ENERGIJA

Pripremio: J.B.

Voda ili solarne elektrane?

Skladištenje snage Sunca

Sunce je jedini neiscrpan izvor energije (osim geotermalne energije) bilo da je u obliku monsunskih oluja, atmosferskih padavina, rečnih tokova, orkanskih vetrova ili, u najjednostavnijem obliku, u vidu toplote. Ali, kako tu energiju sačuvati skladištenjem pošto, od trenutka prestanka sunčevog zračenja zbog zalaska ili zbog oblačnosti, vreme za koliko se ta energija moža skladištiti meri se satima, u najboljem slučaju danima.

Tokom četiri i po milijarde godina duge istorije Zemlje, Sunce je obilato snabdevalo našu planetu energijom i, preko procesa fotosinteze, stvorilo ogroman biljni i životinjski svet. Nagomilana su ogromne naslage te energije u vidu fosilnih energenata: uglja, nafte, prirodnog gasa i šumskog bogatstva.

Ali, za vreme kratke istorije od nekoliko hiljada godina, a posebno u poslednjih sto godina industrijske revolucije, čovek je uspeo da te rezreve desetkuje. Neumerena eksploatacija ovih prirodnih izvora i rasipništvo u 21. veku stvorili su problem nedostatka energije. Kako dalje?

U sve se umešala i zaštita čovekove sredine od zagađenja. Naučnici uveravaju da pojava efekta staklene bašte i veliko prisustvo CO2 u atmosferi prete da ugroze život na Zemlji! Zbog toga se čovečanstvo sve više okreće Suncu jer ono i dalje isijava velike količine energije, u proseku 4 kWh na dan po m2 Zemljine površine. Problem sa solarnom enegijom je u tome što Sunca nema preko noći i kada je oblačno. A to su delovi dana kada je potražnja za energijom najveća. Zato se i postavlja problem: kako uskladištiti tu energiju na tehnički jednostavan i ekonomski prihvatljiv način?

Najjednostavniji je način koristiti vodu koja, pored dobrih termičkih osobina - 4190 J po kg po stepenu temperature - može da se koristi i kao sanitarna voda. Sa solarnim bojlerima kapaciteta 100 l i 200 l, koji su nešto veće zapremine od klasičnih bojlera, može da se obezbedi topla voda za četvoročlanu porodicu za 2-3 dana Ozbiljniji je problem ako se želi zagrevanje kuće, recimo površine 200 m2.

Zasad postoje dva rešenja. Jedno rešenje je ponovo koristiti vodu smeštenu u razervoarima kapaciteta 10-15 m3, koji se obično postavljaju u podrume zgrada i dobro su izolovani. Drugo rešenje je korišćenje izdrobljenog kamena koji služi kao kao akumulator toplote; kamen u obliku oblutaka ili izdrobljen slaže se tako da kroz spremnik struju topao vazduh iz solarnog kolekotora i tako zagreva kamen. Na taj način je moguće obezbediti grejanje zgrade i po nekoliko dana.

Najoštriji zahtevi postavljaju se u industriji i proizvodnji električne energije, gde je potrebno uskladištiti energiju Sunca pod visokim pritiskom i na temperaturi od 500 C i više. Za ovu svrhu koriste se istopljene soli KNO3 i NANO3 i soli sličnih hemijskih karakteristika, koje imaju visoku sposobnost akumuliranja toplote - toplotni kapacitet je tri puta bolji od vode - i zatim odavanje toplote po potrebi. Pri ovakvim akumulatorima toplote mogućnost skladištenja je veoma ograničena i meri se satima, što može biti dovoljno za snabdevanje električnom energijom grada od 150.000 stanovnika.

U osnovi, solarna elektrana, preko paraboličnih ogledala, stvara vodenu paru velikog pritiska i visoke temperature, koja se zatim odvodi u toplotne izmenjivače gde para topi i zagreva soli. U noćnim satima, kada potrebe za električnom energijom porastu, odvija se obrnuti proces: istopljene soli se ponovo dovode u toplotni izmenjivač, gde se sada stvara para koja zatim pokreće parnu turbinu i generator električne energije.

J.B.