KOLEKTORY SŁONECZNE

Promienie słoneczne są najefektywniej wykorzystywanym odnawialnym źródłem energii i służą nam na dwa sposoby. Mogą być źródłem energii elektrycznej – dzięki ogniwom fotowoltaicznym, oraz źródłem ciepła otrzymywanego poprzez konwersje fototermiczną  – dzięki kolektorom słonecznym.

Tym razem chciałbym opisać drugi rodzaj źródła energii, który znalazł zastosowanie do podgrzewania wody użytkowej, basenowej, lub wspomagania co., oraz odpowiedzieć na pytanie czy kolektory słoneczne są opłacalne w naszych warunkach klimatycznych.

W Autralii czy Hiszpanii panele słoneczne i umieszczanie na dachu zbiorników na wodę jest bardzo powszechne od wielu lat. W rejonach, w których energii słonecznej jest wręcz nadmiar, wykorzystanie tej technologii jest nadzwyczaj proste i wyjątkowo skuteczne. Zbiorniki na wodę montuje się tam na dachach, gdyż nie ma niebezpieczeństwa zamarznięcia wody w zbiorniku w wyniku spadku temperatury. W 2005 roku Hiszpania wprowadziła przepisy zmuszające inwestorów stawiających nowe budynki lub remontujących stare, do wyposażania je w panele solarne.

W naszych warunkach klimatycznych powinniśmy myśleć o instalacjach solarnych jako dodatkowym źródle ciepła, a nie jako samodzielnym układzie grzewczym. Choć nie jest to inwestycja tania, jest na pewno warta uwagi, gdyż pozwala obniżyć koszt ogrzewania nawet do 60 %

KOLEKTORY SŁONECZNE – CZY TO SIĘ OPŁACA?

Czy w naszych warunkach opłacalne jest inwestowanie w tego typu rozwiązania jeśli energia dostarczana przez kolektory w sezonie grzewczym jest niewielka?

W naszym kraju przy bezchmurnej pogodzie promieniowanie całkowite ma moc dochodzącą do 1050 W/m2, natomiast przy pełnym zachmurzeniu niecałe 100 W/m2. Licząc że kolektory słoneczne potrafią zamienić od kilku do 85% energii słonecznej na ciepło to możemy przyjąć że odpowiednia instalacja dostarczy nam ciepło w 50% energii słonecznej, czyli ok 500 kWh/m2/rok. W sumie nie mało, ponieważ zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania dobrze ocieplonego, niewielkiego domu wynosi ok 10 000 kWh/rok. Czyli kolektory słoneczne o powierzchni 20 m² mogą takie zapotrzebowanie w pełni pokryć. Ale niestety w praktyce wygląda to inaczej, bo w naszym klimacie przez co najmniej 3 miesiące w roku do kolektorów dociera zbyt mało energii słonecznej. Poza tym te miesiące wypadają przeważnie zimą, gdy jest największe zapotrzebowanie na ciepło. Aby w całości wykorzystać energię słoneczną ze słońca, trzeba by ją magazynować, w miesiącach letnich gromadzić, aby w okresie zimy z niej korzystać, niestety jest to trudne i nie opłacalne.

Pomimo tych 3 miesięcy kiedy to kolektory praktycznie nie działają, mamy darmowe źródło energii przez resztę roku, więc odpowiedź moja brzi: tak warto zainwestować w kolektory słoneczne, tak jak w każde inne odnawialne źródł energii.  Ważną rzeczą jest dobranie odpowiedniej wielkości absorbera i sposobu zamontowania kolektorów  (strony świata, kąt dachu, zacienianie) trzeba też pamiętać że im większe zużycie wody użytkowej, tym krótszy okres zwrotu.

WYBÓR KOLEKTORA SŁONECZNEGO

Kolektor powinien zaspokajać jak największy procent naszego zapotrzebowania, nie rujnować naszego budżetu i pasować do naszego dachu. Produkowane kolektory słoneczne mają powierzchnię od 1,8 do 5,5m2, a wydajność ich waha się w zależności od rozmiaru od 20 do 60 MJ dziennie. Najpopularniejsze w naszym kraju kolektory mają 2-3m2. Kolektor dwumetrowy może wyprodukować ok. 25 MJ dziennie, czyli może ogrzać ok. 200 l wody dziennie.

Orientacja względem słońca jest sprawą kluczową, niemniej ważny jest również kąt nachylenia naszego dachu – optymalny to taki który pozwala promieniom słonecznym padać pod kątem prostym lub zbliżonym do prostego.

RODZAJE KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH

Kolektor rurowo-próżniowy

są bardzo wydajne i działają nawet przy zachmurzeniu. Produkują znacznie cieplejszą wodę niż inne rodzaje kolektorów solarnych. Składają się z zestawu szklanych rur ułożonych w rzędach, wewnątrz każdej szklanej rury znajduje się rurka grzewcza. Kolektor absorbuje energię słoneczną i oddaje ją do krążącej w nim cieczy. Płyn w rurkach grzewczych, parując, unosi się, a schłodzony i skroplony spływa na dół, gdzie znów zostaje ogrzany. Okrągłe rury zapewniają taki sam kąt padania promieni słonecznych, dzięki czemu są wydajniejsze od kolektorów płaskich.

Kolektor płaski

choć mają trochę słabszą wydajność od kolektorów rurowo-próżniowych to mają wiele zalet: są tańsze, lepiej się prezentują na dachu, są wytrzymalsze i łatwiejsze w montażu. Zbudowane są z dwóch płyt między którymi przepływa ogrzewana woda. Aby przechwycić jak największa ilość energii faktura i przetłoczenia płyt nie pokrywają się, zmuszając wodę do lawirowania pomiędzy nimi, w ten sposób lepiej absorbuje ciepło. Standardowy panel ma powierzchnię ok. 2m2. I wagę ok. 60 kg. Głównie ze względu na szkło. Jest to mniej więcej waga 1m2 dachówek. Przeszklone wersje przykryte są jedną warstwą specjalnego szkła o niskiej zawartości żelaza, pokryte specjalną powłoką zmniejszającą odbijanie promieni słonecznych. Dwa panele czyli ok. 4 m2 skierowane na południe są wystarczającym źródłem ciepłej wody, by obsłużyć średniej wielkości dom.

OKRES ZWROTU

Gorąca woda otrzymywana z technologii solarnej jest najefektywniejszą formą wykorzystywania odnawialnych źródeł energii w domach prywatnych. Latem kolektory potrafią w 100% zaspokoić nasze zapotrzebowanie na ciepłą wodę, zimą już tylko w ok. 20% zapotrzebowania. Zatem posiadanie zapasowego źródła ciepłej wody jest niezbędne. Firma przeprowadzająca instalacje potrafi określić okres zwrotu inwestycji jeśli dostarczymy jej informacji na temat naszego zapotrzebowani na ciepłą wodę i wysokość dotychczasowych rachunków. Jeśli latem uda nam się uzyskać 100% zapotrzebowania na wodę, zwrot inwestycji możemy uzyskać w ciągu ok. 8-10 lat.