Solární rybník

Solární rybník, jakékoli velké lidské tělo slané vody, které shromažďuje a ukládá sluneční energii, čímž poskytuje udržitelný zdroj tepla a energie. Ačkoli výzkum praktických aplikací solárních rybníků nezačal až koncem čtyřicátých let 20. století, bylo v oblasti Sedmihradska ve východní Evropě objeveno na počátku 20. let minulého století přírodní jezero zvláště vhodné pro použití jako solární jezírko. Od té doby se zájem o vývoj solárního rybníka rozšířil po celém světě. Dnes, pozoruhodné solární rybníky lze nalézt v Izraeli, Indii a Spojených státech (v El Paso, Texas). Mnoho projektů solárního rybníka však bylo opuštěno kvůli vysokým nákladům na výrobu a údržbu solárního rybníka ve srovnání s náklady na zařízení na výrobu plynu a fosilních paliv. Zájem o solární rybník jako zdroj udržitelné energie stále pokračuje po celém světě.

Ve sladkovodních rybnících slunce ohřívá vodu a horká voda stoupá. Voda se ochlazuje odpařováním, když se teplo uvolňuje do atmosféry, přičemž udržuje vodu z rybníka při atmosférické teplotě. Technologie solárního rybníka se naproti tomu pokouší zabránit ztrátě tepla z vody pomocí soli, jejíž koncentrace se s hloubkou zvyšuje.

Solární jezírka jsou dvou typů: nekonvektivní a konvekční. Častější nekonvektivní solární jezírko snižuje tepelné ztráty tím, že brání konvekci (přenos tepla z jednoho místa na druhé pohybem tekutin) s přidáním koncentrace 20–30 procent soli do spodní úrovně (dolní konvekční zóna)) rybníka. Když je nasycena velkým množstvím soli ve formě koncentrované solanky, teplota spodní úrovně stoupá na přibližně 100 ° C (212 ° F), jak je zachyceno teplo ze Slunce. Střední úroveň (nekonvektivní zóna) přijímá menší množství soli než spodní úroveň. Protože je lehčí než spodní úroveň, ale těžší než horní úroveň, voda ve střední úrovni nemůže stoupat ani klesat. Střední úroveň proto zastavuje konvekční proudy a působí jako izolátor a zachycuje sluneční světlo ve spodní úrovni. V horní úrovni (horní konvekční zóna), kde je málo soli, zůstává voda studená. Na tuto úroveň se přidá čerstvá voda a slaná voda se vypustí. Nakonec se teplo ze spodní úrovně přenáší do potrubí cirkulujících rybníkem, aby se získala tepelná energie.

Na rozdíl od nekonvektivního jezírka, konvekční solární jezírka zachycují teplo spíše zastavením odpařování než zastavením konvekce. Struktura sestává z velkého sáčku vody se zčernalým dnem, pěnové izolace pod vakem a dvou vrstev plastového nebo skleněného zasklení na horní straně vaku; konstrukce umožňuje proudění, ale zabraňuje odpařování. Slunce ohřívá vodu během dne. Potom je v noci horká voda čerpána do zásobníků tepla.

Teplo generované solárními jezírky má mnoho aplikací a může omezit používání fosilních paliv. Teplo odebírané z rybníka umožňuje výrobu chemikálií, potravin, textilu a dalších průmyslových výrobků. Teplo z rybníka lze využít také k zahřívání skleníků, bazénů a hospodářských budov. Teplo lze přeměnit na elektřinu pomocí organického Rankinova cyklu, což je relativně účinný a ekonomický způsob přeměny sluneční energie, což je zvláště užitečné ve vzdálených lokalitách. Solární jezírko může čistit vodu pro městské vodní systémy odsolováním a může sloužit jako nádoba na likvidaci solanky, která je výsledkem těžby ropy z mořských vrtů.

Použití solárního rybníka má několik výhod. Protože má zabudovanou akumulaci tepelné energie, lze ji používat po celý rok, ve dne iv noci, bez ohledu na počasí. Solární rybník je zvláště atraktivní jako alternativa k technologiím fosilních paliv ve venkovských oblastech v méně rozvinutých zemích, kde lze stavět velké rybníky. Energie ze solárního rybníka je nákladově efektivnější než energie z plochých solárních systémů pro ohřev vody, které se běžně používají v domácnostech. Protože rybník poskytuje tepelnou energii bez spalování paliva, nepřispívá ke znečištění ovzduší a šetří tradiční energetické zdroje.

Solární rybník má zároveň nevýhody. Vyžaduje to velkou plochu půdy, a proto může být nevhodné pro hustě obydlené oblasti. Rybník také vyžaduje velký přísun slané vody a vysokou úroveň solární energie. Kromě toho, ačkoli kterýkoli kvalifikovaný technik může stavět solární jezírka, vyžaduje neustálou údržbu. Například odpařená povrchová voda musí být doplněna a nahromaděná sůl musí být odstraněna z nekontakčních rybníků.