1) KOLEKTORY SŁONECZNE I PANELE FOTOWOLTAICZNE - JAK TO DZIAŁA?
KOLEKTORY SŁONECZNE | PANELE FOTOWOLTAICZNE |
Kolektory słoneczne przekształcają energię promieniowania słonecznego w ciepło. Element pochłaniający nazywa się absorberem. W kolektorach płaskich to miedziana lub aluminiowa płyta. Od spodu z płytą stykają się miedziane rurki, przez który przepływa płyn niezamarzający (płyn solarny), odbierający ciepło od absorbera i przekazujący je dalej do zasobnika ciepłej wody.
Żeby ograniczyć straty ciepła i zabezpieczyć całość przed uszkodzeniami, kolektor ma izolowaną wełną mineralną obudowę, a od góry szybę o dużej wytrzymałości. Zalety tej konstrukcji to prostota, trwałość i dość niska cena. Wadą zaś – spore straty ciepła w chłodnych porach roku. W kolektorach próżniowych absorber podzielony jest na pasy umieszczone w rurach próżniowych, które zapewniają bardzo dobrą izolację cieplną. Każda rura próżniowa zawiera rurkę z przepływającym przez nią czynnikiem roboczym albo tzw. ciepłowód (rurka z cieczą o niskiej temperaturze parowania). Poszczególne ciepłowody muszą być na zewnątrz – poza rurami próżniowymi – połączone „szyną zbiorczą”, przez którą przepływa czynnik roboczy. Konstrukcje próżniowe mają nad płaskimi przewagę w chłodnych porach roku (lepsza izolacja), jednak są bardziej skomplikowane i droższe. |
Panele fotowoltaiczne przekształcają promieniowania słonecznego w prąd. Zrozumienie, jakie procesy zachodzą w ogniwach, wymaga znajomości działania półprzewodników.
Ogniwa grupuje się w panele, ponieważ pojedyncze ogniwo najpopularniejszego rodzaju czyli zbudowane na bazie krzemu daje napięcie zaledwie ok. 0,5 V. Łącząc je szeregowo uzyskujemy odpowiednio wyższą, użyteczną wartość. Powstały prąd można spożytkować do zasilania domowych urządzeń, gromadzić w akumulatorach albo przekazać do sieci elektroenergetycznej. Problem tkwi w tym, że panele dają prąd stały, domowa sieć i urządzenia potrzebują zaś prądu przemiennego. Żeby go przekształcić potrzebne jest urządzenie nazywane falownikiem lub inwerterem. Z kolei akumulatory są drogie i niezbyt trwałe. Dlatego najczęściej prąd stały przekształca się na przemienny i zużywa na miejscu w miarę potrzeb, a nadmiar przekazuje do sieci. Sprawność procesu przemiany energii słonecznej w elektryczną jest, niestety, niska i najczęściej nie sięga 20%. W połączeniu z wysoką ceną paneli, falowników itd. powoduje to wciąż ich niewielką popularność. Jednak wielką zaletą tej formy energetyki słonecznej jest uniwersalność – elektryczność to czysta energia, którą możemy dowolnie wykorzystać. |
Zasada budowy kolektora jest dość prosta. Rozgrzewa go słońce padające na absorber słońce. (fot. Viessmann) | Ogniwo słoneczne to element półprzewodnikowy, w którym pod wpływem promieniowania słonecznego następuje ruch elektronów i powstaje prąd stały. |
2) KOLEKTORY SŁONECZNE I PANELE FOTOWOLTAICZNE - ZALEŻNIE OD SŁOŃCA
KOLEKTORY SŁONECZNE | PANELE FOTOWOLTAICZNE |
Działanie kolektorów słonecznych jest uzależnione od słońca. W naszej strefie klimatycznej najbardziej charakterystyczną cechą promieniowania słonecznego jest zaś jego wyjątkowo nierównomierny rozkład w ciągu roku.
80% energii słonecznej trafia do nas w okresie od początku kwietnia do końca września, czyli w czasie, kiedy praktycznie nie musimy ogrzewać domów. Za to łącznie na grudzień, styczeń i luty przypada zaledwie ok. 6%. Tego nie zmieni nawet wyrafinowana technika, a tym bardziej obietnice sprzedawców – po prostu zimą cierpimy na niedobór słońca. Zresztą, gdyby było inaczej, nie mielibyśmy wówczas chłodów. Dlatego kolektory dobrze sprawdzają się przy podgrzewaniu wody w sezonie letnim, pozwalając wówczas niemal całkowicie zrezygnować z innych źródeł ciepła do przygotowania c.w.u. Wiosną i jesienią zaspokoimy zapotrzebowanie częściowo, a zimą będzie to tylko niewielkie wspomożenie konwencjonalnego podgrzewania. Dodatkowym problemem są straty ciepła z kolektorów do otoczenia – mniejsze w próżniowych, z racji ich lepszej izolacji. |
Wszystko, co napisano obok o zależności pomiędzy ilością energii słonecznej i porą roku determinuje również działanie instalacji fotowoltaicznych. Spotykana czasem opinia, że panele dają tyle samo energii zimą i latem – jest wierutną bzdurą.
Ilość pozyskiwanej energii zależy od intensywności promieniowania słonecznego i tego w żaden sposób nie zmienimy. Zimą słońce świeci nie tylko słabo, ale zaledwie przez kilka godzin w ciągu doby. W efekcie, w listopadzie, grudniu i styczniu (najgorsze pod względem ilości słońca miesiące) na 1 m2 panelu ustawionego pod kątem 45° wprost na południe trafia w ciągu całego dnia jedynie 0,5–0,7 kWh energii. A z tego – z racji niskiej sprawności ogniw – na prąd przekształcimy zaledwie kilkanaście procent. W chłodniejszych porach roku, zaletą paneli PV (w porównaniu z kolektorami) jest ich niewrażliwość na niską temperaturę (problematyczne za to jest przegrzanie). Instalacja fotowoltaiczna może dobrze pracować nawet w mroźną pogodę, byle tylko było słonecznie. |
3) KOLEKTORY SŁONECZNE I PANELE FOTOWOLTAICZNE - WYKONANIE INSTALACJI
4) KOLEKTORY SŁONECZNE I PANELE FOTOWOLTAICZNE - JAK WYKORZYSTAĆ ENERGIĘ?
KOLEKTORY SŁONECZNE | PANELE FOTOWOLTAICZNE |
W naszych warunkach klimatycznych typowe zastosowanie kolektorów słonecznych to przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Bardzo dobrze wywiązują się z zadania w sezonie letnim, co jest cenne np. dla właścicieli kotłów na paliwa stałe. Dzięki kolektorom można wówczas nie palić w kotle. W pozostałych porach roku instalacja solarna tylko wspiera konwencjonalne źródło ciepła.
Trzeba tu wyjaśnić, że określenie, iż kolektory pokryją np. 60% rocznego zapotrzebowania na ciepło, nie znaczy wcale, że przez ponad pół roku nie będziemy musieli palić w kotle. Poza sezonem letnim kolektory zwykle jedynie wstępnie podgrzewają wodę, np. od +10°C (temperatura wody wodociągowej) do +30°C. Wodę trzeba jeszcze podgrzać, ale pochłania to odpowiednio mniej energii. Wykorzystanie ciepła z kolektorów do dogrzewania budynku do w polskich warunkach rzadkość. Przede wszystkim dlatego, że ilość docierającego do promieniowania słonecznego jest najmniejsza właśnie wtedy, gdy potrzebujemy najwięcej ciepła do ogrzewania. W związku z tym powierzchnia kolektorów musi być ogromna i najlepiej, żeby były to urządzenia próżniowe, które lepiej radzą sobie w niskiej temperaturze otoczenia. A to oznacza bardzo wysokie koszty. Jednak nawet taka rozbudowana instalacja solarna nie zastąpi w zimie ogrzewania, najwyżej nieco dogrzejemy nią dom wiosną i jesienią. |
Elektryczność to czysta energia, która można wykorzystać na rozmaite sposoby. Najkorzystniejszy wariant to zasilanie urządzeń elektrycznych we własnym domu. Prąd kupowany z sieci jest po prostu drogi. Kłopot w tym, że najwięcej energii panele dają latem, w środku dnia. A wtedy w większości domów akurat nikogo nie ma, nie potrzeba też oświetlenia i ogrzewania.
W korzystnej sytuacji są za to posiadacze klimatyzatorów – muszą one pracować właśnie latem, przy intensywnym nasłonecznieniu, warto więc zasilać je z wykorzystaniem prądu z paneli. Większość osób będzie jednak przekazywać znaczną część wytworzonego prądu do sieci, zwykle są to nawet 2/3. Obowiązujące przepisy pozwalają jednak potraktować sieć elektroenergetyczną jak swoisty akumulator – w miejsce 80% oddanej energii możemy pobierać prąd bez dodatkowych opłat za przesył itp. Ponadto jest możliwość odsprzedaży nadmiaru energii do sieci według stawek z tzw. taryf gwarantowanych (nawet 0,75 zł/kWh). Jednak zasadniczym kłopotem okazuje się w praktyce opór ze strony zakładów energetycznych i przewlekłość wszelkich procedur. Pamiętajmy jednak, że o ile moc naszej instalacji nie przekracza tzw. mocy przyłączeniowej, określonej w umowie na pobór energii, zakład ma obowiązek przyjąć od nas prąd. |
5) KOLEKTORY SŁONECZNE I PANELE FOTOWOLTAICZNE - KOSZTY
Przeczytaj także: Skąd wziąć dofinansowanie na instalację odnawialnych źródeł energii? |
Jarosław Antkiewicz
fot. otwierająca: pixabay.com / pexels
Zdaniem naszych Czytelników
Eksperci Viessmann
16 Jul 2018, 13:32
Witaj, poruszyłeś wątek, które od ponad roku nie był edytowany. Możesz przybliżyć, do czego się odnosisz?
Gość CZARNY
15 Jul 2018, 19:29
Jak słońce może podawać na absorber SŁOŃCE Co za ... to pisał..........
Eksperci Viessmann
10 Apr 2017, 08:40
Dnia 6.04.2017 o 13:52, Budujemy Dom - porady budowlane i instalacyjne napisał: Taryfy gwarantowane wciąż są zapisane w ustawie OZE. Witam ! Z tego co się orientuję to taryfy gwarantowane były zapisane w jednym z projektów ustawy o OZE, ale przed wejściem ...
Gość AndrzejSAT
07 Apr 2017, 18:11
Skąd takie ceny fotowoltaiki? To było jakieś 2 lata temu. Aktualnie małe elektrownie buduje się za 4 tys. za kW + 8%VAT
Budujemy Dom - porady budowlane i instalacyjne
06 Apr 2017, 13:52
Taryfy gwarantowane wciąż są zapisane w ustawie OZE, nie skasowano ich w ramach nowelizacji, wbrew temu jakie informacje pojawiły się przy tej okazji w prasie. . W praktyce w ogóle system wsparcia dla fotowoltaiki nie bardzo działa, jednak mamy pełne prawo domagać się odkupu energii ...
Gość Jakub Wiśniewski Solwis.pl
06 Apr 2017, 10:29
Odnośnie fotowoltaiki, najważniejsze to: - statystycznie instalacja o mocy ok. 3,75 kWp zaspokoi roczne zapotrzebowanie domu jednorodzinnego (wymagana powierzchnia: ok. 25m2) i sprowadzi rachunki za prąd do poziomu 0 zł (plus opłaty stałe, które trzeba płacić za sam fakt podłączenia ...
Gość gnago
06 Apr 2017, 09:23
A co z kolektorem solarnym powietrznym?Nawet zimą ma zadanie ogrzać powietrze do tych max 25 stopni.A jeśli powietrze grzane jest w układzie zamkniętym to wystarczy aby dogrzewał o kilka stopni