YESTEAM Jeseník

1. YESTEAMJeseník Výzkumný úkol FLL 2007

2. Slunce aneb začalo to Einsteinem… Málo se ví, že významnou postavou historie solárních článků byl Albert Einstein. Ten svou Nobelovu cenu kupodivu nedostal za převratnou teorii relativity, ale za teoretické objasnění fotovoltaického jevu. Pro velikána Einsteinova rozměru ovšem byla jeho práce o fotoelektrickém jevu z roku 1905 jen jakýsi melouch 

3. Alternativní zdroje energie pocházející ze Slunce • větrné generátory: proudění vzduchu způsobené ohřevem zemského povrchu • biopaliva: uskladnění sluneční energie do rostlinných těl • panely pro ohřev vody a topení: přímé využití světla • fotovoltaické panely: přímé využití světla k výrobě elektřiny

4. Energie větru • V ČR je využívána hlavně v Jeseníkách (Ramzová), Krkonoších a Krušných horách – větrné farmy • Pro jednotlivé spotřebitele jsou určeny tzv. mikroelektrárny

5. Energie biomasy • K výrobě energie je možno využít biomasu odpadní nebo účelně pěstovanou. • V takovýchto kompostovačích je využívána k výrobě tepla odpadní biomasa např. v čističkách. ČOV Česká Ves u Jeseníku

6. O využití biomasy k výrobě energie jsme se informovali v ČOV v České Vsi u p. Zelinky.

7. Energie Slunce Sluneční paprsky dopadají na desku s neodrazivým povrchem (absorbér). Potom se s pomocí teplonosného media (voda) pohlcená energie přemění na teplo, které je pak uchováváno nebo odváděno k dalšímu použití. Princip slunečních kolektorů:

8. Fotovoltaické články • Princip článků: Vzájemným působením slunečního záření a hmoty dochází k pohlcování fotonů a uvolňování elektronů, v polovodiči pak vznikají volné elektrické náboje, které jsou už jako elektrická energie odváděny ze solárního článku přes regulátor dobíjení do akumulátoru, nebo ke spotřebiči.

9. Náš výzkumný úkol analyzuje spotřebu energií v budově nižšího gymnázia Jeseník • K topení se používá zemní plyn (vlastní plynová kotelna). • Spotřeba elektřiny (svícení, provoz elektrospotřebičů, ohřev teplé vody). • Malá část elektrické energie je vyráběna pomocí klasických solárních panelů na střeše školy – projekt Slunce do škol

10. Energetický audit budovy Energetický audit je v podstatě zhodnocení energetického hospodářství objektů a technologií. Vyhodnocuje energetické hospodářství, provádí jeho analýzu a na jejím základě navrhuje zlepšení v oblasti hospodaření energie a paliv. Energetická náročnost budovy je hodnocena stupněm E- nevyhovující

11. Spotřeba plynu

12. Spotřeba elektřiny

13. Náklady na energie v budově nižšího gymnázia v roce 2006

14. výměna oken • zateplení budovy • fotovoltaické články nové generace • větrná mikroelektrárna

15. Výměna oken • vysoká odolnost vůči povětrnosti a stárnutí materiálu, plastová okna si i po dlouhé době uchovávají jak vzhledové, tak i mechanické vlastnosti jaké měly v době, kdy byly vyrobeny. • výhodné tepelně izolační vlastnosti, koeficient prostupu tepla 1,4 - 1,6 kW/m2/C • velmi dobré zvukově izolační vlastnosti - útlum vnější hlučnosti o 35 - 43 dB Výměna 49 kusů oken v celé budově NG Rozpočet 1 997 696 Kč

16. Zateplení pláště budovy izolace vnějšího pláště budovy (30% ztrát) ideální izolant je vzduch minerální vata nebo polystyren + omít. povrch systém firmy Stomix náklady na 1 m2 plochy činí 1 000 Kč

17. Exkurse ve Stomixu ŽulováIng. D. Čvanda

18. Rozpočet celkového zateplení pro budovu gymnázia: • kontaktní zateplení stěn: 2 105 000 Kč • zateplení střechy: 120 800 Kč • zateplení stropu do půdy: 504 000 Kč • celková částka: 2 729 800 Kč • Předpokládané roční úspory při kompletním zateplení objektu by činilo 418 GJ/rok, přičemž celkové náklady by se snížily až o 40%.

19. Návrh pro budoucnost: • Inovativní získávání elektrické energie, které by zajistilo soběstačnost budovy bez nutnosti přepravy elektřiny. • Navrhujeme využití nové generace solárních článků založené na technologii CIGS C = kadmium, I = indium, G = galium, S = selen

20. Fotovoltaika nové generace • Využití velmi tenkých ohebných křemíkových plátků, na které se nanáší směs CIGS. • Směs je nanášena v nanovrstvách tzv. mokrým tiskem

21. Výhody CIGS • Výhodou CIGS je především to, že energie je vyráběna přímo v místě spotřeby • Nanášení na ohebné folie umožňuje zabudování do cihel nebo střešních krytin • Průhlednost umožňuje lepení na okna • Dlouhá životnost • Mají téměř stejnou účinnost jako fotovoltaické články (asi 15%) • Jedinou nevýhodou je zatím vysoká cena

22. Pepek námořník a kvantová jáma Například využití jevu zvaného kvantová jáma by teoreticky umožnilo dosáhnout efektivnosti až šedesát procent! Vevelmi tenké vrstvě materiálu uzavřené mezi dvě silnější vrstvy se uplatňují jevy kvantové mechaniky, díky nimž se elektrony dostávají na vyšší energetické hladiny Takový článek využije širší spektrum světelného záření a jeho účinnost tím podstatně vzroste. Slavný Pepek námořník čerpal sílu ze špenátu - a stejný postup zvolili vědci z MIT. Vyvinuli článek, který tuto rostlinu využívá k získávání solární energie. "Bílkovinné komplexy z chloroplastů špenátu jsou vlastně miniaturní elektronické obvody. Podařilo se nám je propojit tak, aby přeměňovaly světlo na elektřinu," řekl Marc Baldo z MIT.

23. Na závěr… Vývoj fotovoltaických článků tedy míří mnoha různými cestami, z nichž většina je na samém začátku. Zastánci alternativních zdrojů v souvislosti s tím tvrdí, že kdyby se do něj vložilo více prostředků, měli bychom levnou a čistou energii ze Slunceuž dávno.

24. Děkujeme všem příznivcům týmu a sponzorům. Firma Pfanner, s.r.o.