Home Bez kategorii Panele słoneczne czy kolektory? Co wybrać?

Panele słoneczne czy kolektory? Co wybrać?

19 min. czytania
0
0
111
panele słoneczne

Pojęcia kolektorów i paneli słonecznych, są mylone prawie tak często, jak są używane. Mimo niewątpliwych podobieństw jest jednak kilka różnic, które warto poznać, żeby dokonać mądrego wyboru między nimi. Zarówno panele słoneczne jak słoneczne kolektory służą przechwytywaniu energii słonecznej w celu przetworzenia jej ciepło lub prąd i stąd wynikają różne podobieństwa. Zobaczmy zatem co upodabnia te dwie instalacje.

Kolektory i panele słoneczne – co je łączy?

Ilość energii wytwarzanej zarówno przez kolektory, jak i panele słoneczne zależna jest kilku czynników. I te w obu przypadkach są takie same.

  • Promieniowanie słoneczne

Pierwszy czynnik to intensywność promieniowanie słonecznego. Jest ona zależna od pory roku i poziomu zachmurzenia. Krążą opinie, że instalacje fotowoltaiczne mogą przez cały rok dostarczać tak samo dużo energii, ale jest to nonsensowny mit i absolutnie nie należy mu wierzyć. Nie jesteśmy w stanie zrekompensować mniejszej intensywności i krótszego okresu promieniowania w zimie, dlatego zawsze o tej porze roku otrzymamy znaczniej mniej energii z obu rodzajów instalacji. Po prostu jak nie ma słońca, to nie ma energii. Tymczasem właśnie zimą zapotrzebowanie na ciepło i energię elektryczną rośnie. Warto też wspomnieć, że w zimie większa część energii słonecznej dostarczana jest w postaci rozproszonego promieniowania, które znacznie trudniej efektywnie wykorzystać. Przekonali się o tym wszyscy, którzy założyli kolektory słoneczne i widzą spadek ich wydajności nawet latem w pochmurne dni. Poniżej przedstawiamy jaka jest dzienna ilość energii promieniowania słonecznego padającego na 1 m2 płaszczyzny nachylonej do 45 st. (dane z Warszawy):

  • Miesiąc I – 0,6 kWh/m2
  • Miesiąc II – 1,0 kWh/m2
  • Miesiąc III – 3,0 kWh/m2
  • Miesiąc IV – 3,8 kWh/m2
  • Miesiąc V – 4,8 kWh/m2
  • Miesiąc VI – 5,4 kWh/m2
  • Miesiąc VII – 5,3 kWh/m2
  • Miesiąc VIII – 4,9 kWh/m2
  • Miesiąc IX – 3,3 kWh/m2
  • Miesiąc X – 1,7 kWh/m2
  • Miesiąc XI – 0,7 kWh/m2
  • Miesiąc XII – 0,5 kWh/m2

Jak wyraźnie widać, choćbyśmy zamontowali duże kolektory słoneczne (np. 10 m2) i byłyby w stanie pochłonąć 100% energii bez najmniejszych strat (co w praktyce jest niemożliwe), to i tak zysk energii w zimie byłby niewielki. Na przykład w grudniu byłoby to dziennie 5 kWh, co odpowiadałoby pracy małego kotła o mocy 10 kW zaledwie przez pół godziny.

  • Kolektory i panele słoneczne – WIELKOŚĆ

Oczywiście im większa powierzchnia paneli czy kolektorów słonecznych, tym więcej uzyskiwanej z nich energii. Czy jednak zwiększanie tej powierzchni zawsze ma sens? Krótko mówiąc, nie. Po pierwsze oznacza to wzrost kosztów, po drugie w przypadku kolektorów cieczowych może prowadzić do problemów latem jeśli nie znajdziemy sposobu, na zużytkowanie dużej ilości wytwarzanego wtedy ciepła. Oczywiście większa instalacja to także wyższy koszt inwestycji. Przewymiarowanie, jak w wielu innych wypadkach, tak i w tym może być nieopłacalne, i zupełnie niezgodne z sensem energetyki słonecznej.

  • Kolektory i panele słoneczne – USTAWIENIE

Panele słoneczne i kolektory trzeba też odpowiednio ustawić, żeby w pełnej mierze wykorzystać ich potencjał. Najlepiej jest skierować je na południe, choć dopuszcza się też nawet znaczne odchylenie na wschód lub zachód, które jednak należy skompensować zwiększeniem powierzchni. Odchylenie o 50 st. na wschód wymaga zwiększenia powierzchni o 20%, a 50 st. na zachód o 10%.

Zupełnie bez sensu jest umieszczanie paneli lub kolektorów od północy lub w miejscach, gdzie zwykle jest cień. Często właściwe umiejscowienie paneli stwarza duży problem, ponieważ zazwyczaj instaluje się je na dachu, którego ustawienie może zupełnie nie sprzyjać ich pracy. Ich ułożenie zależy od kształtu działki, bryły budynku, orientacji wjazdu. Do tego ograniczeniem bywają okna i lukarny w dachu. Ostatecznie zdarza się, że po prostu nie ma już na dachu dobrego miejsca na panele słoneczne czy kolektory.

  • Kolektory i panele słoneczne – KĄT NACHYLENIA

Kolejna zasada, która dotyczy rodzajów instalacji fotowoltaicznych dotyczy kąta ich nachylenia. Powinny być ustawione tak, by promienie słoneczne padały na nie pod kątem prostym. Problemem jest fakt, że kat padania promieni zmienia się w ciągu dnia, a także w zależności od pory roku. Na przykład zimą słońce jest nisko nad horyzontem, więc dobrze byłoby ustawić kolektory i panele prawie pionowo. Natomiast latem odwrotnie. Ostatecznie zwykle wybiera się uniwersalne ustawienie pod kątem 45 st. To także najpowszechniejszy kąt nachylenia dachów w domach jednorodzinnych.

  • Kolektory i panele słoneczne – PROJEKT I WYKONANIE

Nawet jeśli zakupimy najlepsze elementy składowe do naszej instalacji, nie będzie ona dobrze działać, jeśli zostanie źle skonfigurowana. Chociaż sam ideowy schemat układów solarnych jest prosty, to znacznie trudniej o ich dobrą konfigurację. Wyzwaniem może być na przykład skonfigurowanie instalacji, w której kolektory lub panele słoneczne rozmieszczone są po dwóch stronach dachu. Jeśli dotyczy to kolektorów, powinno się zastosować oddzielne pompy obiegowe i sterowniki do nich. Znowu panele powinny mieć osobne inwertery (falowniki).

Kolektory słoneczne

Kolektory słoneczne wraz z całą instalacją, mają wykorzystywać promieniowanie słoneczne do ogrzania wody. Prowadzi do tego kilka etapów. W pierwszym kolektor pochłania promieniowanie słoneczne i zamienia je na ciepło, potem to ciepło jest odbierane przez czynnik roboczy (zazwyczaj płyn niezamarzający), a na koniec ten czynnik przepływa rurami do wężownicy w zasobniku wody i oddaje jej ciepło.

Na rynku najwięcej jest kolektorów płaskich lub rurowych próżniowych. Różnią się elementem pochłaniającym promienie słoneczne i sposobem zabezpieczenia przed stratami ciepła. W płaskich kolektorach elementem pochłaniającym jest płyta wykonana z miedzi lub aluminium i zabezpieczona wytrzymałą szybą. W próżniowych, absorber tworzą zwykle wąskie pasy, z których każdy umieszczony jest w oddzielnej rurze próżniowej.

kolektory słoneczne próżniowe

Ochroną przed stratą ciepła do otoczenia jest specjalna powłoka elementu pochłaniającego (zwykle na bazie tlenku tytanu), która sprawia, że świetnie absorbuje on promienie, a przy tym sam nie wypromieniowuje wiele ciepła. Przed następnymi stratami ciepła płaskie kolektory chroni izolacja wełną mineralną, a próżniowe – próżnia.

kolektory słoneczne płaskie

W kolektorach płaskich ciepło od absorbenta jest przekazywane do instalacji przez rurkę, z którą element pochłaniający się styka, a przez którą przepływa czynnik roboczy. Znowu kolektory próżniowe, w każdej rurze mają zamieszczoną rurkę z czynnikiem albo ciepłowód (rurka z cieczą o niskiej temp. parowania). Ciepłowody poza rurami próżniowymi połączone są szyną zbiorczą, wypełnioną przepływającym czynnikiem roboczym.

Kolektory płaskie o tej samej powierzchni co rurowy próżniowy, ma de facto większą powierzchnię pochłaniającą promieniowanie, ale przy tym gorszą izolację termiczną. Dlatego latem, kiedy straty ciepła są mniejsze, kolektor płaski daje więcej ciepła, ale jesienią i zimą, lepiej sprawdza się rurowy kolektor próżniowy.

Panele słoneczne (fotowoltaiczne)

Panele słoneczne produkują energię elektryczną. Nie wdając się w szczegóły fizycznych podstaw działania ogniw fotowoltaicznych, zaznaczamy tylko, że ogniwa słoneczne to elementy półprzewodnikowe, które tworzą złącze typu p-n. Kiedy padają na nie promienie słońca (fotony) powstaje siła elektromotoryczna, wynikająca z przemieszczania się elektronów do obszaru n, a tzw. dziury do obszaru p. Konsekwencją takiego ruchu ładunków jest powstanie różnicy potencjałów, czyli właśnie prądu elektrycznego.

panele słoneczne (foto)

Ogniwa grupowane są w panele ponieważ pojedyncze ogniwo (najpopularniejsze – krzemowe), da napięcie jedynie  około 0,5 V. Dlatego łączy się je szeregowo i w efekcie uzyskuje odpowiednio większą wartość.

Dla każdego, kto ma lub zamierza mieć instalację fotowoltaiczną z panelami słonecznymi, przydatna jest wiedza o kilku podstawowych zasadach, które rządzą jej działaniem:

  • natężenie prądu uzyskanego z instalacji zależy od intensywności promieniowania słonecznego;
  • sprawność przemiany energii słonecznej w prąd może się znacząco wahać (nawet o ponad 20%) w zależności od budowy ogniw. Ich ceny też są bardzo zróżnicowane, więc najrozsądniej będzie przeliczać cenę na uzyskiwaną moc elektryczną, a więc zł/kWh;
  • Panele dają prąd stały z większość urządzeń w domu działa na prądzie zmiennym, dlatego potrzebne jest dodatkowe urządzenie do przetwarzania – fotowoltaika;
  • Nie opłaca się magazynować nadwyżek energii w akumulatorach, znacznie lepiej jest je odsprzedawać do sieci.

Energia elektryczna uzyskiwana dzięki panelom słonecznym, ma znacznie szersze zastosowanie niż ciepło, które pozyskiwane jest z kolektorów słonecznych.

Panele słoneczne czy kolektory? Co wybrać?

Decyzja co wybrać zależeć będzie od celu jaki chcemy osiągnąć. Jeśli zależy nam jedynie na przygotowaniu c.w.u., to lepiej wybrać kolektory słoneczne cieczowe. Od wiosny po jesień pomogą pokryć większość całkowitego zapotrzebowania, latem będzie to prawie 100%, a w zimie – część. Nawet jeśli podgrzeją wodę jedynie do 20 st., to i tak daje to oszczędność, bo piec, żeby ogrzać ją do 40-50 st. zużyje mniej paliwa. Różnicę w kosztach widać zwłaszcza jeśli jako nośników ciepła używa się prądu, oleju opałowego czy LPG. Kolektory są też dobrym rozwiązaniem dla tych, którzy mają kotły na paliwa stałe. Latem nie trzeba ich rozpalać, żeby korzystać z ciepłej wody, co oznacza nie tylko oszczędność, ale i wygodę.

A dla kogo lepsze będą panele słoneczne? Działanie paneli służy wytwarzaniu prądu, który ma szerokie zastosowanie. Pozwala oświetlać dom, zasilać różne urządzenia. Można go wykorzystać do ogrzewania, a także do przygotowywania ciepłej wody. Jedyną, ale jednak dość dużą przeszkodą w użytkowaniu paneli jest ich wysoka cena. Żeby więc zdecydować się na nie, trzeba starannie przerachować ich opłacalność.

OZE – co to? Czyli wszystko o odnawialnych źródłach energii

Załaduj więcej powiązanych artykułów
Załaduj więcej przez energiaonline
Załaduj więcej w Bez kategorii

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Sprawdź również

Program CZYSTE POWIETRZE w pigułce

Kwestia zanieczyszczenia powietrza budzi coraz większy niepokój. Nie da się już ukryć skal…