Vidi kôd stranice Toplinsko uskladištenje sunčeve energije

<!--'''Toplinsko uskladištenje sunčeve energije'''-->[[Datoteka:Fernwärmespeicher Theiss.jpg|mini|desno|300px|Toranj za akumuliranje topline, Theiss u Austriji s kapacitetom od 2 GWh.]]
[[Datoteka:Solar heater dsc00632.jpg|mini|desno|300px|Voda kao toplinski spremnik sunčeve energije.]]
[[Datoteka:Thermosiphon2.jpg|mini|desno|300px|Termosifon je najjednostavniji spremnik sunčeve energije s vodom kao radnim medijem.]]
[[Datoteka:Sodium sulfate.jpg|mini|desno|300px|Glauberova sol (Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> x10 H<sub>2</sub>O)]]
[[Datoteka:Potassium_nitrate.jpg|mini|desno|300px|desno|Kalijev nitrat (KNO<sub>3</sub>) ili obična salitra]]

'''Toplinsko uskladištenje sunčeve energije''' se može ostvariti na više načina:
* zagrijavanjem određenog materijala (čvrstog ili kapljevitog);
* [[Talište|taljenjem]] čvrstih tijela, tj. korištenjem latentnih toplina taljenja nekih materijala;
* korištenjem raznih [[Kemijska reakcija|kemijskih reakcija]] pri kojima se oslobađa, odnosno veže toplina.
Zbog promjenjivog svojstva [[Sunčeva energija|sunčeve energije]] (oblaci, dan - noć, godišnje doba) jedan od najvažnijih problema je uskladištenje (akumuliranje) [[energija|energije]], tj. potrebno je ugraditi akumulacijski uređaj u kojem se skuplja energija za vrijeme sunčanih razdoblja, odnosno iz kojeg se energija crpi za vrijeme kad [[Sunčeva svjetlost|sunčeva zračenja]] nema ili nije dovoljno. Ugradnjom akumulacijskih uređaja povećava se [[stupanj iskorištenja]] [[Solarne termalne elektrane|sunčevog energijskog sustava]] jer imaju sposobnost sačuvati [[toplina|toplinu]] od dana za noć ili u toku nekoliko dana, pa čak i nekoliko tjedana i mjeseci.

Postoje različite metode za uskladištavanje energije: toplinska, kemijska, termokemijska, mehanička i magnetsko - električna. Izbor načina uskladištavanja ovisi o mnogim čimbenicima. Jedan od najvažnijih čimbenika koji utječe na izbor načina akumuliranja jest vremenski interval uskladištenja: očito je da će za sezonsko uskladištenje ([[ljeto]] - [[zima]]) problemi biti sasvim drukčiji nego ako je energiju potrebno akumulirati na kratke periode kao što je dan – noć. Toplinska akumulacija energije u području nižih temperatura (20 ºC – 120 ºC) koja se koristi pri primjeni sunčeve energije za [[grijanje]] ([[hlađenje]]) prostorija i vode. <ref> [http://www.zavod.pgz.hr/docs/zzpuHR/documents/239/Original.pdf] "Studija mogućnosti korištenja za izgradnju sunčanih elektrana na području PGŽ", OIKON d.o.o., Institut za primijenjenu ekologiju, 2010.</ref>

==Uskladištenje energije zagrijavanjem materijala==
Kod ove metode u spremniku se upotrebljava materijal koji u intervalu radnih temperatura ne mijenja [[agregatno stanje]], već mu se dovođenjem topline povećava [[temperatura]]: toplina se pretvara u unutrašnju energiju molekularnog gibanja. U materijalu [[masa|mase]] ''m'' i [[Toplinski kapacitet|specifičnog toplinskog kapaciteta]] ''c<sub>p,V</sub>'', može se spremiti količina topline ''Q'', pri zagrijavanju od temperature ''T<sub>1</sub>'' do ''T<sub>2</sub>''.
::''Q = m • c<sub>p,V</sub> • ΔT''

gdje je: ''Q'' – akumulirana količina topline ([[Džul|J]]), ''m'' – masa materijala koji uskladištuje toplinu ([[kilogram|kg]]), ''c<sub>p,V</sub>'' – specifični toplinski kapacitet (J/kgK), ''ΔT'' – razlika temperature ([[Kelvin|K]]). Pri izboru čvrstih materijala potrebno je izabrati, ako je to moguće, one materijale čiji je koeficijent toplinske vodljivosti relativno velik, kako bi se toplina mogla što brže prenositi kroz spremnik. Najbolju vodljivost imaju [[metal]]i, ali su oni mnogo skuplji od materijala lošije [[Toplinska vodljivost|toplinske vodljivosti]], što isključuje njihovu primjenu.

===Voda===
Najčešće se kao materijal za spremanje toplinske energije koristi [[voda]]. Ima najveći [[Toplinski kapacitet|specifični volumni kapacitet]], ima je u izobilju, jeftina je, nije otrovna, nije zapaljiva itd. Nedostaci su mogućnost smrzavanja, [[Korozija|korozivno]] djelovanje, relativno nisko [[vrelište]] itd. Vodeni spremnici obično se koriste do 100 [[Celzijev stupanj|ºC]], a pod [[tlak]]om i do 200 ºC. [[Toplinska izolacija|Toplinski izolirani]] spremnici napunjeni vodom najčešće se koriste u kombinaciji sa sunčevim kolektorima u kojima je voda radni [[fluid]] za [[prijenos topline]]. Toplina iz kolektora u spremnik prenosi se preko [[Izmjenjivač topline|izmjenjivača topline]], tako da se [[kapljevina]] u kolektorskom krugu ne miješa s vodom u spremniku.

===Čvrsti spremnici topline===
Od svih čvrstih materijala najčešće se u spremnicima upotrebljava usitnjeni [[Stijena|kamen]] ili [[šljunak]]. Optimalna veličina kamena je 3 – 5 [[metar|cm]], kako bi [[zrak]] mogao lagano cirkulirati kroz spremnik. On je jeftin, ali mu je toplinski kapacitet relativno malen. Prednost kamena pred vodom je da se može upotrijebiti i za više temperature. Toplinski izolirani spremnici napunjeni kamenjem mogu se koristiti u kombinaciji s zračnim kolektorima. Topli zrak iz kolektora obično ulazi pri vrhu spremnika, struji oko kamenja, predaje im toplinu, hladi se, izlazi na dnu spremnika i odlazi u kolektor.

Osim toplinski izoliranih spremnika postoje i drugi tipovi skladišta kao što su zid ([[Trombeov zid]]) ili pod sa šupljinama (kroz njih struji topao zrak ili imaju ugrađene cijevi kroz koje teče topla voda), vodeni bazeni itd. Voda ima veće vrijednosti specifičnog toplinskog kapaciteta, pa ima veću sposobnost akumuliranja topline po jedinici volumena u odnosu na kamen za oko 2 puta. Za spremanje 1 [[Džul|MJ]] (0,28 [[Vatsat|kWh]]) energije u intervalu ΔT = 20 K potrebno je oko 12 dm<sup>3</sup> (12 kg) vode, odnosno 27 dm<sup>3</sup> (60 kg) kamena.

==Uskladištenje energije korištenjem latentne topline==
Toplina dovedena nekom materijalu uzrokuje povećanje njegove unutrašnje energije i kao posljedica toga povećava mu se temperatura (zagrijavanje) ili mu se mijenja [[agregatno stanje]] (latentno zagrijavanje). Akumulacija sunčeve energije pomoću latentne topline koristi toplinu taljenja odgovarajućeg [[Kemijski spojevi|kemijskog spoja]]. Materijal u spremniku pod utjecajem dovedene topline prelazi iz čvrstog u kapljevito stanje na određenoj temperature, koja je za čiste tvari konstantna i odgovara talištu. Kod nekih tvari toplina se uskladišćuje kao toplina [[kristal]]izacije. Te tvari dovodenjem topline prelaze iz jedne čvrste faze u drugu, a oduzimanjem topline vraćaju se u početnu fazu. Spremnici koji koriste latentnu toplinu rade u temperaturnom području oko [[talište|tališta]], tako da je početna temperatura nešto ispod tališta, a konačna temperatura nešto iznad tališta tvari.

Anorganske [[soli]] imaju relativno veliku [[Toplina taljenja|toplinu taljenja]]. Jedna od najuobičajenijih materijala za spremanje energije ovom metodom je tzv. '''Glauberova sol''' (Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> x10 H<sub>2</sub>O). Kristalizacija ove soli vrši se na oko 30 ºC, što je vrlo pogodno, jer takvo skladište predstavlja i [[termostat]] (sve dok se i posljednja čestica ovog materijala ne otopi temperatura u spremniku će biti 30 ºC). Glauberova sol pri temperaturi tališta može uskladištiti oko 640 kJ/m<sup>3</sup>, dok bi za skladištenje iste količine topline bilo potrebno oko 8 puta veći [[obujam]] vode, za porast temperature ΔT = 20 K.

Osim što je za akumuliranje određene energije potreban manji obujam spremnika nego pri zagrijavanju materijala, pogodno je u ovoj metodi što je područje radnih temperatura spremnika manji i što je niža radna temperatura kolektora. Postoje, međutim, mnogi problemi tehničke i ekonomske prirode koje treba riješiti, da bi se metoda latentne topline mogla upotrebljavati u komercijalnim sustavima za široku upotrebu. <ref> [http://www.fkit.unizg.hr/_news/31893/Business_442_StankoKurajica.pdf] "Energija iz soli", www.fkit.unizg.hr, 2011.</ref>

==Uskladištenje energije korištenjem topline otapanja==
Neke [[Anorganska kemija|anorganske]] [[soli]] (npr. KNO<sub>3</sub>, NaNO<sub>3</sub>, Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> •10 H<sub>2</sub>O i dr.) imaju negativnu [[Toplina taljenja|toplinu taljenja]] koja se može iskoristiti za spremanje toplinske energije. Dovodimo li toplinu zasićenoj vodenoj [[Otopine|otopini]] KNO<sub>3</sub> ([[salitra]]), otopina se zagrijava, postaje nezasićena i sposobna da otopi dodatne količine soli, pri čemu se toplina apsorbira. Hlađenjem otopine nastaje kristalizacija i oslobađa se vezana energija. [[Topljivost]] tvari ovisi o temperaturi.

Pomoću zasićenih otopina može se uskladištiti veća količina topline, nego pri zagrijavanju vode za isti porast temperature, te bi spremnici mogli biti manjeg obujma. Iako uskladištena toplina nije tako velika kao kod latentnih toplina taljenja, ipak ova metoda zbog jednostavnosti izrade spremnika izgleda obečavajuća. <ref> [http://www.ktf-split.hr/bib/skripta_TRPvjezbe_martinac.pdf] "Vježbe iz termodinamike", Vanja Martinac i Jelena Jakić, Sveučilište u Splitu, Kemijsko-tehnološki fakultet, Zavod za termodinamiku, 2010.</ref>

== Izvori ==
{{izvori}}

[[Kategorija:Sunčeva energija]]