dok ne potro{i sav raspolo`ivi vodik za fuziju, a to je oko 10 % ukupne koli~ine vodika na Suncu. O tome kako su burne reakcije na Suncu najbolje govori to {to svake sekunde sa Sun~eve povr{ine u obliku solarnog vjetra odlazi tvar ukupne mase 3 000 tona. Ako bi na taj na~in sa Sunca oti{la cjelokupna tvar, bilo bi potrebno 200 000 milijardi godina. Tako dobivena ogromna koli~ina energije termonuklearnim reakcijama u unutra{njosti Sunca ne samo da je stvorila nu`ne uvjete za nastanak i razvoj `ivotnog ciklusa na Zemlji, nego nam je podarila i zalihe energije kojima se svakodnevno koristimo kao ugljen, naftu i prirodni plin. Uzmemo li u obzir da Sunce samo u jednoj sekundi oslobodi vi{e energije nego {to je na{a civilizacija tijekom svojeg razvoja iskoristila, va`nost istra`ivanja energije Sunca i pretvorbe energije Sun~eva zra~enja u korisne oblike energije poprima sasvim novu dimenziju s velikom mogu}no{}u rje{avanja problema energetske krize, koja je u svijetu sve prisutnija.

3

2. ENERGIJA SUN^EVA ZRA^ENJA

2.1. Sunce kao izvor zraenja i energije Sunce, rimski naziv sol, grčki helios, središnja je zvijezda našeg planetnog sustava i jedna od mnogobrojnih zvijezda u galaksiji “Mliječni put”. Sunce je velika užarena kugla nastala nešto prije 5 milijardi godina i prema znanstvenim procjenama još će toliko dugo zračiti svoju energiju. Ono se sastoji od 75 % vodika, 23 % helija, te od 2% više od šesdeset različitih teških elemenata (ugljik, dušik, kisik, neon, magnezij, natrij, kalcij, željezo, silicij, aluminij itd.) utvrđenih spektroskopom. Duboko u unutrašnjosti Sunca odvijaju se termonuklearne reakcije fuzije jezgara, u kojima atomi vodika (četiri protona) postaju atomi helija (jedan helijev nuklein) te nastaju druge teže jezgre. Masa helijeva nukleina manja je od mase četiriju protona, gubitak mase Δm (kg) pretvara se u energiju E, koja se preko brzine svjetlosti co (3 ⋅10 8 m/s) prema Einsteinu može proračunati na sljedeći način: E = Δ m ⋅ co2 J

(2.1)

ENERGIJA (kWh) = MASA (kg) x 25 000 000 000 Jedan gram mase odgovara energiji od 25 milijuna kilovatsati, odnosno tu količinu energije dobili bismo ako jedan gram mase na neki način pretvorimo u energiju. To načelo, dakle, objašnjava kako i relativno male mase ostvaruju ogromne količine energije. Tako oslobođena energija nezadrživo se prenosi prema površini da bi buknula u međuplanetarnom prostoru. Osnovne su veličine, neposredno izvedene iz promatranja, koje određuju naše Sunce kao zvijezdu: polumjer; R = 6,96 ⋅108 m, a određen je jednostavnom trigonometrijskom metodom, iz poznavanja udaljenosti Zemlja – Sunce (150 milijuna kilometara) i kutne veličine Sunca na nebu. masa; 2 ⋅1030 kg koja se određuje iz dinamičkih jednadžbi gibanja Zemlje oko Sunca. Masu Sunca bilo je moguće odrediti nakon što je Newton spoznao da se sva tijela u prirodi uzajamno privlače silom koju je nazvao gravitacija. Masa Sunca

13

3. PASIVNO KORIŠTENJE SUNČEVOM ENERGIJOM

3.1. Energetska uinkovitost i pasivno korištenje Sunevom energijom Sektor zgradarstva odgovoran je za preko 40 % ukupne potrošnje energije. Primjenom suvremenih metoda energetske učinkovitosti u zgradarstvu koji objedinjuju urbanizam, arhitekturu i graditeljstvo uz primjenu visokokvalitetne toplinske zaštite, aktivne solarne sustave, koncepte pasivne sunčane arhitekture te primjenu energetski efikasnih uređaja i sustava u zgradama, ukupna se potrošnja energije u promatranoj zgradi može smanjiti i do 80 %. Sektor opće potrošnje u energetskoj bilanci obuhvaća sektore kućanstva, usluge, poljoprivredu i građevinarstvo. Najveći pojedinačni potrošači u tom su sektoru zgrade, pa zauzimaju posebno mjesto moguće energetske učinkovitosti osobito u pogledu pasivnog i aktivnog korištenja Sunčevom energijom. Energetska učinkovitost u zgradarstvu prepoznata je danas kao područje koje ima najveći potencijal za smanjenje ukupne potrošnje energije, čime se izravno doprinosi zaštiti okoliša i smanjenju emisija štetnih plinova. Mjere energetske učinkovitosti u zgradarstvu, uključuju cijeli niz različitih mogućnosti uštede toplinske i električne energije, uz primjenu obnovljivih izvora energije u zgradama, gdje je to funkcionalno izvedivo i ekonomski opravdano za duže razdoblje [43]. Među skupinama velikih potrošača energije, kućanstva bilježe najveću potrošnju i najbrži rast potrošnje električne, toplinske i rashladne energije. Potrošnja električne energije daleko premašuje druge sektore, a potrošnja toplinske i rashladne energije posljednjih godina sve više raste. Područja isplative primjene mjera energetske učinkovitosti kod toplinske energije vezana za toplinsku zaštitu zgrada i efikasnije sustave grijanja uz pravilan odabir energenata, a kod električne energije odnose se na odabir efikasnijih kućanskih uređaja i sustava hlađenja. Tijekom razdoblja od 2001. do 2006. godine potrošnja ukupne energije u kućanstvima rasla je s prosječnom godišnjom stopom od 2,3 % [44]. Ako promatramo potrošnju energije u sektoru opće potrošnje, u kojem su najveći potrošači zgrade (kućanstva) i usluge, možemo primijetiti udio kućanstva

73

4. SOLARNI TOPLINSKI KOLEKTORI

4.1. Glavne komponente solarnoga toplinskog sustava Glavne su komponente aktivnoga solarnog sustava za grijanje i/ili pripremu potrošne tople vode solarni kolektor, spremnik topline, crpna stanica, automatika i regulacija te eventualno pomoćni grijač. Ostali su sastavni dijelovi solarnog sustava polazni i povratni vod, sigurnosni ventili, ekspanzijska posuda, zaporni ventili, nepovratni ventili, manometar, termometar, sigurnosni graničnik temperature (ako je potreban), osjetnici temperature kolektora i spremnika, armatura za punjenje i pražnjenje, odzračnici te po potrebi termostatski miješajući ventil. Ipak dvije najvažnije komponente solarnog sustava (cijenom do 60 % sustava) solarni su toplinski kolektori (pločasti ili vakuumski) i spremnik topline. Stoga ćemo te komponente posebno opisati i dati njihove energetske bilance.

4.1.1. Pojam selektivnosti apsorbera Gotovo sva energija od Sunca koja dolazi na Zemljinu površinu nalazi se u području valnih duljina od 0,3 μm do 2,5 μm, s maksimumom intenziteta zračenja u vidljivom području (λ = 0,48 μm). Predmeti na Zemljinoj površini apsorbiraju tu energiju i reemitiraju je u infracrvenom području, tj. u području valnih duljina od približno 2 μm do oko 30 μm. Činjenica da se spektar Sunca i spektar kolektora preklapaju u vrlo uskom području valnih duljina iskorištava se za dobivanje selektivnih apsorbera. Optička svojstva apsorbera, opisana s pomoću apsorpcijskog i transmisijskog faktora, jako utječu na rad i efikasnost kolektora. Idealni selektivni apsorber trebao bi gotovo popuno apsorbirati upadno Sunčevo zračenje, a minimalno emitirati toplinsko (infracrveno) zračenje. Bilo bi poželjno proizvesti što bolje selektivne apsorbere koji bi jako apsorbirali kraće valne duljine, a bili bi slabi emiteri duljih (infracrvenih) valnih duljina. Od λ = 0,3 μm do točke u kojoj se Sunčev spektar i toplinski spektar apsorbera presijecaju (λs), refleksijski je faktor ρ = 0, apsorpcijski je faktor α = 1, a za λ > λs apsorpcijski bi faktor trebao biti nula. Naravno, karakteristike stvarnih selektivnih apsorbera samo se, više ili manje, približavaju toj idealnoj karakteristici.

95

5. ISPITIVANJE KOLEKTORA

5.1. Metode ispitivanja kolektora U literaturi je opisano više metoda odnosno standardnih postupaka za ispitivanje kolektora, tj. određivanje njihovih svojstava, a služe za usporedbu različitih kolektora. Takve metode već se primjenjuju i karakteristike komercijalnih kolektora određuju se prema nekoj od tih metoda. Ispitivanje kolektora potrebno je ne samo zbog dobivanja službenog atesta nego i zbog detaljnijeg upoznavanja toplinsko-optičkih svojstava kolektora, što može koristiti proizvođačima i projektantima solarne opreme. Postoji više metoda za ispitivanje kolektora, među kojima postoje znatne razlike, iako se temelje na istim teorijskim načelima. U SAD-u metoda ASHRAE (engl. The American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers) [62], u Velikoj Britaniji (BS) standard, u zapadnoj Europi BSE metoda (njem. Bundesverband Solar Energie), u Njemačkoj norma DIN V 4757-4: 1995-11 [63] te u novije vrijeme u Švicarskoj ispitivanje kvalitete prema SPF-u. Postoje još neke metode koje su zapravo modifikacije gore navedenih metoda. Solarni kolektori trebali bi ispunjavati zahtjeve ekološkog znaka “Plavi anđeo” i imati oznaku CE koja odgovara postojećim smjernicama EU-a. Također mogu biti ispitani prema Solar-KEYMARK. Ispitivanje se može obavljati vani koristeći se Sunčevim zračenjem, kombinacijom mjerenja vani i mjerenja toplinskih gubitaka u laboratoriju ili samo u laboratoriju koristeći se Sunčevim (solarnim) simulatorom. Pri ispitivanju kolektora određuju se različite karakteristike, kao na primjer stupanj djelovanja kolektora, ukupni toplinski gubici, toplinski kapacitet, pad tlaka fluida između izlaza i ulaza, apsorpcijski faktor i emisijski faktor apsorbera, ispitivanje u mirovanju itd. Pritom je najvažniji podatak, koji se primarno određuje, stupanj djelovanja kolektora iz kojeg se mogu utvrditi toplinska svojstva i rad kolektora. Usporedni rezultati mjerenja više metoda za ispitivanje kolektora (engl. round robin test) ukazuju na zadovoljavajuću ekvivalentnost rezultata dobivenih mjere-

143

6. SOLARNI SPREMNICI TOPLINE

6.1. Izrada i presjek spremnika topline Spremnici topline izrađuju se od čelika, betona, plastičnih materijala i sl. Čelične rezervoare treba obložiti zaštitnim slojem s unutrašnje strane da bi se spriječilo korozivno djelovanje vode. Obično se kao spremnik topline koristi toplinski izolirani rezervoar napunjen vodom. Često se toplina iz kolektora u spremnik prenosi preko izmjenjivača topline tako da se tekućina u kolektorskom krugu ne miješa s vodom u spremniku. Izmjenjivač je svakako potreban ako je u kolektorskom sustavu otopina antifriza ili kojega drugog sredstva protiv smrzavanja. Obično se spremnik dobro izolira tako da mu je koeficijent gubitaka topline ks što manji. Tako je npr. za staklenu vunu toplinska provodnost λ = 0,038 W/mK.

1 2 3 4 5 6 7

plašt (obloga) spremnika toplinska izolacija izmjenjivač topline solarnog kruga izmjenjivač kruga dogrijavanja dovod hladne vode polaz tople vode zaštitna anoda

Slika 6.1. Presjek spremnika tople vode

179

7. SOLARNI TOPLINSKI SUSTAVI

7.1. Solarni sustavi za pripremu potrošne tople vode Korištenje Sunčevom energijom za pripremu potrošne tople vode ima dosta široku primjenu. Topla voda, najčešće u kupaonici i kuhinji, potrebna je tijekom čitave godine, pa se tako instalirani solarni sustav stalno koristi, a time i brže amortizira. Nakon energetske krize 1973. godine kada je prihvaćena činjenica da su ograničeni i iscrpljivi konvencionalni izvori energije i da će opskrba energijom postati velikim problemom u budućnosti, ubrzano počinju istraživanja, razvitak tehnologije i proizvodnja solarnih sustava za pripremu potrošne tople vode koji su se počeli komercijalno nabavljati i sve više ugrađivati širom svijeta. Republika Hrvatska na takvom je zemljopisnom položaju koji daje velik potencijal za pretvorbu energije Sunčeva zračenja u toplinsku za pripremu potrošne tople vode i/ili grijanja [72]. U priobalnom području i na otocima Hrvatske zbog povećane potrošnje električne energije, naročito zbog porasta ugradnje sustava klimatizacije, vršno opterećenje elektroenergetskog sustava raste i pomiče se u ljeto. Kako se za pripremu potrošne tople vode u priobalju i na otocima gotovo uvijek koriste električni bojleri, njihovom zamjenom solarnim toplinskim sustavima mogu se ostvariti znatne uštede električne energije i smanjiti vršno opterećenje distribucijske mreže. Na temelju Tehničkog propisa o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti u zgradama (Narodne novine br. 110/08 i 89/09) od 31. prosinca 2015. godine za grijanje zgrada nije dopušteno rabiti sustave elektrootpornog grijanja. Zamjenom sustava elektrootpornog zagrijavanja potrošne tople vode i grijanja prostora ugradnjom solarnih toplinskih kolektora za pripremu potrošne tople vode i/ili grijanja može se djelovati na manju potražnju za električnom energijom, a time će se smanjiti i opterećenje elektroenergetskog sustava. Da bi se to i ostvarilo, a Hrvatska uvozi više od 35 % električne energije, prijeko su potrebne dosljedne aktivne mjere države u zakonodavnim, organizacijskim, financijskim i ostalim poticajnim mjerama.

201

8. SOLARNO HLA\ENJE

8.1. Apsorpcijski rashladni ureaji 8.1.1. Shematski prikaz i načelo rada Većina ne samo velikih apsorpcijskih uređaja nego i većina malih kućnih hladnjaka, kada rade na apsorpcijskom načelu, koriste smjesu vode i amonijaka H2ONH3. Ciklus apsorpcijskog uređaja zasnovan je na termodinamičkim svojstvima binarnih (dvojnih) smjesa, a općenita promatranja kao i bilance tvari i topline mogu se primijeniti općenito na različite binarne smjese [94]. Jednostavni apsorpcijski uređaj prikazan je na slici 8.1., a sastoji se od kuhala (generatora), kondenzatora, isparivača, apsorbera, pumpe i prigušnih ventila. Kapljevita dvojna smjesa (na primjer H2O-NH3) isparava u kuhalu pri tlaku pg dovođenjem topline grijanja Qg. Pri tom nastaje manje ili više čista para (rashladna tvar) sudionika koji lakše vri, u ovoj smjesi para amonijaka NH3. Za čist amonijak vrijedi ξ =1, a za čistu vodu ξ =0. Tlak p mora biti tako visok da se proizvedena para može u kondenzatoru ukapljiti odvođenjem topline pomoću rashladne vode. Ukapljeni se amonijak, kondenzat s koncentracijom ξd, prigušuje u prigušnom (regulacijskom) ventilu RV I na niži tlak po, pri čemu se snizuje temperatura isparavanja. Time je stvorena mogućnost da rashladna tvar temperature isparavanja ϑo ⋅ prima na sebe toplinu s hlađenog medija ostvarujući rashladni učin Qo. Hladna para stanja 8, koja izlazi iz isparivača, odvodi se u apsorber gdje se apsorbira (upija) pomoću nezasićene otopine ξa. Ta otopina dolazi iz kuhala (generatora) kroz prigušni (regulacijski) ventil RV II. U apsorberu je razrijeđena dvojna smjesa pri temperaturi koja je viša od temperature u isparivaču (ϑa > ϑο), dok je tlak isti (pa=po). Apsorpcija je egzotermna reakcija, pa se oslobođena toplina Qa odvodi rashladnom vodom. Bogata (jaka) otopina koncentracije ξ r, koja je nastala u apsorberu, odvodi se pomoću pumpe u kuhalo (generator) koji se nalazi pod većim tlakom. U generatoru (kuhalu) isparava zasićena amonijakova smjesa pomoću topline Qg koja se dovodi izvana najčešće parom iz turbine ili parnog kotla. O uporabi solarnih kolektora odnosno solarnih sustava za dobivanje topline Qg, koja je potrebna kuhalu (generatoru) kako bi se ciklus kontinuirano provodio, bit će kasnije govora.

295

9. SOLARNE TERMOELEKTRANE

9.1. Naelo rada solarne temoelektrane U odnosu na konvencionalnu termoelektranu, gdje se toplinska energija dobiva izgaranjem nekoga fosilnog goriva, na primjer ugljena, nafte ili plina, kod solarne termoelektrane toplinska se energija dobiva iz energije Sunčeva zračenja i zatim se u nekom od poznatih termodinamičkih procesa, kao i kod konvencionalne termoelektrane, prvo potencijalna energija dobivene pare (toplinska unutrašnja energija) pretvara u kinetičku energiju mlaza pare, a zatim se kinetička energija u turbini pretvara u korisni mehanički rad, tj. mehaničku energiju, i na kraju mehanička energija u električnom se generatoru pretvara u električnu energiju koja se vodovima visokog, srednjeg i niskog napona prenosi i distribuira do potrošača. Načelo rada solarne temoelektrane, kao i konvencionalne termoelektrane na fosilna goriva, temelji se na toplinskom stroju koji pretvara toplinu, koju daje neki energetski izvor (npr. Sunce, biomasa ili kemijska energija pohranjena u fosilnom gorivu), u mehaničku energiju i pritom daje otpadnu toplinu, koja je gubitak pri korištenju energije. Najjednostavnije rečeno, toplinski stroj uređaj je koji s pomoću energije dobivene u obliku topline, koja može biti iz obnovljivih i/ili neobnovljivih izvora energije, proizvodi rad (kao na primjer motor s unutarnjim izgaranjem, parni stroj, parna turbina, plinska turbina itd.). Toplinski stroj sastoji se od triju osnovnih dijelova, slika 9.1.: radnog medija (plin ili para), toplinskog spremnika na višoj temperaturi (neki obnovljivi ili neobnovljivi energetski izvor) i toplinskog spremnika na nižoj temperaturi (atmosfera, rijeka, more). U toplinskom stroju radni medij se zagrijava, isparava i eventualno pregrijava, zatim ekspandira u turbini i konačno ponovo kondenzira. Kao termodinamički procesi za pretvorbu topline u mehaničku energiju koriste se Rankineov, Stirlingov ili Braytonov proces. Stupanj djelovanja toplinskog stroja: Q W Q1 − Q2 η= = = 1− 2 Q1 Q1 Q1

(9.1)

331

10. SOLARNI FOTONAPONSKI SUSTAVI

10.1. Fotonaponski sustavi Solarni fotonaponski sustavi (FN) mogu se podijeliti na dvije osnovne skupine: fotonaponski sustavi koji nisu priključeni na mrežu (engl. off-grid), koji se često nazivaju i samostalnim sustavima (engl. stand-alone systems), i fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu (engl. on-grid) [120], slika 10.1. fotonaponski (FN) sustavi

samostalni sustavi

bez pohrane

sa pohranom

priklju~eni na mre`u

hibridni sustavi

obi~ni ure|aji

pomo}u vjetroagregata

male primjene

pomo}u kogeneracije

AC samostalni sustavi

pomo}u dizel generatora

DC samostalni sustavi

pomo}u gorivnih ~lan.

izravno priklju~eni na javnu mre `u priklju~eni na javnu mre`u preko ku}ne instalacije

Slika 10.1. Osnovna podjela fotonaponskih sustava

Fotonaponski sustavi koji nisu priključeni na mrežu, odnosno samostalni sustavi mogu biti sa ili bez pohrane energije, što će ovisiti o vrsti primjene i načinu

369

11. ENERGETSKI NEOVISNE GRA\EVINE

11.1. Energetski neovisne solarne graevine Energetski neovisne solarne građevine (objekti) nastale su na temelju saznanja i iskustva rada na postavljenim matematičkim modelima, provedenim simulacijama i eksperimentalnim mjerenjima na pojedinim energetskim podsustavima energetski neovisnih građevina kao što su dobivanje električne, toplinske i rashladne energije, pohrane energije itd. Govorimo o energetski neovisnim solarnim građevinama jer većina dobivene energije dolazi od energije Sunčeva zračenja. Na temelju rezultata rada prve solarne kuće u Europi, izgrađene u Švicarskoj 1990. godine, koja je zamišljena sa stopostotnim energetskim doprinosom od Sunca, uočili su se veliki nedostaci pogotovo u pogledu pohrane energije. Dvije godine poslije, 1992. godine, na energetski neovisnoj solarnoj kući u Freiburgu, Njemačka, problem pohrane energije riješen je s pomoću vodika, tj. dobivanjem vodika elektrolizom vode s pomoću Sunčeve energije i korištenjem tog vodika, uglavnom zimi, u gorivnim člancina za dobivanje električne i toplinske energije. To se pokazalo veoma povoljnim, pogotovo u pogledu pohrane energije. To je kasnije i potvrđeno, pogotovo u pogledu ukupnog stupnja djelovanja, na demostracijskom sustavu u istraživačkom centru Jülich, Njemačka, gdje su rezultati simulacija potvrđeni opsežnim rezultatima mjerenja [143]. Postoji nekoliko pilot projekata energetski neovisnih zgrada širom Europe [144–147]. Većina tih zgrada nosi naziv “energetski neovisna“ iako u njima nije osigurana potpuna energetska neovisnost, naime uvijek mora postojati neki dodatni izvor energije kao npr. akumulator ili dizelski generator. Udio se pokrivanja iz obnovljivih izvora energije, tzv. energetski doprinos obnovljivih izvora energije, kreće od 50 % pa do 100 %. Svaka je zgrada uzela specifičnosti svoje lokacije gdje je građena i raspoloživo do tada tehnološko dostignuće. Korišteni su različiti solarni koncepti [148–149]. Sva navedena istraživanja, simulacije i mjerenja pokazala su i potvrdila da je moguće pasivnim i aktivnim korištenjem Sunčeve energije ili u kombinaciji s nekim drugim obnovljivim izvorima energije zadovoljiti 100 % energetske potrebe neke građevine a da se istodobno osigura pouzdanost i dostatna raspoloživost svih oblika energije potrebnih za sve veće zahtjeve upotrebe energije i udobnost 21. stoljeća.

477

12. ZAKONI, POTICAJI I PROMIDŽBA SOLARNIH SUSTAVA

12.1. Pitanja glede energetske strategije U Republici Hrvatskoj postoji nekoliko ozbiljnih pitanja glede energetske strategije i njezina utjecaja na zaštitu okoliša, a koja se nameću sama po sebi, i to su: – Što donosi nova energetska strategija u Hrvatskoj glede smanjenja globalnog zatopljenja i ublažavanja klimatskih promjena (što su prioriteti u Europskoj uniji)? – Je li to “Održiva energetska strategija“ za održiv razvitak Republike Hrvatske? – Je li moguć neki drugi scenarij energetskog razvitka prihvatljiviji za turizam i poljoprivredu kao strateški važne grane hrvatskog gospodarstva? – Koliko bi se otvorilo novih radnih mjesta u Hrvatskoj glede dobivanja energije iz novih energetskih tehnologija, tj. obnovljivih izvora energije, što je iznimno važno za regionalni razvoj Republike Hrvatske, a to potiče i Europska unija? – Što i kako to rade zemlje u našem okruženju, ponajprije zemlje Europske unije? Republika Hrvatska zemlja je iznimno siromašna fosilnim energentima, uvozi više od 50 % primarne energije, više od 40 % električne energije, više od 40 % plina, više od 85 % nafte i naftnih derivata i 100 % ugljena. Stoga se s pravom postavlja pitanje, je li onda razumno graditi termoelektranu na ugljen iz uvoza? Republika Hrvatska ima veliki potencijal u korištenju svih obnovljivih izvora energije, poglavito Sunčeve energije [191], stoga bi “Solarizacija Republike Hrvatske“ bila mudra i razumna odluka Vlade Republike Hrvatske. Na tome je gledištu i članak 14. Zakon o energiji (Narodne novine br. 68/01 i 177/04) koji izrijekom kaže: “Korištenje obnovljivih izvora energije i kogeneracija u interesu je Republike Hrvatske”. S obzirom na to da je Republika Hrvatska potpisnica protokola iz Kyoto [192], po kojem je obvezna smanjiti emisiju ugljikova dioksida za 5 % u odnosu na emisije iz 1990. godine, ona mora sve učiniti da to doista i ostvari.

495

DODATAK A Vrijednosti spektralnog zračenja za normirani Sunčev spektar AM 1,5

S O L A R NI S U S TAVI

λi μm

Gλi Wm−2 μm−1

G0−λi Wm−2

Fλi –

Gλi' Wm−2 μm−1

G0−λi'

Fλi'

Wm−2

–

0,3050

9,2

0,05

0,0000

9,5

0,05

0,0000

0,3100

40,8

0,25

0,0003

42,3

0,26

0,0003

0,3150

103,9

0,77

0,0008

107,8

0,80

0,0008

0,3200

174,4

1,64

0,0017

181,0

1,70

0,0017

0,3250

237,9

2,83

0,0029

246,9

2,94

0,0029

0,3300

381,0

4,74

0,0049

395,4

4,92

0,0049

0,3350

376,0

6,62

0,0069

390,2

6,87

0,0069

0,3400

419,5

8,71

0,0090

435,4

9,04

0,0090

0,3450

423,0

10,83

0,0112

439,0

11,24

0,0112

0,3500

466,2

14,33

0,0149

483,8

14,87

0,0149

0,3600

501,4

19,34

0,0201

520,4

20,07

0,0201

0,3700

642,1

25,76

0,0267

666,4

26,73

0,0267

0,3800

686,7

32,63

0,0339

712,7

33,86

0,0339

0,3900

694,6

39,57

0,0411

720,9

41,07

0,0411

0,4000

976,4

49,34

0,0512

1013,3

51,20

0,0512

0,4100

1116,2

60,50

0,0628

1158,4

62,79

0,0628

0,4200

1141,1

71,91

0,0746

1184,3

74,63

0,0746

0,4300

1033,0

82,24

0,0854

1072,1

85,35

0,0854

0,4400

1254,8

94,79

0,0984

1302,3

98,37

0,0984

0,4500

1470,7

109,50

0,1136

1526,3

113,64

0,1136

0,4600

1541,6

124,91

0,1296

1599,9

129,63

0,1296

0,4700

1523,7

140,15

0,1454

1581,3

145,45

0,1454

0,4800

1569,3

155,84

0,1617

1628,6

161,73

0,1617

0,4900

1483,4

170,68

0,1771

1539,5

177,13

0,1771

0,5000

1492,6

185,60

0,1926

1549,0

192,62

0,1926

0,5100

1529,0

200,89

0,2085

1586,8

208,49

0,2085

0,5200

1431,1

215,20

0,2233

1485,2

223,34

0,2233

0,5300

1515,4

230,36

0,2391

1572,7

239,07

0,2391

0,5400

1494,5

245,30

0,2546

1551,0

254,58

0,2546

0,5500

1504,9

267,87

0,2780

1561,8

278,00

0,2780

0,5700

1447,1

296,82

0,3080

1501,8

308,04

0,3080

0,5900

1344,9

323,71

0,3360

1395,8

335,96

0,3360

0,6100

1431,5

352,34

0,3657

1485,6

365,67

0,3657

0,6300

1382,1

379,99

0,3944

1434,4

394,36

0,3944

516

DODATAK B Karte ozračenosti vodoravne plohe ukupnim Sunčevim zračenjem u Republici Hrvatskoj Srednja godišnja ozračenost zračenjem Srednja dnevna ozračenost zračenjem u siječnju Srednja dnevna ozračenost zračenjem u veljači Srednja dnevna ozračenost zračenjem u ožujku Srednja dnevna ozračenost zračenjem u travnju Srednja dnevna ozračenost zračenjem u svibnju Srednja dnevna ozračenost zračenjem u lipnju Srednja dnevna ozračenost zračenjem u srpnju Srednja dnevna ozračenost zračenjem u kolovozu Srednja dnevna ozračenost zračenjem u rujnu Srednja dnevna ozračenost zračenjem u listopadu Srednja dnevna ozračenost zračenjem u studenom Srednja dnevna ozračenost zračenjem u prosincu

vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim vodoravne plohe ukupnim Sunčevim

S O L A R NI S U S TAVI

Srednja godišnja ozraenost vodoravne plohe ukupnim Sunevim zraenjem

522

D O DATA K B

Srednja dnevna ozraenost vodoravne plohe ukupnim Sunevim zraenjem u sijenju

523

DODATAK C Položaj Sunca i faktori Rb’ i Rb za kut nagiba plohe β jednak kutu zemljopisne širine ϕ

S O L A R NI S U S TAVI

dan

17. I. n = 17

sat

ϕ = 42° N α/° ψ/°

2,05

12

23,05

0,00

2,39

11

25,53

15,54

2,09

11

21,68

15,08

2,44

10

21,21

30,06

2,24

10

17,73

29,36

2,66

9

14,56

43,02

2,63

9

11,62

42,39

3,28

8

6,18

54,44

4,34

8

3,85

54,15

Z =8,89 h

6,96 Rb =2,89

34,64

0,00

1,71

12

30,64

0,00

1,91

11

32,94

17,46

1,73

11

29,11

16,75

1,93

10

28,13

33,48

1,79

10

24,77

32,40

2,01

9

20,89

47,42

1,93

9

18,16

46,39

2,21

8

11,94

59,45

2,35

8

9,88

58,79

2,83

7

1,86

70,10

7,76

7

0,50

70,02

29,10

12

45,48

0,00

1,40

12

41,48

0,00

1,51

11

43,45

20,87

1,40

11

39,70

19,64

1,51

10

37,85

39,24

1,41

10

34,71

37,42

1,52

9

29,71

54,42

1,43

9

27,33

52,67

1,54

8

19,99

67,02

1,46

8

18,39

65,75

1,58

7

9,37

77,97

1,59

7

8,51

77,35

1,75

Rb =1,91

Z =10,1 h

Rb =1,43

Z =11,65 h

Rb =2,17

Rb =1,55

12

57,32

0,00

1,17

12

53,32

0,00

1,23

11

54,75

26,27

1,17

11

51,13

24,02

1,22

10

48,02

47,54

1,15

10

45,24

44,49

1,20

9

38,82

63,59

1,11

9

36,95

60,83

1,16

8

28,36

76,20

1,04

8

27,34

74,16

1,07

7

17,35

86,96

0,86

7

17,09

85,72

0,87

6

6,22

96,95

0,00

6

6,69

96,50

Rb =1,08

Z =13,3 h

Rb =1,12

12

66,72

0,00

1,0

12

62,72

0,00

1,07

11

63,46

33,27

1,0

11

60,04

29,40

1,06

10

55,52

56,77

1,00

10

53,19

52,22

1,02

9

45,44

72,62

0,94

9

44,12

68,87

0,96

8

34,52

84,55

0,84

8

34,05

81,84

0,85

7

23,39

85,34

0,62

7

23,65

87,08

0,61

6

12,40

101,14

0,0

6

13,35

106,25

0,0

5

1,87

113,75

5

3,48

113,58

Z =14,37 h

536

Rb =2,44

12

Z =13,13 h

15. V. n = 135

Rb’

0,00

Z =11,7 h

15. IV. n = 105

ϕ = 46° N α/° ψ/°

27,05

Z =10,35 h

16. III. n = 75

sat

12

Z =9,31 h

15. II. n = 46

Rb’

Rb =0,88

Z =14,74 h

Rb =0,89

DODATAK D Klimatološki podaci i podaci o Sunčevom zračenju za nekoliko gradova u Republici Hrvatskoj Klimatološki podaci (trajanje sijanja Sunca, temperatura, tlak i relativna vlažnost zraka, količine oborina itd.) Srednja dnevna ozračenost prema jugu nagnute plohe za optimalni godišnji, sezonski i mjesečni kut Srednja dnevna ozračenost prema jugu nagnute plohe od 0 do 90° u koracima od po 10° Srednja dnevna ukupna ozračenost nagnute plohe od 0 do 90° u koracima od po 10° za orijentacije (azimut) ±15°, ±30°, ±45°, ±60°, ±75° i ±90° Srednji dnevni hod satne ozračenosti vodoravne plohe (ukupno, raspršeno i izravno zračenje).

80,4

133,7

173,9

215,7

224,9

272,2

253,0

191,3

143,0

68,1

46,7

155,0

velja~a

o`ujak

travanj

svibanj

lipanj

srpanj

kolovoz

rujan

listopad

studeni

prosinac

prosje~no

1859,9

57,0

sije~anj

∑

Srednje mjese~no trajanje sijanja Sunca [h]1

Mjesec

Relativno trajanje sijanja Sunca1

–

0,415

0,204

0,249

0,439

0,550

0,583

79,6

6,6

16,3

12,1

6,6

3,1

1,4

1,3

1,6

0,521

0,614

2,3

4,4

6,2

9,6

14,7

0,490

0,442

0,382

0,279

0,222

Srednji broj dana bez sijanja Sunca1 35,6

3,0

1,3

1,7

4,4

4,7

4,7

4,5

2,0

2,9

3,1

3,1

1,6

1,6

–

–

5,2

4,7

2,1

1,8

0,9

1,7

2,8

2,4

3,0

3,7

4,2

5,7

I.

–

–

5,7

5,6

2,9

2,0

1,0

1,4

1,9

2,4

3,3

3,9

4,6

5,0

II.

–

–

7,0

4,6

3,3

2,1

2,5

1,8

1,5

2,6

2,8

3,4

3,1

5,3

III.

–

–

0,6

0,9

2,7

3,1

4,2

2,2

1,2

1,2

1,9

1,4

0,6

0,7

I.

–

–

0,8

0,7

2,6

2,8

3,7

3,2

1,7

1,9

1,7

1,2

1,2

1,4

II.

–

–

0,9

0,9

2,6

3,2

2,9

3,5

2,5

1,6

1,2

1,5

1,3

0,9

III.

Srednji broj obla~nih Srednji broj vedrih dana po dekadama1 dana po dekadama1

–

10,7

1,4

5,8

10,9

16,1

19,7

20,6

18,9

15,7

11,0

6,2

2,1

877,7

73,1

66,4

82,2

63,7

64,5

90,8

85,6

99,4

85,5

76,9

58,4

49,4

54,9

razdoblje od 1961. do 1980. godine razdoblje od 1961. do 1990. godine

−0,4

2

1

Srednje mjese~ne temperature zraka [°C]2

Klimatološki podaci Srednje mjese~ne koli~ine oborine [mm]2

@upanija: VII. Bjelovarsko-bilogorska Zemljopisna {irina [N]: 45° 36’ Zemljopisna du`ina [E]: 17° 14’ Nadmorska visina [m]: 161 Srednji broj dana s neprekidnim sijanjem Sunca1

Broj dana grijanja (prag 10 °C): 158,1 Broj dana grijanja (prag 12 °C): 178,1 Broj dana grijanja (prag 15 °C): 195,2

–

–

33,0

48,4

51,7

51,2

85,0

76,0

53,0

63,8

43,2

38,0

28,7

29,6

Maksimalne dnevne koli~ine oborine [mm]2

Stupanj dani grijanja (prag 10 °C): 2755,4 Stupanj dani grijanja (prag 12 °C): 2937,5 Stupanj dani grijanja (prag 15 °C): 3052,2 Standardna vanjska projektna temperatura [°C]: –

–

77

85

83

81

79

75

71

72

71

69

73

79

84

Srednja mjese~na relativna vla`nost zraka [%]2

540 –

10,7

5,9

7,8

10,7

14,3

17,1

17,4

16,0

12,7

9,0

7,0

5,8

5,2

Srednji mjese~ni tlak vodene pare [hPa]2

DARUVAR

S O L A R NI S U S TAVI

4,96

36,62

50,26

56,90

59,89

–

–

rujan

listopad

studeni

prosinac

prosje~no

∑ [MWh/m2]

1,52

lipanj

17,27

8,36

svibanj

kolovoz

22,78

travanj

srpanj

3,74

39,76

1,43

3,91

1,26

1,81

3,39

4,90

5,29

6,35

5,99

5,50

4,63

2,21

50,20

o`ujak

1,71

velja~a

Kut [°]

60,08

Ukupno

sije~anj

Mjesec

Raspršeno

0,58

1,58

0,45

0,63

1,06

1,55

2,29

2,55

2,77

2,61

2,10

1,48

0,88

0,55

Izravno 0,83

2,29

0,77

1,12

2,24

3,26

2,98

3,80

3,22

2,88

2,50

2,20

1,26

1,11

Kut [°]

Odbijeno 0,02

0,04

–

–

0,04 50,42

0,06 50,42

0,09 50,42

0,08 14,30

0,02 14,30

0,00 14,30

0,00 14,30

0,01 14,30

0,03 14,30

0,07 50,42

0,06 50,42

0,05 50,42

Ukupno 1,41

3,87

1,25

1,80

3,39

4,63

5,28

6,33

5,93

5,49

4,59

3,70

2,21

1,69

Raspršeno 0,58

1,59

0,49

0,67

1,05

1,70

2,31

2,52

2,73

2,58

2,15

1,37

0,88

0,60

Izravno 0,82

2,24

0,73

1,09

2,24

2,92

2,96

3,79

3,19

2,89

2,43

2,22

1,26

1,06

Odbijeno 0,01

0,04

–

–

0,03 25,33

0,04 25,33

0,09 25,33

0,01 25,33

0,02 25,33

0,02 25,33

0,02 25,33

0,02 25,33

0,01 25,33

0,11 25,33

0,06 25,33

0,04 25,33

1,38

3,77

1,11

1,62

3,15

4,83

5,27

6,17

5,75

5,39

4,63

3,66

2,07

1,49

Ukupno

Godi{nji optimalni kut

0,59

1,62

0,57

0,78

1,23

1,64

2,23

2,43

2,64

2,50

2,08

1,59

1,03

0,69

Raspršeno

Sezonski optimalni kut

0,77

2,12

0,53

0,83

1,90

3,15

2,99

3,68

3,06

2,84

2,51

2,04

1,03

0,79

Izravno

Mjese~ni optimalni kut

Kut [°]

Srednja dnevna ozraenost prema jugu nagnute plohe [kWh/m2]

Odbijeno 0,01

0,03

0,01

0,01

0,02

0,04

0,05

0,06

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

D O DATA K D

541

Nagib 40°

1,23 0,82 0,41 0,00 1,41 0,81 0,59 0,00 1,55 0,79 0,75 0,01 1,67 0,76 0,89 0,02 1,76 0,72 1,00 0,03

studeni

∑

[MWh/m2]

1,28 0,62 0,66 0,00 1,34 0,62 0,72 0,00 1,37 0,60 0,76 0,01 1,38 0,58 0,78 0,02 1,36 0,55 0,78 0,03

3,50 1,70 1,80 0,00 3,66 1,69 1,97 0,01 3,75 1,65 2,08 0,02 3,77 1,59 2,14 0,05 3,72 1,50 2,13 0,08

2,49 1,29 1,20 0,00 2,80 1,28 1,51 0,00 3,05 1,25 1,78 0,01 3,23 1,20 2,00 0,03 3,35 1,14 2,15 0,06

listopad

0,82 0,60 0,23 0,00 0,95 0,59 0,36 0,00 1,06 0,58 0,47 0,00 1,15 0,56 0,58 0,01 1,21 0,53 0,66 0,02

4,18 1,72 2,46 0,00 4,51 1,71 2,80 0,01 4,75 1,67 3,05 0,03 4,87 1,61 3,21 0,06 4,89 1,52 3,27 0,10

rujan

prosinac

5,11 2,34 2,77 0,00 5,25 2,33 2,92 0,01 5,29 2,27 2,99 0,03 5,23 2,19 2,97 0,07 5,07 2,07 2,88 0,12

prosje~no

6,33 2,56 3,78 0,00 6,35 2,54 3,81 0,01 6,26 2,48 3,75 0,04 6,06 2,38 3,60 0,08 5,76 2,26 3,35 0,15

Ukupno

kolovoz

Raspr{eno

srpanj

Izravno

5,99 2,77 3,22 0,00 5,97 2,75 3,21 0,01 5,85 2,69 3,13 0,04 5,64 2,58 2,98 0,08 5,33 2,45 2,75 0,14

Odbijeno

lipanj

Ukupno

5,45 2,63 2,83 0,00 5,50 2,61 2,89 0,01 5,46 2,55 2,88 0,03 5,32 2,45 2,79 0,07 5,08 2,32 2,63 0,13

Raspr{eno

svibanj

Izravno

4,38 2,18 2,19 0,00 4,54 2,17 2,37 0,01 4,62 2,12 2,48 0,03 4,61 2,04 2,52 0,06 4,51 1,93 2,48 0,10

Odbijeno

3,14 1,67 1,48 0,00 3,40 1,66 1,74 0,00 3,59 1,62 1,95 0,02 3,71 1,56 2,11 0,04 3,74 1,47 2,20 0,07

Ukupno

travanj

Odbijeno

o`ujak

Ukupno

1,67 1,08 0,59 0,00 1,85 1,07 0,78 0,00 2,00 1,04 0,95 0,01 2,11 1,00 1,09 0,02 2,18 0,95 1,19 0,04

Odbijeno

velja~a

Ukupno

1,09 0,73 0,36 0,00 1,27 0,72 0,54 0,00 1,42 0,71 0,71 0,01 1,54 0,68 0,85 0,01 1,64 0,64 0,97 0,03

Raspr{eno

Nagib 30°

Odbijeno

sije~anj

Mjesec Izravno

Nagib 20° Raspr{eno

Nagib 10°

Izravno

Nagib 0°

Raspr{eno

542 Izravno

Srednja dnevna ozraenost prema jugu nagnute plohe [kWh/m2]

S O L A R NI S U S TAVI

4,80 1,93 2,70 0,18 4,45 1,76 2,44 0,26 4,02 1,57 2,11 0,34 3,53 1,38 1,73 0,42 2,99 1,17 1,30 0,51

4,80 1,41 3,24 0,15 4,60 1,29 3,10 0,21 4,31 1,16 2,88 0,28 3,92 1,01 2,56 0,35 3,45 0,86 2,17 0,42

3,39 1,06 2,24 0,09 3,35 0,97 2,26 0,12 3,24 0,86 2,21 0,16 3,06 0,76 2,10 0,21 2,81 0,64 1,92 0,25

1,80 0,67 1,08 0,04 1,81 0,61 1,13 0,06 1,78 0,55 1,15 0,08 1,71 0,48 1,13 0,10 1,60 0,41 1,07 0,12

1,25 0,49 0,73 0,03 1,26 0,45 0,77 0,04 1,25 0,40 0,80 0,05 1,21 0,35 0,79 0,07 1,14 0,30 0,76 0,08

3,59 1,40 2,07 0,13 3,40 1,28 1,95 0,18 3,14 1,14 1,77 0,23 2,83 1,00 1,54 0,29 2,47 0,85 1,27 0,35

1,31 0,51 0,76 0,05 1,24 0,47 0,71 0,06 1,15 0,42 0,64 0,08 1,03 0,36 0,56 0,11 0,90 0,31 0,46 0,13

kolovoz

rujan

listopad

studeni

prosinac

prosje~no

∑ [MWh/m2]

Ukupno

5,34 2,10 3,02 0,23 4,84 1,92 2,61 0,32 4,27 1,71 2,14 0,42 3,64 1,50 1,62 0,52 2,99 1,28 1,08 0,63

Raspr{eno

srpanj

Izravno

4,94 2,27 2,45 0,21 4,47 2,08 2,09 0,30 3,94 1,86 1,69 0,39 3,37 1,63 1,25 0,50 2,79 1,38 0,80 0,60

Odbijeno

lipanj

Ukupno

4,75 2,16 2,40 0,19 4,35 1,97 2,11 0,27 3,88 1,76 1,76 0,36 3,36 1,54 1,37 0,45 2,81 1,31 0,95 0,55

Raspr{eno

svibanj

Izravno

4,32 1,79 2,37 0,16 4,05 1,64 2,19 0,22 3,70 1,47 1,95 0,29 3,29 1,28 1,65 0,36 2,83 1,09 1,30 0,44

Odbijeno

3,70 1,37 2,22 0,11 3,58 1,25 2,18 0,16 3,39 1,12 2,07 0,21 3,13 0,98 1,89 0,26 2,81 0,83 1,66 0,31

Ukupno

travanj

Odbijeno

o`ujak

Ukupno

2,21 0,88 1,26 0,06 2,18 0,81 1,29 0,08 2,12 0,72 1,28 0,11 2,01 0,63 1,24 0,14 1,86 0,54 1,15 0,17

Odbijeno

velja~a

Ukupno

1,69 0,60 1,06 0,04 1,71 0,55 1,11 0,05 1,69 0,49 1,13 0,07 1,64 0,43 1,12 0,09 1,55 0,36 1,07 0,11

Raspr{eno

Nagib 90° Odbijeno

sije~anj

Mjesec Izravno

Nagib 80° Raspr{eno

Nagib 70°

Izravno

Nagib 60°

Raspr{eno

Nagib 50°

Izravno

Srednja dnevna ozraenost prema jugu nagnute plohe [kWh/m2]

D O DATA K D

543

544

3,65 3,74 3,76 3,71 3,59 3,39 3,14 2,84 2,49 3,64 3,72 3,74 3,69 3,57 3,39 3,15 2,86 2,54

prosje~no

1,33 1,37 1,37 1,35 1,31 1,24 1,15 1,04 0,91 1,33 1,36 1,36 1,35 1,30 1,24 1,15 1,04 0,93

0,95 1,05 1,13 1,19 1,23 1,24 1,23 1,18 1,12 0,93 1,02 1,10 1,15 1,17 1,18 1,15 1,11 1,04

prosinac

∑ [MWh/m

1,40 1,54 1,65 1,73 1,77 1,78 1,74 1,67 1,57 1,38 1,51 1,60 1,66 1,69 1,68 1,64 1,57 1,46

studeni

2]

2,78 3,02 3,20 3,30 3,34 3,29 3,18 2,99 2,75 2,75 2,97 3,12 3,20 3,22 3,17 3,05 2,86 2,62

listopad

90°

4,50 4,73 4,86 4,88 4,79 4,60 4,31 3,94 3,48 4,47 4,68 4,80 4,81 4,73 4,55 4,28 3,93 3,51

80°

rujan

70°

5,25 5,29 5,23 5,08 4,83 4,49 4,07 3,59 3,07 5,24 5,28 5,24 5,10 4,87 4,57 4,18 3,74 3,26

60°

kolovoz

50°

6,35 6,27 6,08 5,78 5,38 4,90 4,34 3,73 3,10 6,35 6,28 6,12 5,85 5,49 5,05 4,53 3,97 3,38

40°

5,97 5,86 5,65 5,36 4,97 4,51 4,00 3,44 2,87 5,97 5,88 5,69 5,42 5,07 4,65 4,16 3,64 3,10

30°

srpanj

20°

lipanj

10°

5,50 5,46 5,32 5,10 4,78 4,39 3,93 3,43 2,89 5,50 5,47 5,35 5,14 4,86 4,50 4,07 3,61 3,11

90°

svibanj

80°

4,54 4,62 4,61 4,52 4,33 4,07 3,74 3,34 2,90 4,53 4,60 4,60 4,51 4,35 4,10 3,79 3,43 3,01

70°

travanj

60°

3,39 3,58 3,69 3,72 3,68 3,56 3,36 3,11 2,79 3,37 3,53 3,63 3,65 3,60 3,49 3,30 3,05 2,75

50°

o`ujak

40°

1,84 1,99 2,09 2,16 2,18 2,15 2,08 1,97 1,82 1,83 1,95 2,04 2,09 2,10 2,06 1,98 1,87 1,72

30°

1,26 1,41 1,53 1,61 1,66 1,68 1,66 1,60 1,51 1,24 1,37 1,47 1,54 1,58 1,59 1,56 1,50 1,40

20°

velja~a

10°

Kut nagiba plohe

Kut nagiba plohe

sije~anj

Mjesec

Azimut plohe ±30°

Azimut plohe ±15°

Srednja dnevna ukupna ozraenost nagnute plohe [kWh/m2]

S O L A R NI S U S TAVI

20°

30°

40°

50°

60°

70°

80°

90°

10°

20°

30°

40°

50°

60°

70°

80°

90°

1,80 1,90 1,96 1,99 1,99 1,94 1,86 1,75 1,61 1,76 1,83 1,87 1,88 1,86 1,81 1,72 1,62 1,48

3,33 3,46 3,53 3,55 3,49 3,37 3,20 2,96 2,69 3,27 3,36 3,41 3,40 3,34 3,22 3,05 2,83 2,58

4,50 4,56 4,55 4,47 4,32 4,10 3,81 3,48 3,10 4,46 4,50 4,48 4,40 4,25 4,04 3,78 3,47 3,12

5,49 5,46 5,36 5,18 4,93 4,60 4,22 3,79 3,34 5,48 5,44 5,35 5,19 4,96 4,66 4,31 3,92 3,50

5,98 5,90 5,74 5,50 5,19 4,82 4,38 3,91 3,41 5,98 5,90 5,76 5,56 5,28 4,94 4,55 4,11 3,65

6,35 6,29 6,16 5,93 5,62 5,22 4,76 4,26 3,72 6,34 6,29 6,16 5,96 5,69 5,34 4,93 4,47 3,97

5,21 5,25 5,21 5,09 4,89 4,61 4,26 3,86 3,42 5,18 5,20 5,15 5,04 4,85 4,60 4,28 3,92 3,51

4,42 4,59 4,69 4,69 4,61 4,45 4,20 3,88 3,49 4,35 4,47 4,53 4,52 4,43 4,27 4,04 3,75 3,41

2,70 2,88 3,00 3,06 3,06 3,00 2,88 2,70 2,47 2,64 2,76 2,84 2,87 2,85 2,78 2,66 2,50 2,29

1,35 1,45 1,52 1,57 1,58 1,56 1,51 1,43 1,33 1,32 1,38 1,43 1,45 1,45 1,42 1,37 1,29 1,19

0,91 0,98 1,04 1,07 1,08 1,08 1,05 1,00 0,93 0,89 0,93 0,97 0,99 0,99 0,97 0,93 0,88 0,82

3,61 3,68 3,69 3,64 3,53 3,36 3,14 2,87 2,57 3,58 3,62 3,61 3,56 3,45 3,29 3,08 2,84 2,56

1,32 1,34 1,35 1,33 1,29 1,23 1,14 1,05 0,94 1,31 1,32 1,32 1,30 1,26 1,20 1,13 1,04 0,93

velja~a

o`ujak

travanj

svibanj

lipanj

srpanj

kolovoz

rujan

listopad

studeni

prosinac

prosje~no

∑ [MWh/m2]

1,21 1,32 1,39 1,44 1,46 1,45 1,42 1,35 1,26 1,18 1,25 1,30 1,33 1,33 1,31 1,26 1,20 1,11

10°

Kut nagiba plohe

Kut nagiba plohe

sije~anj

Mjesec

Azimut plohe ±60°

Azimut plohe ±45°

Srednja dnevna ukupna ozraenost nagnute plohe [kWh/m2]

D O DATA K D

545

546

3,54 3,54 3,51 3,39 3,33 3,17 2,98 2,75 2,49 3,49 3,45 3,39 3,59 3,17 3,01 2,83 2,61 2,38

prosje~no

1,29 1,29 1,28 1,24 1,22 1,16 1,09 1,00 0,91 1,27 1,26 1,24 1,31 1,16 1,10 1,03 0,95 0,87

0,86 0,88 0,89 0,89 0,88 0,86 0,82 0,77 0,71 0,82 0,82 0,82 1,08 0,78 0,75 0,71 0,66 0,60

prosinac

∑ [MWh/m

1,28 1,31 1,33 1,32 1,31 1,27 1,21 1,14 1,05 1,23 1,23 1,22 1,58 1,16 1,12 1,06 0,98 0,90

studeni

2]

2,57 2,63 2,66 2,64 2,62 2,54 2,42 2,26 2,08 2,49 2,48 2,46 3,07 2,35 2,26 2,14 2,00 1,84

listopad

90°

4,27 4,32 4,33 4,25 4,19 4,03 3,82 3,55 3,24 4,17 4,15 4,09 4,67 3,88 3,72 3,51 3,27 2,99

80°

rujan

70°

5,14 5,12 5,06 4,85 4,76 4,52 4,22 3,89 3,51 5,09 5,03 4,92 5,00 4,59 4,36 4,08 3,77 3,42

60°

kolovoz

50°

6,32 6,26 6,13 5,83 5,69 5,37 5,00 4,57 4,11 6,30 6,21 6,06 5,78 5,61 5,30 4,95 4,56 4,13

40°

5,97 5,89 5,76 5,44 5,31 5,00 4,64 4,23 3,80 5,96 5,86 5,72 5,36 5,27 4,97 4,63 4,25 3,84

30°

srpanj

20°

lipanj

10°

5,45 5,40 5,30 5,04 4,93 4,66 4,33 3,97 3,57 5,43 5,35 5,22 5,06 4,83 4,57 4,26 3,92 3,55

90°

svibanj

80°

4,41 4,41 4,37 4,21 4,13 3,93 3,68 3,40 3,08 4,36 4,31 4,23 4,41 3,95 3,75 3,52 3,25 2,96

70°

travanj

60°

3,21 3,25 3,25 3,18 3,14 3,02 2,85 2,65 2,42 3,14 3,12 3,07 3,53 2,91 2,78 2,62 2,43 2,22

50°

o`ujak

40°

1,71 1,74 1,76 1,73 1,71 1,65 1,57 1,46 1,34 1,66 1,66 1,64 2,00 1,55 1,49 1,40 1,30 1,19

30°

1,14 1,17 1,19 1,19 1,18 1,15 1,10 1,04 0,96 1,09 1,09 1,08 1,46 1,04 1,00 0,95 0,88 0,81

20°

velja~a

10°

Kut nagiba plohe

Kut nagiba plohe

sije~anj

Mjesec

Azimut plohe ±90°

Azimut plohe ±75°

Srednja dnevna ukupna ozraenost nagnute plohe [kWh/m2]

S O L A R NI S U S TAVI

0

6

0

0

0

0

0

srpanj

kolovoz

rujan

listopad

studeni

prosinac

0

travanj

23

0

o`ujak

lipanj

0

velja~a

svibanj

0

4–5

sije~anj

Mjesec

0

0

0

0

55

129

134

97

20

0

0

0

0

91

178

256

249

213

136

43

0

0

0

0

6–7

5–6

0

13

96

219

297

379

360

324

248

152

50

0

7–8

46

83

192

334

404

490

460

425

348

250

124

68

8–9

94

139

270

428

491

580

541

507

430

330

185

124

128

179

326

494

552

643

599

565

488

386

228

164

145

200

355

529

584

676

629

595

518

416

250

184

145

200

355

529

584

676

629

595

518

416

250

184

128

179

326

494

552

643

599

565

488

386

228

164

94

139

270

428

491

580

541

507

430

330

185

124

46

83

192

334

404

490

460

425

348

250

124

68

0

13

96

219

297

379

360

324

248

152

50

0

0

0

0

91

178

256

249

213

136

43

0

0

0

0

0

0

55

129

134

97

20

0

0

0

0

0

0

0

0

6

23

0

0

0

0

0

9–10 10–11 11–12 12–13 13–14 14–15 15–16 16–17 17–18 18–19 19–20

Pravo Sun~evo vrijeme [h]

Ukupno zra~enje

Srednji dnevni hod satne ozraenosti vodoravne plohe [W/m2]

824

1229

2478

4188

5121

6319

5992

5449

4374

3152

1672

1079

∑

D O DATA K D

547

548

0

0

0

0

0

11

2

0

0

0

0

0

velja~a

o`ujak

travanj

svibanj

lipanj

srpanj

kolovoz

rujan

listopad

studeni

prosinac

4–5

sije~anj

Mjesec

0

0

0

0

25

52

62

47

10

0

0

0

5–6

0

0

0

37

82

103

115

102

68

23

0

0

6–7

0

9

50

90

136

153

167

156

124

81

32

0

7–8

33

55

99

137

185

198

213

205

174

133

80

45

8–9

68

93

140

176

225

234

250

244

214

175

119

83

92

119

169

203

253

260

277

272

243

205

147

109

105

133

184

218

268

273

291

286

258

220

162

123

105

133

184

218

268

273

291

286

258

220

162

123

92

119

169

203

253

260

277

272

243

205

147

109

68

93

140

176

225

234

250

244

214

175

119

83

33

55

99

137

185

198

213

205

174

133

80

45

0

9

50

90

136

153

167

156

124

81

32

0

0

0

0

37

82

103

115

102

68

23

0

0

0

0

0

0

25

52

62

47

10

0

0

0

0

0

0

0

0

2

11

0

0

0

0

0

9–10 10–11 11–12 12–13 13–14 14–15 15–16 16–17 17–18 18–19 19–20

Pravo Sun~evo vrijeme [h]

Raspršeno zra~enje

597

818

1283

1724

2349

2550

2770

2623

2182

1672

1081

720

∑

S O L A R NI S U S TAVI

0

4

0

0

0

0

0

srpanj

kolovoz

rujan

listopad

studeni

prosinac

0

travanj

12

0

o`ujak

lipanj

0

velja~a

svibanj

0

4–5

sije~anj

Mjesec

0

0

0

0

30

77

72

50

10

0

0

0

0

53

97

153

134

110

68

20

0

0

0

0

6–7

5–6

0

4

46

129

161

226

194

168

124

71

18

0

7–8

13

28

93

196

218

292

247

220

174

117

44

23

8–9

26

47

130

252

266

346

291

263

215

155

65

41

35

60

157

291

299

384

322

293

244

181

80

55

40

67

171

311

316

403

338

308

259

195

88

61

40

67

171

311

316

403

338

308

259

195

88

61

35

60

157

291

299

384

322

293

244

181

80

55

26

47

130

252

266

346

291

263

215

155

65

41

13

28

93

196

218

292

247

220

174

117

44

23

0

4

46

129

161

226

194

168

124

71

18

0

0

0

0

53

97

153

134

110

68

20

0

0

0

0

0

0

30

77

72

50

10

0

0

0

0

0

0

0

0

4

12

0

0

0

0

0

9–10 10–11 11–12 12–13 13–14 14–15 15–16 16–17 17–18 18–19 19–20

Pravo Sun~evo vrijeme [h]

Izravno zra~enje

227

411

1195

2464

2773

3768

3223

2826

2192

1480

591

360

∑

D O DATA K D

549

DODATAK E Simulacija rada solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode postupkom f-Chart za nekoliko gradova u Republici Hrvatskoj Simulacija rada solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode postupkom f-Chart s godišnjim tijekom solarnog stupnja pokrivanja f i stupnja djelovanja η za kolektore nagnute prema jugu s godišnjim optimalnim kutom β Simulacija rada solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode postupkom f-Chart s godišnjim tijekom solarnog stupnja pokrivanja f i stupnja djelovanja η za kolektore nagnute pod kutom β i orijentacije (azimut) ±45°

741

S O L A R NI S U S TAVI

Simulacija rada solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode postupkom f-Chart za područje grada Daruvara za kolektore nagnute prema jugu s godišnjim optimalnim kutom β

N

ϑz

siječanj

31

−0,4

5,36

1,168

β = 25,33 ° ηo=FR(τα)n 0,79 kef=FRk, W/m2K 3,9 Qk Qd η X Y f GJ GJ 5,051 0,449 0,133 0,155 1,013 0,233

veljača

28

2,1

7,45

1,055

4,844 0,625 0,280 0,295

0,760 0,354

ožujak

31

6,2

13,18

1,168

4,504 1,105 0,611 0,714

0,455 0,437

travanj

30

11,0

16,67

1,130

4,105 1,398 0,782 0,884

0,247 0,442

svibanj

31

15,7

19,4

1,168

3,715 1,627 0,902 1,053

0,115 0,438

lipanj

30

18,9

20,7

1,130

3,450 1,736 0,958 1,083

0,048 0,436

srpanj

31

20,6

22,21

1,168

3,309 1,862 1,010 1,180 −0,012 0,428

kolovoz

31

19,7

18,97

1,168

3,383 1,591 0,904 1,056

0,112 0,449

rujan

30

16,1

17,39

1,130

3,682 1,458 0,831 0,940

0,191 0,450

listopad

31

10,9

11,34

1,168

4,114 0,951 0,539 0,629

0,539 0,447

studeni

30

5,8

5,83

1,130

4,537 0,489 0,189 0,214

0,917 0,306

prosinac

31

1,4

4

1,168

4,902 0,335 0,043 0,050

1,118 0,101

10,7

162,5

13,754

0,600 8,252

5,502 0,417

lokacija Daruvar ϕ = 45,36° λ = 17,14°

ϑtv, °C ϑhv, °C Vs, L

60 15 300

η

godina

br. os. 4 Ak, m2 4,0 t.v., L/os. 50 Hβ Qptv MJ/m2d GJ

η f

Godišnji tijek solarnog stupnja pokrivanja f i stupnja djelovanja η navedenoga solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode

742

D O DATA K E

Simulacija rada solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode postupkom f-Chart za područje grada Daruvara za kolektore nagnute pod kutom β i orijentacije (azimut) ±45°

N

ϑz

siječanj

31

−0,4

5,00

1,168

β =30 ° ηo=FR(τα)n 0,79 kef=FRk, W/m2K 3,9 Qk Qd η X Y f GJ GJ 5,051 0,419 0,108 0,126 1,043 0,203

veljača

28

2,1

7,06

1,055

4,844 0,592 0,255 0,269

0,786 0,340

ožujak

31

6,2

12,71

1,168

4,504 1,066 0,588 0,687

0,481 0,436

travanj

30

11,0

16,38

1,130

4,105 1,374 0,770 0,871

0,260 0,443

svibanj

31

15,7

19,3

1,168

3,715 1,618 0,898 1,049

0,119 0,438

lipanj

30

18,9

20,66

1,130

3,450 1,732 0,956 1,081

0,049 0,436

srpanj

31

20,6

22,18

1,168

3,309 1,860 1,009 1,179 −0,011 0,429

kolovoz

31

19,7

18,76

1,168

3,383 1,573 0,897 1,048

0,121 0,450

rujan

30

16,1

16,88

1,130

3,682 1,416 0,812 0,918

0,213 0,453

listopad

31

10,9

10,8

1,168

4,114 0,906 0,510 0,596

0,572 0,445

studeni

30

5,8

5,47

1,130

4,537 0,459 0,165 0,186

0,944 0,284

prosinac

31

1,4

3,74

1,168

4,902 0,314 0,024 0,028

1,140 0,060

158,94 13,754

0,584 8,037

5,717 0,416

lokacija Daruvar ϕ = 45,36° λ = 17,14°

10,7

ϑtv, °C ϑhv, °C Vs, L

60 15 300

η

godina

br. os. 4 Ak, m2 4,0 t.v., L/os. 50 Hβ Qptv MJ/m2d GJ

Godišnji tijek solarnog stupnja pokrivanja f i stupnja djelovanja η navedenoga solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode

743

POPIS OZNAKA Oznaka

Mjerna jedinica

A

m2

povr{ina

Ak

m2

površina apsorbera kolektora

Am

m

2

površina modula

As

m

2

vanjska površina spremnika

Azg

m2

b

L

C

J/K

toplinski kapacitet kolektora

c

J/kgK

specifični toplinski kapacitet

cs

J/kgK

specifični toplinski kapacitet spremnika

cv

J/kgK

specifi~ni toplinski kapacitet vode

do

m

vanjski promjer prijamne cijevi

E

J

energija

E

%

procjenjena preostala sustavna pogreška

E

J

energija dopuštenog stanja

EA

J, kWh

izgubljena energija

EB,iz

J, kWh

izlazna energija iz baterije (akumulatora)

EB,ul

J, kWh

ulazna energija u bateriju (akumulator)

EFN

J, kWh

dobivena energija iz fotonaponskih modula

EGB

J, kWh

gubici baterije

ET

J, kWh

energija tro{ila

EZ

J, kWh

upadna energija Sunčeva zračenja na module

Ec

W/m3

zračenje crnog tijela

Opis

vanjska površina zgrade potrošnja tople vode po osobi i danu

783

LITERATURA [1] Alfirević, I., i dr.: Inženjerski priručnik: Temelji inženjerskih znanja,, Školska knjiga, Zagreb, 1996.

[2] Penzar, B., i suradnici: Meteorologija za korisnike, Školska knjiga, Zagreb, 1996. [3] Brezinšćak, M.: Mjerenje i računanje u tehnici i znanosti, Tehnička knjiga, Zagreb, 1970.

[4] Goetzberger, A., Voss, B., und Knobloch, J.: Sonnenenergie, Photovoltaik, B. G. Teubner, Stuttgart, 1994.

[5] J. R. Howell, R.B. Bannerot, and G. C. Vliet, Solar-Thermal Energy Systems, McGrawHill Book Company, New York, 1982.

[6] Kleemann, M., Meliss, M.: Regenerative Energieguellen, Springer-Verlag, Berlin, 1993.

[7] Kulišić, P.: Novi izvori energije,, Školska knjiga, Zagreb, 1991. [8] Goetzberger, A., Wittwer, V.: Sonnenenergie, Thermische Nutzung, B. G. Teubner, Stuttgart, 1993.

[9] Ramanathan, V., Barkstrom, B. R., Harrison, E. F.: Climate and the Earth Radiation Budget, Physics Today, 1989.

[10] Wurfel, P.: Physik der Solarzellen, Spektrum Akademischer Verlag GmbH,Heidelberg, 1995.

[11] WBGU: Politikpapier; Die Chancen von Johannesburg: Eckpunkte einer Verhandlungs-strategie, Bonn 2001.

[12] Papoutsis, C.: European Policy: A message from the European Commissioner for Energy, Sustainable Energy, Vol. 3, No. 2, 7, 1998.

[13] “IPCC - Final Report”, IPCC = Intergovernmental Pannel on Climate Changes [14] Matić, Z.: Sunčevo zračenje na području Republike Hrvatske – Priručnik za energetsko korištenje Sunčevog zračenja, Energetski institut Hrvoje Požar, Zagreb, 2007.

793

KAZALO POJMOVA A

B

aerosol, 25 akceptor, 373 akumulator, 406, 416 albedo, 22, 52 albedometar, 53 amorfne tvari, 370 apsorber, 95 površina, 106 selektivnost, 96 apsorpcija plinova, 25 apsorpcijski rashladni uređaji, 295 apsorbent (otapalo), 297 apsorber, 295, 299 bilanca topline, 297 bilanca tvari, 297 binarne smjese, 297 bogata (jaka) otopina, 295 isparivač, 295, 299 kondenzator, 295, 299 kuhalo (generator), 295, 298 pojas uparivanja, 297 rashladna tvar, 297 slaba otopina, 295 arhitektura energetski učinkovita, 83 jednolitarski standard, 88 niskoenergetska, 85 trolitarski standard, 86 armatura za punjenje i pražnjenje, 226

Boltzmannova konstanta, 373 brojila električne energije, 488 brzina svjetlosti, 13, 378 bypass crpka, 263

C centralizirana proizvodnja električne energije, 505 CFC-spojevi, 323 cirkulacijska crpka, 224 CO2 u atmosferi, 32

D decentralizirana proizvodnja električne energije, 505 desalinizacije morske vode, 482 Direktiva Europskog parlamenta, 496 donor, 373

E eksergija, 82 ekspanzijska posuda, 220 električna vodljivost, 374 električni izolatori, 371 električni vodiči, 371

805

O AUTORU

Doc. dr. sc. Ljubomir Majdandžić rođen je 4. srpnja 1960. godine u Ivanjskoj, BiH. Nakon što je diplomirao 1985. godine u Banja Luci na pogonsko-energetskom smjeru, završava dva poslijediplomska studija: godine 1999. na Fakultetu strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu, s radom “Simulacija rada solarnog sustava za pripremu potrošne tople vode”, a 2001. godine na Ekonomskom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu, s radom “Marketing obnovljivih izvora energije u Republici Hrvatskoj”. Od 2001. do 2003. godine boravi na Fraunhofer Institutu za solarnu energiju, u odjelu elektro-energetski sustavi, u Freiburgu, Njemačka, uz potporu Ministarstva znanosti i tehnologije, Zaklade Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti te Njemačke katoličke akademije. Na Fakultetu elektrotehnike i računarstva Sveučilišta u Zagrebu obranio je 2004. godine doktorsku disertaciju pod nazivom “Sustav upravljanja obnovljivim izvorima energije u zgradi”. Izabran je za znanstvenog suradnika u znanstvenom području tehničkih znanosti – polje elektrotehnike i docent je na Elektrotehničkom fakultetu Sveučilišta J. J. Strossmayera u Osijeku. Autor je 54 znanstvena i stručna rada iz područja energetike, obnovljivih izvora energije i održivog razvoja, u zemlji i inozemstvu. Održao je više od 70 pozvanih predavanja i radionica iz područja obnovljivih izvora energije, energetske učinkovitosti, zaštite okoliša, klimatskih promjena i globalnog zatopljenja. Za projekt “Opskrba obiteljske kuće toplinskom i električnom energijom pomoću Sunčeve energije” dobio je priznanje Ministarstva zaštite okoliša i prostornog uređenja u području industrije i energetike za 2000. godinu prigodom Svjetskog dana zaštite okoliša. Dobitnik je nagrade ”Hrvoje Požar” za 2004. godinu za područje unapređenja kvalitete okoliša, vezano uz energetske objekte. Predsjednik je Hrvatske stručne udruge za Sunčevu energiju (Croatian Professional Society for Solar Energy) i Glavni urednik časopisa Solarna tehnologija. Član je Međunarodnog društva za Sunčevu energiju (ISES), Njemačkog društva za Sunčevu energiju (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V. DGS) i Hrvatskog energetskog društva (HED).