Využití tepelného čerpadla

wp_buderus_deTepelná čerpadla jsou zařízení, která umožňují odnímat teplo okolnímu prostředí jako je země, voda a vzduch a převádět je na vyšší teplotní hladinu. Energie je předána cíleně pro potřeby vytápění nebo pro ohřev teplé užitkové vody. Tepelná čerpadla jsou zcela bezodpadovou technologií, protože neprodukují odpad.

Princip tepelného čerpadla

Tepelné čerpadlo pracuje na principu uzavřeného chladicího okruhu (obdobně jako u chladničky), jímž se teplo na jedné straně odebírá a na druhé předává. Chladnička odebírá teplo z vnitřního prostoru a předává je kondenzátorem na své zadní straně do místnosti. Tepelné čerpadlo místo potravin ochlazuje například vzduch, půdu nebo podzemní vodu. Teplo odebrané těmto zdrojům předává do topných systémů.

Využitím fyzikálního jevu spojeného se změnou skupenství pracovní látky – chladiva. Ve výparníku se při nízkém tlaku a teplotě odebírá teplo ze zdroje tepla a dochází k varu. Páry média se stlačují a zahřívají se. Tím předávají kondenzační teplo ohřívané látce. Zde se opětovně ochladí a zkapalní.

Tepelné čerpadlo svojí funkcí dokáže přejímat teplo ze vzduchu, vod, půdy i vrtů. Lze využít i odpadní teplo technologických procesů.

Typy tepelných čerpadel

201108151124520.schemaTepelná čerpadla dělíme dle jejich principu odsávání par z výparníku na kompresorová, která jsou nejčastější, absorpční a hybridní. Nejběžnější čerpadla jsou v kombinaci vzduch – voda, vzduch – vzduch, voda – voda, atd..

Pro domácí využití jako zdroj ohřevu vody nebo vytápění jsou na našem trhu dostupná kompaktní tepelná čerpadla. U teplovzdušných čerpadel se z pravidla využívá možnosti obráceného chodu, kdy v zimě topí a v létě naopak ochlazuje prostory.

Využití energie ze slunečního záření:

solar_grund_buderusZískávání tepelné či elektrické energie přímo ze slunečního záření je z hlediska životního prostředí šetrným způsobem. Sluneční elektrárny využívají téměř neomezený zdroje energie. Z jednoho čtverečního metru plochy solární elektrárny využijeme až 110 kWh elektrické energie za rok.

Technologie získávání energie ze slunečního záření se neustále zdokonaluje, přesto se celkový podíl fotovoltaiky na světové produkci podílí z cca 0,01 %.

Solární elektrárny v ČR

První sluneční elektrárna o výkonu přibližně 10 kW byla do provozu uvedena již v roce 1998. Umístění této elektrárny bylo na hoře Mravenečník v Jeseníkách.

Nejvyšší míra disproporce mezi cenou výkupní elektřiny ze solárních elektráren a jejich náklady na pořízení zapříčinila obrovský rozmach výstavby nových instalací fotovoltaických elektráren. Tím se stala Česká republika na přelomu roku 2010 a 2011 třetím největším producentem fotovoltaických elektráren na světě.

Princip sluneční elektrárny

Elektrickou energii lze získat ze sluneční energie různými způsoby, přímo i nepřímo.

Přímá přeměna využívá fotovoltaického jevu, při kterém se v určité látce působením světla (fotonů) uvolňují elektrony. Tento jev může nastat v některých polovodičích (např. v křemíku, germaniu, sirníku kadmia aj.). Fotovoltaický článek je tvořen nejčastěji tenkou destičkou z monokrystalu křemíku, použít lze i polykrystalický materiál. Destička je z jedné strany obohacena atomy trojmocného prvku (např. bóru), z druhé strany atomy pětimocného prvku (např. arzenu). Když na destičku dopadnou fotony, záporné elektrony se uvolňují a zbývají kladně nabité „díry“. Přiložíme-li na obě strany destičky elektrody a spojíme je vodičem, začne protékat elektrický proud. Jeden cm2 dává proud okolo 12 mW (miliwattů). Jeden metr čtvereční slunečních článků může dát v letní poledne až 150 W stejnosměrného proudu. Sluneční články se zapojují bud‘ za sebou, abychom dosáhli potřebného napětí (na jednom článku je 0,5 V), nebo vedle sebe tak, abychom získali větší proud. Spojením mnoha článků vedle sebe a za sebou vzniká sluneční panel.

Nepřímá přeměna je založena na získání tepla pomocí slunečních sběračů. V ohnisku sběračů umístíme termočlánky, které mění teplo v elektřinu. Termoelektrická přeměna spočívá na tzv. Seebeckově jevu (v obvodu ze dvou různých drátů vzniká elektrický proud, pokud jejich spoje mají různou teplotu). Jednoduché zařízení ze dvou různých drátů spojených na koncích se nazývá termoelektrický článek. Jeho účinnost závisí na vlastnostech obou kovů, z nichž jsou dráty vyrobeny, a na rozdílu teplot mezi teplým a studeným spojem. Větší množství termoelektrických článků vhodně spojených se nazývá termoelektrický generátor.

Palivový článek

Elektrickou energii lze získávat taktéž prostřednictvím chemických reakcí tak, že pomocí slunečního záření rozložíme vodu na vodík a kyslík. Tím se původní energie uskladní jako energie chemická do obou chemických prvků. Při opětovném slučování obou prvků, vzniká opět voda. Nahromaděná energie se hořením uvolní jako teplo, nebo v palivovém článku jako elektrický proud.

Palivové články budou v budoucnu nejspíše důležitým zdrojem uskladněné elektrické energie. Účinnost těchto článků je až 90 %, fosilní paliva přitom dosahují pouze 35% účinnosti.

Provoz těchto palivových článků je absolutně ekologický, při využití jejich energie vzniká totiž voda.