Solarna domowa minielektrownia powietrzna
(Wynalazek nr 397353 ogłoszony w biuletynie UP RP 24.06.2013 r.)

Dramatycznym wyzwaniem stojącym obecnie przed ludzkością jest rozwiązanie problemów wzrastającego zaludnienia i zdobycia większej ilości energii oraz zagospodarowania olbrzymich interiorów wielu państw na świecie, takich jak np. Australia, Brazylia czy całego kontynentu jak np. Afryka
Niezmiernie ważnym zadaniem jest również obniżenie emisji CO oraz poprawa jakości powietrza w dużych miastach (Pekin, Tokio, Kraków) czy też aglomeracjach takich jak Górny Śląsk.

Żyjemy w dobie wyczerpywania się zasobów ropy naftowej oraz kopalin naturalnych – w związku z tym coraz intensywniej zwracamy się ku alternatywnym , odnawialnym źródłom energii, które w sposób znaczący przyczyniają się d poprawy bilansów energetycznych niektórych państw (np. Brazylia -40%, Niemcy – 27%) oraz do poprawy stanu środowiska naturalnego.

Najbardziej perspektywiczną z energii odnawialnych jest energia słoneczna, która jest energią czystą i cichą, a słońce emituje tej energii olbrzymie ilości, głównie na terenach , które tej energii potrzebują najbardziej.
Mało kto wie, że na terenach ograniczonych równoleżnikami 40 szerokości geograficznej północnej i południowej żyje około 80% ludności świata, a natężenie promieniowania słonecznego wynosi ok. 1500kWh/m2/rok.

Dotychczas istniały spore trudności z praktycznym wykorzystaniem tej energii, np. niska sprawność (ok. 16%) paneli fotowoltaicznych, jak również duże wahania mocy emitowanej przez fotoogniwa w zależności od nasłonecznienia (max. 140 W/m2) i dlatego ambicją autora w/w wynalazku było rozwiązanie technologiczne , które pozwalałoby przy pomocy fotoogniw osiągnąć znacznie większe ilości energii aniżeli było to dotychczas możliwe.

Energia elektryczna z fotoogniw zostaje zamieniona poprzez wentylator wyciągowo-nawiewny i turbinkę, na energię mechaniczną ruchu obrotowego wirnika, który z kolei zamienia obroty i moment obrotowy na energię elektryczną z prądnicy synchronicznej połączonej z wałem turbinki sprzęgłem elastycznym.

Powyższa metoda pozwala na produkcję prądu elektrycznego w sposób ciągły i bez wahań w systemie rozproszonym i prosumenckim na potrzeby własne oraz na sprzedaż nadwyżek do sieci elektroenergetycznych.
Dotychczasowa metoda produkcji prądu z paneli PV w większej ilości realizowana jest w formie farm fotowoltaicznych, które wymagają dużego terenu oraz pozwolenia na budowę, z wszystkimi wynikającymi z tego tytułu ograniczeniami administracyjnymi.

Proponowane rozwiązanie pozwala osiągnąć 40kW w pomieszczeniu o powierzchni 12 m2 (4m x 3m) domu jednorodzinnego przy zastosowaniu 6-ciu (na 520 szerokości geograficznej północnej) paneli fotowoltaicznych o mocy 250W każdy.
Taki sposób produkcji prądu elektrycznego pozwala również na wytwarzanie go w sposób mobilny, po umieszczeniu urządzeń w przewoźnym kontenerze, z którym można dotrzeć w dowolne miejsce, gdzie brak jest dostępu do sieci elektroenergetycznej.

Metoda „mobilna” byłaby w szczególności atrakcyjna dla wojska oraz dla firm geologicznych poszukujących surowców na terenach odległych od cywilizacji.

Ze względu na duże ilości energii elektrycznej, jaką uda się osiągnąć z omawianej technologii, można by ją również stosować w obiektach użyteczności publicznej.
Gdyby w ciągu 10 lat udało się zainstalować w 100 000 obiektów źródło o mocy 40kW, to w bilansie energetycznym państwa przybyłoby 4000 MW czystej i cichej energii, a środowisko naturalne zostałoby odciążone w znacznym stopniu od zanieczyszczeń powietrza.

Niższe koszty paneli fotowoltaicznych i wsparcie rządów przyspieszają wdrażanie energii słonecznej w ujęciu globalnym, nawet mimo obserwowanego spowolnienia na dojrzałych europejskich rynkach.
Potencjał instalacji słonecznych rożnie z roku na rok o około 20% i jest to rodzaj energii, który budzi najmniej kontrowersji i wydaje się być najbardziej przyszłościowy.

Według wielu ekspertów najbardziej optymalną inwestycją w odnawialne źródła energii w okresie lat 2014-2020 będzie mała instalacja produkująca energię wyłącznie na własne potrzeby lub na potrzeby własne i z niewielką dodatkową sprzedażą do sieci elektroenergetycznej.

Przy obecnym i przewidywanym na najbliższe lata wzroście zapotrzebowania na energię elektryczną na poziomie przekraczającym 2 % rocznie i ciągle wzrastających cenach energii po energooszczędne rozwiązania sięgać będziemy chętniej niż dziś a perspektywy i możliwości zastosowania w/w wynalazku będą wręcz nieograniczone.