Centralele solare

Centralele solare

Ca si centralele ce utilizeaza energia curentilor marini, si acest tip de centrale a fost nominalizat la Conferinta de la Kyoto sa fie dezvoltat si utilizat pe scara larga in viitor. Energia solara este oferita gratis, daruita de natura, iar echipamentele nu sunt deosebit de numeroase si sofisticate. Aceste argumente stau la baza pretului scazut de productie al acestui tip de energie electrica. Centralele solare folosesc energia calorica a razelor infrarosii direct pentru incalzire sau prin intermediul conversiei cu ajutorul celulelor voltaice. Aceste centrale se utilizeaza in zone in care soarele se afla multe ore in timpul zilei deasupra orizontului (peste 10-12 ore) si sunt multe zile insorite pe an (mai mult de 270 de zile insorite). In plus, intensitatea caldurii transmise de soare este mare cand razele cad vertical sau aproape pe suprafata ce urmeaza a fi incalzita. Pentru a mari randamentul se folosesc dispozitive care misca panourile solare dupa pozitia soarelui, astfel ca unghiul de incidenta sa fie cat mai mic (aproape de 0^o) si deci randamentul de incalzire sa fie maxim. Un alt avantaj al acestui tip de centrale este si acela ca ele pot stoca energia termica solara in rezervoare mari de apa pentru timp indelungat. Principalele tari care sunt interesate de un astfel de tip de centrale si au conditii naturale prielnice de instalare sunt Statele Unite ale Americii, Brazilia, Egipt, Portugalia, Spania.

Un exemplu elocvent de modul cum a inteles o tara mica, lipsita de resurse minerale, combustibili fosili si tehnologii avansate, sa aplice mijloacele pe care le are la dispozitie si sa ia decizia de utilizare a energie solare existente din belsug, este insula Barbados, cea mai mica tara din arhipelagul Insulelor Caraibe; de la un numar de 12 centrale solare instalate in anul 1974, a ajuns la 13934 in anul 1988, respectiv la 35438 in anul 2002. Aceste centrale solare produc circa 140 milioane kWh energie termica folosita in special in industria hoteliera. Pretul de productie este de 15 centi/kWh. Anual se economisesc sume importante. Aceasta cantitate de energie obtinuta de la soare inlocuieste arderea a 227.000 barili de petrol si nu polueaza atmosfera.

In anul 2000 a fost publicata lucrarea Securitatea alimentarii cu energie in Uniunea Europeana", in care sunt trasate principalele sarcini de viitor privind securitatea surselor de producere si alimentare cu energie electrica si orientarile principale in directia tipului de surse care vor fi utilizate. Se insista asupra utilizarii numai a surselor noi, nepoluante, un rol acordandu-se energie solare. S-a calculat ca 75% din energia consumata in cladiri este utilizata pentru incalzirea spatiilor si a apei menajere. In alta lucrare publicata tot de Uniunea European, Energia pentru viitor", se recomanda utilizarea energie solare la incalzirea apei si locuintelor. In perioada 1998-2000 acest tip de energie a fost folosit doar in procent de 0,11% din total. Sarcinile sunt ca pana in anul 2010 sa se depaseasca 1,18% din totalul energie calorice consumate la nivel mondial. Pana in anul 2001 au fost montate (in tari din Uniunea Europeana) suprafete cu panouri solare care capteaza energia termica, in suprafata totala de 11.853.935 m², realizari peste asteptari. Astfel, Germania este pe primul loc cu cea mai mare suprafata de panouri termice solare montate, insumand 30% din total, urmeaza Austria si Grecia cu 25% din total, iar Spania, Franta si altele au 3% din suprafata totala.

Centralele echipate cu celule fotovoltaice folosesc energia luminoasa si calorica a razelor solare pe care o transforma direct in energie electrica. Pana in prezent, randamentul de transformare nu a ajuns la valori care sa satisfaca utilizarea acestui tip de centrale pe scara larga, comerciala. Marimea acestor tipuri de centrale nu permite inca alimentarea unor consumatori mari de energie electrica. O estimare facuta la nivel mondial, in anul 1999, arata o putere instalata totala de 200 MW, in centrale ce folosesc energia soarelui transformata direct in energie electrica prin intermediul efectului fotovoltaic. Costurile de functionare ale acestui tip de centrale sunt aproape de zero.

Cercetarile facute pana in prezent au demonstrat ca zona cea mai favorabila, cu eficienta maxima, se afla in banda de 20 km nord-sud fata de ecuator. Multe tari localizate in aceasta banda au in program alimentarea in special a locuintelor din sectorul rural, acolo unde nu exista resurse energetice primare, linii de transport si distributie a energiei electrice.

Romania dispune de un important potential energetic solar determinat de un amplasament geografic si conditii climatice favorabile. Zonele de interes deosebit pentru aplicatiile electroenergetice ale energiei solare fiind:

Campia Romana, Campia de Vest, Banat si o parte din Podisurile Transilvaniei si Moldovei. Aceste zone dispun de fluxuri energetice solare medii anuale,

Dobrogea, litoralul romanesc al Marii Negre si Delta Dunarii, ce prezinta trasaturi aparte, unde fluxul de energie solara mediu anual este deosebit de favorabil, precum si un numar de peste 2200 ore insorite pe an.

Potentialul solar din Romania este reprezentat de densitatea medie de energie aferenta radiatiei solare incidente, in plan orizontal, care depaseste 1.000 kWh/mp/an. Sistemele solar-termale active se folosesc, de obicei, pentru prepararea apei calde menajere in locuinte individuale. In conditiile din Romania, un captator solar termic functioneaza, in conditii normale de siguranta si eficienta, pe perioada martie-octombrie, cu randamente ce pot sa ajunga pana la 90%. Aportul energetic al sistemelor solare-termale la necesarul de caldura si apa calda menajera din Romania este evaluat la circa 1.434 mii tep (tone echivalent petrol), ceea ce ar putea substitui aproximativ 50% din volumul de apa calda menajera sau 15% din cota de energie termica pentru incalzirea curenta. Costul investitiei pentru realizarea de sisteme fotovoltaice in retea de module solare a inregistrat o evolutie favorabila in ultimele decenii, pretul unui modul solar diminuandu-se sistematic pana la circa 6 dolari/1 W instalat.

Pretul energiei electrice produse din surse solare fotovoltaice variaza intre 25 centi/kWh si 50 centi/kWh. Pentru alimentarea unor consumatori izolati si consumuri mici de energie, sistemele fotovoltaice ofera o alternativa economica atractiva, daca se tine seama de costul ridicat pentru racordarea consumatorilor la reteaua electrica aferenta sistemului energetic national. De exemplu, pentru un sistem solar cu puterea instalata de 1 MW este necesar un modul fotovoltaic cu suprafata de circa 30.000 mp.

Facultatea de Inginerie Electrica din cadrul Universitatii Valahia din Targoviste, in cadrul programului european ICOP-DEMO-4080-98 'Building Integration of Solar Technologies' finantat de Directia Generala XVII-a Comunitatii Europene, a proiectat si realizat in premiera pentru tarile din centrul si estul Europei o constructie bazata pe tehnologii si echipamente neconventionale.
Proiectarea si realizarea acestui Amfiteatru Solar sunt unice la ora actuala in Romania. In proiect s-au utilizat invertoare de energie electrica de inalta performanta care genereaza in sistemul energetic o putere instalata de 10 kW si o energie zilnica medie de circa 50 kWh.

Amfiteatrul Solar este de forma prismatica, avand dimensiunile de 16 x 15 m. Prin colaborarea cu o serie de parteneri de marca din tara si strainatate in domeniul tehnologiilor fotovoltaice, echipamentelor electrice si constructiilor, cladirea a devenit functionala in primavara anului 2001, avand rolul de amfiteatru si sala de conferinte. Spatiul interior este amenajat in trepte sub forma de amfiteatru. Aici se pot efectua diverse activitati educative sau informative si de pregatire precum si monitorizarea parametrilor conversiei fotovoltaice.

Energia solara utilizata pentru incalzirea locuintelor a devenit deja o industrie unde exista zeci de companii. De exemplu, in orasul Gelsenkirchen, fost centru minier si metalurgic, exista azi cea mai mare fabrica de panouri solare. Tehnologia fotovoltaica, care ofera conversia directa a luminii in energie electrica cu ajutorul celulelor solare, este un concept provenit de la NASA. Shell Solar Deutschland produce aici 5 milioane de celule solare apte sa furnizeze 10 MW. Cererea este formidabila, iar tehnologia aceasta ofera solutia optima pentru locuinte izolate (China a cumparat de la SSD 100.000 panouri intr-un singur an).
In Köln, compania FLABEC produce 50.000 m.p. panouri solare anual, destinate cladirilor gen bloc. Firma a instalat in Herne cea mai mare instalatie solara montata pe acoperis din lume. Institutul pentru sisteme de energie solara Fraunhofer lucreaza la dezvoltari semnificative. In orasul Freiberg, Deutsche Solar GmbH in cooperare cu Jenoptik AG a pus in functiune recent o fabrica de 40 milioane panouri solare pe an (200 milioane euro).

Razele solare ce au transformat sudul Portugaliei in cel mai insorit, dar si unul dintre cele mai aride locuri din Europa vor fi "puse la munca" in cea mai mare centrala solara din lume, care va produce 11 megawati de electricitate, cat pentru un orasel. Construita prin colaborarea GE Energy Financial Services (proprietarul centralei), PowerLight Corporation (furnizorul tehnologiei) si Catavento Lda (gestionarul proiectului), in orasul Serpa, la 200 km sud de Lisabona, "uzina solara" este o bijuterie a tehnicii in valoare de 75 milioane USD.

Fara sa contribuie la incalzirea planetei, ba chiar economisind echivalentul a 30.000 tone de emisii de gaze cu efect de sera pe an, si fara sa necesite costuri uriase precum termocentralele pe carbuni, pacura sau gaze, centrala de la Serpa va produce toata energia necesara pentru 8.000 de locuinte, incepand cu ianuarie 2007. Pentru a obtine cantitatea de electricitate amintita, centrala nu va avea nevoie de mai mult decat de o coasta de deal, vesnic insorita, de 60 de hectare, in jurul careia activitatile agricole vor putea continua nestingherit. Aceasta performanta este posibila gratie celor 52.000 de module fotovoltaice concentrate pe suprafata panourilor solare. Respectivele module sunt celule solare de ultima generatie, adica mici placute semiconductoare care transforma cu maxima eficienta fotonii din lumina solara in electricitate.

Spre deosebire de alte centrale similare, cea de la Serpa va beneficia de tehnologia PowerTracker dezvoltata de PowerLight Corporation, care permite ca fiecare celula sa se orienteze independent dupa miscarea Soarelui pe cer in cursul zilei, generand astfel mai multa energie decat sistemele clasice, care sunt fixe. Investitia GE Energy Financial Services de la Serpa va plasa Portugalia, stat fara resurse de combustibili fosili si afectat de o seceta severa in ultimii ani, intre liderii mondiali in privinta energiei regenerabile.

Statul portughez si-a propus ca, pana in 2010, sa obtina 45,6 la suta din energia sa electrica din surse regenerabile. In acest scop, legislatia locala a devenit una dintre cele mai favorabile pentru investitiile in domeniu. Orice achizitie de asemenea tehnologie care protejeaza mediul atrage o reducere de 5 la suta la TVA, plus importante deduceri la impozitul pe venit. Mai mult, facilitatile se pot acorda aceleiasi firme pentru fiecare tehnologie separata in parte (solara, acvatica, eoliana si geotermala etc.), ceea ce favorizeaza aparitia companiilor care au strategii pe mai multe paliere in domeniul surselor de energie regenerabila