Digitální učební materiál Autor: Ing. Pavel Horlivý Předmět/vzdělávací oblast: Elektrotechnický základ Tematická oblast: Elektromagnetická indukce Téma: Výroba elektrické energie Ročník: 3. – 4. Datum vytvoření: červen 2013 Název: VY_32_INOVACE_15.1.05. ELE Anotace: Aplikace fotovoltaického jevu, princip a využití jednoho zdroje energie – slunečního záření. Prezentace je určena pro výuku žáků oboru Telekomunikace. Využitím grafických možností sady Microsoft Office 2010 se materiál stává inovativním zejména přehledností výkladu odborného tématu. Využití multimediálních prostředků zvyšuje názornost výuky, usnadňuje porozumění tématu i u slabších žáků a žáků se SPU, udržuje jejich pozornost, podporuje jejich zájem a aktivitu. Metodický pokyn: Materiál je určen pro výuku, vyžaduje použití PC a dataprojektoru. Prezentace primárně slouží pro výklad v hodině, ale může být využita i k samostudiu a pro distanční formu vzdělávání. Materiál vyžaduje použití multimediálních prostředků – PC a dataprojektoru.

VÝROBA ELEKTRICKÉ ENERGIE SOLÁRNÍ ELEKTRÁRNY

Solární elektrárny Sluneční elektrárny využívají energii slunečního záření, kterou přeměňují na energii elektrickou.

Rozdělení podle využití přeměny sluneční energie Přímé Přeměna využívá fotovoltaického jevu. Je to jev, při kterém se v látce působením světla (fotonů) uvolňují elektrony. Tento důležitý jev může nastat v některých polovodičích.

Rozdělení podle využití přeměny sluneční energie Nepřímé Získání tepla pomocí slunečních sběračů. Soustředění slunečních paprsků do centra, kde dojde k ohřevu vody. Výroba elektrické energie probíhá v klasické parní turbíně.

Přímá sluneční elektrárna

Nepřímá sluneční elektrárna

Rozdělení solárních fotovoltaických panelů Křemíkový solární panel Je tvořen polovodičovými plátky tenčími než 1 mm. Na spodní straně je plošná průchozí elektroda. Horní elektroda má plošné uspořádání tvaru dlouhých prstů zasahujících do plochy. Tak může světlo na plochu svítit. Povrch je chráněn sklem s antireflexní vrstvou (napařením oxidu titanu), díky níž proniká do polovodiče více světla.

Rozdělení solárních fotovoltaických panelů Organický solární panel Technologie výroby sluneční energie za pomoci speciální techniky, pomocí fotosyntézy. Nová technologie používá geneticky zkonstruované bílkoviny, které využívají fotosyntézu k výrobě elektrické energie. Články by měly být levnější a větší má být i účinnost, která se má zvýšit z 12-14 % u křemíkových panelů až na 25 %. Nová technologie je umožněna díky poznatkům z genetického inženýrství a nanotechnologií.

Rozdělení solárních fotovoltaických panelů Fotovoltaické fólie Tenkovrstvé solární články se dají nanášet na poměrně velké plochy pomocí technologie, která je principiálně shodná s inkoustovou tiskárnou. Fotovoltaické fólie se dají tisknout v širokých a dlouhých pásech na ohebné podklady. Polovodičová vrstva je široká asi jen jeden mikrometr.

Fotovoltaický článek 1 cm2 dává proud o výkonu kolem 12 mW. 1 m2 slunečních článků tak může v letní poledne vyrobit stejnosměrný proud o výkonu až 150 W. Sluneční články se zapojují buď za sebou (sériově), abychom dosáhli potřebného napětí (na jednom článku je 0,5 V), nebo vedle sebe (paralelně), abychom získali větší proud. Spojení mnoha článků vedle sebe a za sebou se nazývá sluneční panel.

Princip fotovoltaického článku Fotovoltaický článek je nejčastěji tvořen tenkou destičkou nařezanou z monokrystalu křemíku, jehož výroba je sice pracná a nákladná, ale má stále nejvyšší dosahovanou účinnost (cca 35%). Použít lze i materiál polykrystalický, jeho účinnost je okolo 15%, ale jeho výroba je levnější Ještě levnější je amorfní materiál, jehož účinnost je sice jen kolem 8%, ale má velkou absorpční schopnost (postačí tenká vrstva na levném nosném materiálu).

Princip fotovoltaického článku Destička je z jedné strany obohacena atomy trojmocného prvku (např. bóru) a z druhé strany atomy pětimocného prvku (např. arzenu), mezi nimi vznikne přechod P-N. Když na destičku dopadnou fotony slunečního záření, vytvářejí z neutrálního atomu páry elektron-díra. Vnitřní elektrické pole náboje opačných znamének se rozdělí a vyvolá po uzavření elektrického obvodu stejnosměrný elektrický proud.

Otázky k tématu Jak se dělí solární elektrárny podle využití primárního zdroje? Jak dělíme solární fotovoltaické panely? Jaké je napětí jednoho fotovoltaického článku? Jaký výkon může vyrobit solární panel o ploše 1m2 v letním poledni? Co je to fotovoltaický jev? Jaký základní materiál se používá na výrobu P-N přechodu a čím se tento prvek obohacuje?

Použité zdroje: TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006, 623 s. ISBN 80-867-0613-3. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Pavel Horlivý. Obrázky: ZÁKUPÁK. Wikipedia.cz [online]. [cit. 20.6.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Str%C3%A1%C5%BE_panely.jpg AUTOR NEUVEDEN. Wikipedia.cz [online]. [cit. 20.6.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Panneaux_solaires_thermique_et_PV.jpg AUTOR NEUVEDEN. wikipedia.org [online]. [cit. 20.6.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solar_two.jpg