13/10/22
Kolektory słoneczne. Czy warto zainwestować?

Kolektory słoneczne. Czy warto zainwestować? 

Jak wiadomo słońce jest bardzo dobrym źródłem energii. W ciągu ostatnich kilku lat rozwiązania polegające na pozyskiwaniu energii z promieniowania słonecznego cieszą się coraz większym zainteresowaniem. Uzyskiwanie energii ze źródeł odnawialnych jest tańszą opcją niż energia elektryczna, gazowa czy wytwarzana z oleju opałowego. Jednymi z najbardziej rozpowszechnionych metod pozyskiwania energii opierających się na naturalnych zjawiskach są energia wiatrowa, fotowoltaika czy solary. Warto zatem bliżej przyjrzeć się rozwiązaniu, które nie tylko pomoże zadbać o domowy budżet, lecz także przyczyni się do oszczędności zasobów środowiska. 

Kolektory słoneczne - czym są?

Kolektory słoneczne, inaczej zwane solarami, stanowią jedne z najczęściej wykorzystywanych instalacji do przekształcania promieni słonecznych w energię cieplną. Często mylone są z ogniwami fotowoltaicznymi. Natomiast instalacje te w znacznym stopniu różnią się zasadą działania. Panele fotowoltaiczne wytwarzają czystą energię elektryczną. Panele pochłaniają promieniowanie słoneczne, które za pomocą ogniw fotowoltaicznych jest zamieniane w prąd. Natomiast solary to w ogólnym ujęciu urządzenia do przetwarzania promieni słonecznych na ciepło. Mogą one pobierać energię z promieniowania bezpośredniego, rozproszonego oraz odbitego, które przekazywane jest do instalacji grzewczej. Dokładniejsza zasada ich działania została wyjaśniona w kolejnym akapicie. Największą efektywność osiągają w okresie od kwietnia do października, kiedy można cieszyć się częstszym występowaniem słonecznych dni. Natomiast nie oznacza to, że zimą stają się bezużyteczne, gdyż wtedy także potrafią pokryć część dziennego zapotrzebowania na ciepłą wodę. Mimo dość wysokiej wydajności nie powinny pozostawać jedynym źródłem energii. 

Solary mogą być wykorzystywane do ogrzewania całego domu, podgrzewania wody użytkowej czy wody basenowej. Instalacje te są coraz częściej spotykane na wielu różnych budynkach, np. użyteczności publicznej, jednak najczęściej montowane są w domach jednorodzinnych.  

Kolektory słoneczne - jak działają?

Budowa tego typu urządzeń jest w większości oparta o podobny schemat. Do głównych elementów wchodzących w skład kolektorów płaskich zaliczany jest absorber, orurowanie, szyba solarna oraz obudowa. 

  • Absorber to system służący do odbierania ciepła, najczęściej wykonany jest z miedzi lub aluminium ze względu na dobre przewodnictwo oraz odporność na duże zmiany temperatury. Jest to zarazem najważniejszy element w całej instalacji. Pokryty jest powłoką, która maksymalizuje pochłanianie promieniowania. Do tego celu stosuje się np. Czarny nikiel, czarny chrom, czarną miedź lub tlenek tytanu. W tańszych rozwiązaniach używa się czarnej farby, ale taka metoda jest mało skuteczna i powoduje duże straty ciepła. 
  • Orurowanie ma za zadanie przechwycenie ciepła z absorbera, które jest następnie przekazywane np. do zasobnika ciepłej wody użytkowej. Rury wypełnione są cieczą odporną na zamarzanie (np. roztwór glikolu). Sposób połączenia układu rurek i absorbera jest bardzo istotny ze względu na skuteczność wymiany ciepła. 
  • Obudowa jest stosowana, aby ograniczać straty ciepła i zmniejszyć narażenie kolektora na uszkodzenia. Jednocześnie nie powinna utrudniać przenikania promieniowania słonecznego do wnętrza układu. Wielkość strat ciepła zależy od szczelności oraz grubości izolacji. Każda nieszczelność powodować może przedostanie się zanieczyszczeń do absorbera i tym samym zmniejszenie jego efektywności.  
  • Szyba solarna ma zapewnić jak największą przepuszczalność promieni, jest to zewnętrzna ściana obudowy. Często takie pokrycie wykonuje się ze szkła hartowanego, które dodatkowo zawiera powłokę antyrefleksyjną. Przy zastosowaniu szyby z odpowiedniej jakości materiału zyskać można wytrzymałość konstrukcji np. na gradobicie. Czasem stosuje się szyby ze szkła pryzmatycznego, które dobrze rozprasza światło. W takim przypadku promieniowanie słoneczne padające na szybę pod kątem innym niż prosty nadal jest całkowicie przechwytywane.  

Jakość zastosowanych materiałów oraz precyzja wykonania ma kluczowe znaczenie bezpośrednio przekłada się na sprawność solarów. Innymi słowy technologia zastosowana podczas produkcji ma ogromny wpływ na ostateczną ilość produkowanej energii.  

Kolektory słoneczne - jakie wybrać? 

Na rynku dostępne są dwa rodzaje solarów: płaskie oraz próżniowe.  

  • Kolektory płaskie cechują się przystępną ceną, trwałością oraz wysoką wydajnością. Są zdecydowanie częściej wybierane ze względu na niższą cenę niż wariant próżniowy. Największą wydajność osiągają w okresie letnim, natomiast nawet podczas pochmurnych dni można uzyskać wodę o temp. Około 25 stopni Celsjusza. W tym przypadku płyta absorbera otulona jest izolatorem. 
  • Kolektory próżniowe wyróżniają się znacznie wyższym kosztem ze względu na zastosowaną technologię wykonania. Nie mniej jednak, nawet w mroźne dni ten rodzaj solarów jest w stanie uzyskać duże zyski ciepła, a to dzięki umieszczeniu absorbera w próżni, co ulepsza działanie instalacji i znacząco zmniejsza straty ciepła.  

Czy opłaca się montować kolektory słoneczne?

Odpowiadając na pytanie czy warto montować solary, należy wziąć pod uwagę dwa parametry: skierowanie instalacji w kierunku południowym oraz pionowy kąt ustawienia kolektorów. Największą wydajność można otrzymać dzięki umiejscowieniu układu tak, aby był zwrócony w stronę południową. Odchylenie o nawet 40 stopni od kierunku południowego nie spowoduje dużego zmniejszenia nasłonecznienia kolektorów.  

W przypadku ustawienia pionowego solary zamontowane pod kątem 30 stopni dają największe zyski ciepła w miesiącach letnich, natomiast kąt 60 stopni jest optymalnym rozwiązaniem w okresie miesięcy zimowych. Aby uzyskać system, który będzie wykazywał przyzwoitą efektywność przez cały rok, kąt nachylenia powinien wynosić 40-45 stopni.  

Prawidłowo umiejscowiona instalacja jest w stanie pokryć nawet do 60% zapotrzebowania na ciepłą wodę w skali roku, co więcej kolektory są uznawane za bezawaryjne oraz nieszkodliwe dla środowiska.

Jaki jest koszt montażu kolektorów słonecznych?  

Cena zakupu i montażu instalacji słonecznej w głównej mierze zależy od ilości poszczególnych kolektorów, ich rodzaju oraz od pojemności zbiornika na ciepłą wodę użytkową. 

Szacowany koszt zestawu solarów dedykowanego dla czterech osób wraz z opłatą montażową waha się od 8,5 do 13 tys. złotych. Cena uzależniona jest od jakości materiałów, parametrów komponentów oraz od pojemności zasobnika na wodę.