Sunce je nama najbliža zvijezda te, neposredno ili posredno, izvor gotovo sve raspoložive energije na Zemlji. Sunčeva energija potječe od nuklearnih reakcija u njegovom središtu, gdje temperatura doseže 15 milijuna °C. Radi se o fuziji, kod koje spajanjem vodikovih atoma nastaje helij, uz oslobađanje velike količine energije. Svake sekunde na ovaj način u helij prelazi oko 600 milijuna tona vodika, pri čemu se masa od nekih 4 milijuna tona vodika pretvori u energiju. Ova se energija u vidu svjetlosti i topline širi u Svemir pa tako jedan njezin mali dio dolazi i do Zemlje.  Nuklearna fuzija odvija se na Suncu već oko 5 milijardi godina, kolika je njegova procijenjena starost, a prema raspoloživim zalihama vodika može se izračunati da će se nastaviti još otprilike 5 milijardi godina. Pod optimalnim uvjetima, na površini Zemlje može se dobiti 1 kW/m2 insolacije a stvarna vrijednost ovisi o lokaciji, godišnjem dobu, dobu dana, vremenskim uvjetima itd.

Slika 6. Površina Sunca

Karta1. Vrijednosti insolacije u Svijetu

Na Karti 1 koja prikazuje vrijednosti insolacije u Svijetu vidi se da Europa, nije na izrazito pogodnom području za eksploataciju, ali je ono zadovoljavajuće. Unatoč tome u Europi je direktno iskorištavanje sunčeve energije u velikom porastu. Većinom je to rezultat politike pojedinih država koje subvencioniraju instaliranje elemenata za pretvorbu sunčeve energije u iskoristivi oblik energije. Osnovni problemi iskorištavanja su mala gustoća energetskog toka, velike oscilacije intenziteta zračenja i veliki investicijski troškovi. Osnovni principi direktnog iskorištavanja energije Sunca su:

•  solarni kolektori (pretvorba sunčeve energije u toplinsku)

•  fotonaponske ćelije (direktna pretvorba sunčeve energije u električnu energiju)

•  fokusiranje sunčeve energije (za upotrebu u velikim energetskim postrojenjima)

Sunčevi kolektori apsorbiraju energiju Sunca i pomoću nje zagrijavaju potrošnu toplu vodu ili vodu potrebnu za zagrijavanje prostora. Solarni sustavi štede energiju i time doprinose očuvanju okoliša. Takvi sustavi apsorbiraju energiju Sunca, zagrijavaju zrak ili tekućinu, koji prenose toplinu i predaju ju vodi ili izravno u prostor koji se zagrijava. Aktivni sustav za zagrijavanje prostora sastoji se od kolektora koji apsorbiraju i prikupljaju sunčevu toplinu, a sadrže električne ventilatore ili pumpe koji služe za prijenos topline. Takvi sustavi imaju i sustav za skladištenje topline da bi u stanu bilo dovoljno toplo i za oblačnog vremena ili tijekom noći. Ovi se sustavi dijele na dvije grupe, ovisno o tome da li za prijenos topline koriste tekućinu ili zrak. Jedan od najjeftinijih i najučinkovitijih načina uporabe obnovljivih izvora energije u domaćinstvu je uporaba energije Sunca za pripremu potrošne tople vode. Da bi topla voda bila dostupna tijekom čitave godine, uobičajeno je energiju Sunca koristiti u kombinaciji s nekim drugim izvorom energije, koji se koristi kad energija Sunca nije dostatna da voda dosegne željenu temperaturu. U prosjeku, ovakvi sustavi umanjuju potrošnju lož-ulja ili drugih izvora energije za dvije trećine. Time se umanjuju troškovi i neželjeni utjecaji na okoliš. Sustav za grijanje prostora pomoću energije Sunca može biti pasivan, aktivan, ili kombinacija pasivnog i aktivnog. Pasivni sustavi obično su jeftiniji i jednostavniji od aktivnih. Međutim, o pasivnoj uporabi energije Sunca valja voditi računa već prilikom izgradnje kuće. Najpoznatiji primjer pasivne uporabe energije Sunca predstavlja staklenik. Na sličan način, pasivni sustav za grijanje kuće koristi toplinu pomoću elemenata same kuće - velikih prozora okrenutih prema jugu, podovima i zidovima koji apsorbiraju toplinu tijekom dana i otpuštaju je po noći. Ako se solarni sustav uvodi u postojeću zgradu, aktivni sustav predstavlja gotovo jedinu mogućnost (www.izvorienergije.com).

Dobivanje toplinske energije pomoću energije Sunca danas predstavlja isprobanu tehnologiju, a oprema je dostupna na tržištu. Preduvjeti za takvu uporabu energije Sunca u Republici Hrvatskoj odlični su, a osnovni razlozi za relativno slabu primjenu su nepoznavanje tehnologije, prevladavajuće mišljenje da je potrebna investicija nedostižno visoka i slaba dostupnost informativnih i obrazovnih materijala.  Na slici 7. vidi se solarni krov kuće u Zagrebu.

Slika 7. Solarni krov, Špansko-Zagreb.

Za pokrivanje kućanstva toplinskom energijom na krovu kuće postavljeni su solarni kolektori površine 10 m2 a za pohranu toplinske energije za grijanje i pripremu potrošne tople vode služi solarni spremnik volumena 750 litara. Ovaj solarni fotonaponski sustav, prvi u Republici Hrvatskoj, u paralelnom je pogonu s distribucijskom mrežom i namijenjen je za napajanje električnom energijom trošila u obiteljskoj kući.. Višak električne energije predaje distribucijskoj mreži. Sustav proizvodi najviše električne energije sredinom dana pomažući rasterećenju mreže tijekom najvećih opterećenja. Električnom energijom proizvedenom solarnim modulima prvenstveno se napajaju trošila, a višak se predaje javnoj električnoj mreži. Za vrijeme dok solarni moduli ne proizvode dovoljno energije napajanje trošila nadopunjuje se energijom iz mreže (www.eihp.hr).

Slika 8. Dobivanje električne energije iz sunčeve svjetlosti

Fotonaponske (solarne) ćelije proizvode električnu energiju izravno iz sunčeve svjetlosti pa funkcioniraju kao ekološki izuzetno prihvatljivi a gospodarski sve zanimljiviji izvori struje.   Električkim spajanjem ćelija tijekom proizvodnje nastaju fotonaponski moduli standardiziranih značajki od kojih se lako grade i prema potrebi nadograđuju mali, pouzdani i posve nezavisni energetski sustavi. Zahvaljujući dugom životnom vijeku, jednostavnoj građi i razmjerno niskoj cijeni fotonaponski sustavi pogodni su za postavljanje svuda gdje je izgradnja konvencionalnog energetskog razvoda složena i skupa. Održavanje je lako i ne traži posebna stručna znanja ni opremu. Stoga takvi sustavi svuda u svijetu niču doslovno na svakom koraku, čak i tamo gdje je sunčanih dana znatno manje nego u nas. Švicarci njima oblažu zidove uz prometnice, pa zimi strujom iz sunca otapaju led i snijeg. Krovovi hala njemačkog Mercedesa obloženi su fotonaponskim pločama iz kojih se napaja rasvjeta proizvodnih pogona... I dok se na alpskim krovovima sve češće vide respektabilni sustavi s dvadeset ili više fotonaponskih ploča u nas je to još uvijek rijedak prizor iako imamo puno više sunčanih dana i - domaću tvornicu fotonaponaponskih ploča s izvornom proizvodnom tehnologijom! Stoga je tvrtka Končar - servis i prodaja d.d. odlučila ponuditi na domaćem tržištu male komplete fotonaponskih sustava koje svatko može sam lako i bez posebne opreme postaviti na obiteljsku kuću ili vikendicu. U kompletu se nalaze četiri fotonaponska modula. Temeljni sustav od četiri modula ukupne vršne snage od 48 vata nije izabran slučajno. Zimi, na priobalnim dijelovima Hrvatske osigurat će oko 160 vatsati električne energije, a u ljetnim mjesecima možemo računati i do 1000 vatsati dnevno. U kontinentalnim dijelovima Hrvatske možemo zimi računati s prosječno oko 120 a ljeti i do 900 vatsati dnevno. Ta besplatna energija pohranjuje se u akumulator bez buke i zagađenja okoliša a dovoljna je za dnevno napajanje štednih žarulja, televizora i malih električnih aparata u opsegu uobičajene dnevne uporabe. A u slučaju povećanih energetskih potreba sustav se lako proširuje nadogradnjom dodatnih fotonaponskih modula (www.izvorienergije.com).

Fokusiranje sunčeve energije

Slika 9. «Power tower»

Slika 10. «Dish»