✅ Čo je a ako funguje solárny kolektor? Ako fungujú solárne panely?
Solárne kolektory sú zariadenia na získavanie tepelnej energie zo slnka. Zdá sa, že najväčší rozmach už majú za sebou a záujem ľudí sa presunul viac smerom k fotovoltickým panelom. Ukazuje sa však, že dnes sa fotovoltika vracia pomalšie (je to spojené s novým systémom zúčtovania vloženej elektrickej energie do siete) - výsledkom čoho sa solárne kolektory, bežne nazývané solárne panely, opäť stali predmetom záujmu. Navyše, vlastnenie solárnych kolektorov nie je alternatívou k fotovoltickým panelom a nevylučuje ich - oba systémy sa môžu skvele dopĺňať. O tom a o niekoľkých ďalších otázkach týkajúcich sa solárnych kolektorov, ich fungovania a rentability hovoríme v tomto článku.
Na úvod stojí za to zdôrazniť, že mnohí laici si mýlia solárne kolektory s fotovoltickými panelmi (PV). Obe zariadenia využívajú slnečnú energiu, ale ich konštrukcia, princíp fungovania a účel inštalácie sú úplne odlišné.
Solárny kolektor je inštalovaný preto, aby zachytával slnečnú energiu a prenášal ju do vody, čím ju ohrieva. Vďaka tomu sa solárne kolektory, alebo solárne panely, používajú na ohrev TÚV, teda teplej úžitkovej vody. Zriedkavo sa používajú aj na ohrev vody v systéme ústredného kúrenia (UK), ale skôr ako podpora.
Naopak, fotovoltické panely sú elektrické zariadenia. Ide o panely obsahujúce fotovoltické články, ktoré pod vplyvom slnečných lúčov produkujú elektrinu. Elektrická energia je potom pomocou zariadení, ktoré sa nazývajú meniče, prispôsobená napätiu v dome, teda 220-240V. Táto elektrická energia môže byť následne použitá na akýkoľvek účel.
✅ Zhrnutie: Solárne kolektory slúžia na ohrev vody, zatiaľ čo fotovoltické panely na výrobu elektrickej energie.
✅ Čo si vybrať? Fotovoltiku alebo solárne kolektory? Alebo oboje – PV aj soláre?
Istý čas väčšina ľudí uprednostňovala inštaláciu fotovoltických panelov. Fotovoltické články vyrábajú elektrinu, teda energiu, ktorú možno využiť na čokoľvek – pre tepelné čerpadlo, sporák, kanvicu, práčku alebo klimatizáciu. V konečnom dôsledku aj na ohrev vody, napríklad pomocou ohrievača. Prečo teda solárne kolektory, keď je fotovoltika oveľa všestrannejšia? Bohužiaľ, po zmene systému zúčtovania sa však návratnosť fotovoltických systémov výrazne znížila, pokiaľ nehovoríme o tých, ktorí inštalovali panely pred zmenou systému a stále sa zúčtovávajú podľa starých pravidiel.
Ďalším problémom, o ktorom sa ešte stále málo hovorí, ale ktorý je potvrdený odborníkmi z energetického sektora, je riziko potenciálneho preťaženia siete v krajine. Toto už nastáva. Náš zastaraný energetický systém nebol pripravený na rýchly rozvoj fotovoltiky (v európskych podmienkach pomerne rýchly) v posledných rokoch. Výkon malých elektrární na strechách súkromných domov dosiahol v prekvapivo krátkom čase impozantné rozmery. Čelíme teda rovnakému problému na národnej úrovni, aký už majú napríklad Nemci, keďže obrovské množstvo malých inštalácií v rôznych lokalitách si vyžaduje modernizáciu a neustálu expanziu energetického systému, ktorý bol v celej EÚ dlhodobo zanedbávaný.
V tejto situácii sa javí ako rozumné riešenie dodatočné zabezpečenie v podobe tradičného solárneho kolektora na ohrev teplej vody. Pravdepodobne však viac ako doplnok k fotovoltike než ako alternatíva.
✅ Ako sú solárne kolektory postavené?
Konštrukcia solárneho kolektora sa môže líšiť v závislosti od modelu, ale všetky pracujú na rovnakom princípe, takže aj ich základná stavba musí byť podobná. Hlavnými prvkami, ktoré musí obsahovať každý solárny panel, sú: absorbér a rúrky.
Absorbér je v podstate hlavný prvok solárnych panelov, ktorý zabezpečuje príjem slnečného tepla. Absorbéry sú najčastejšie vyrobené z medi alebo hliníka.
Absorbér je vlastne povrch pokrytý špeciálnym povlakom, ktorý zvyšuje schopnosť absorbovať teplo. Keď slnečné lúče dopadajú na absorbér, ten sa zahrieva a teplo sa prenáša na kvapalinu pretekajúcu solárnym panelom. Táto kvapalina je zvyčajne voda, ktorá sa týmto spôsobom zahrieva. Pre úplnú informáciu však stojí za zmienku, že zvyčajne to nie je len voda, ale zmes vody a nemrznúcej kvapaliny (tzv. glykol), aby sa zabránilo zamrznutiu kolektora v zime. Táto kvapalina je následne transportovaná ďalej s cieľom odovzdať teplo na TÚV (teplú úžitkovú vodu).
Rúrky v solárnych kolektoroch majú za úlohu odobrať teplo z absorbéra a preniesť ho do systému, zvyčajne do zásobníka teplej vody, s cieľom jej ohrevu.
Okrem týchto dvoch hlavných prvkov majú solárne kolektory aj niekoľko menej charakteristických častí. Každý solárny kolektor má aj opláštenie, ktorého úlohou je chrániť kolektor pred únikom tepla smerom von (aby viac tepla zostalo na ohrev TÚV). Toto opláštenie je zvyčajne dobre izolované.
Celá konštrukcia je pokrytá sklom z tvrdeného skla. Tento materiál je zvolený tak, aby bol odolný voči poveternostným podmienkam, vrátane extrémnych, ako je krupobitie, no zároveň aby nebránil absorpcii tepla.
✅ Aký je princíp fungovania solárneho kolektora?
Keď už poznáme konštrukciu, v podstate rozumieme princípu fungovania solárneho kolektora a môžeme si predstaviť, ako funguje. Princíp fungovania solárnych panelov je veľmi jednoduchý. Kvapalina nachádzajúca sa v rúrach, ktorá sa vplyvom slnečného žiarenia zohrieva, dosahuje veľmi vysoké teploty. Zohriata kvapalina prechádza do zásobníka teplej úžitkovej vody (TÚV), kde odovzdáva teplo vode, ktorú využívajú obyvatelia domácnosti.
Keďže sa však v rúrach nachádza zmes vody a nemrznúcej kvapaliny, táto zmes nemôže priamo vstúpiť do zásobníka. Prechádza cez výmenník tepla v zásobníku, ktorý zohrieva vodu bez toho, aby sa s ňou zmiešala. Celý proces prebieha cyklicky a obeh horúcej kvapaliny zo solárnych kolektorov je zabezpečený obehovým čerpadlom.
Občas sa stane, že zásobník nemá voľný výmenník tepla, ku ktorému by sme mohli pripojiť solárny obeh. Staršie zásobníky majú často len jeden výmenník tepla, ktorý je zvyčajne už využitý pre hlavný zdroj tepla (napr. kotol ÚK). Čo v takom prípade? Treba vymeniť zásobník?
Riešením je výmena zásobníka za nový s dvoma výmenníkmi tepla. To sa však oplatí iba vtedy, ak by náš zásobník aj tak čoskoro doslúžil a plánovali sme ho vymeniť. Ak však máme dobrý a "zdravý" zásobník teplej vody, nevyplatí sa ho odstraňovať. Namiesto toho, aby sme investovali veľkú sumu do výmeny zásobníka, je lepšie jednoducho zakúpiť doskový výmenník pre solárne panely, ktorý stojí približne 100-130 €, v závislosti od veľkosti našej solárnej inštalácie. Pomocou neho môžeme pridať ďalší obeh do systému TÚV od vykurovacieho kotla.
Podobne ako pri fotovoltických paneloch zohráva dôležitú úlohu správne umiestnenie a sklon solárnych kolektorov. Ide hlavne o ich umiestnenie na mieste s dostatočným slnečným žiarením, preto sa odporúča montáž na južnej strane strechy. Ak vám konfigurácia strechy neumožňuje umiestniť kolektory presne na juh, môžete zvážiť juhozápadnú alebo juhovýchodnú orientáciu, ktoré sú tiež vhodné pre naše klimatické podmienky.
Rovnako ako pri PV paneloch, aj sklon solárnych kolektorov je dôležitý pre efektívne zachytávanie tepla. V prípade solárnych panelov sa však môže vyskytnúť komplikácia, pretože odborníci odporúčajú rôzne sklony pre letné a zimné mesiace. Ako zaujímavosť môžeme uviesť, že vo svete existujú aj systémy, ktoré automaticky a bez zásahu menia uhol sklonu v závislosti od ročného obdobia. Pre rodinný dom by však takýto systém nebol ekonomicky výhodný.
☑️ V lete je optimálny uhol sklonu kolektora na streche približne 30°.
☑️ V zime je optimálny uhol sklonu solárnych panelov okolo 60°. To tiež zabezpečí, že kolektory sa budú v zime lepšie čistiť od snehu, ak napadne.
✅ Zdá sa, že optimálnym riešením je nastavenie kolektorov na približne 40°. Vo väčšine prípadov by sa kolektory nemali orientovať výlučne na zimné podmienky, pretože v zime bude naša teplá úžitková voda (TÚV) aj tak ohrievaná hlavným zdrojom tepla (kotol, tepelné čerpadlo atď.). Samozrejme, v konkrétnych prípadoch sa môžete rozhodnúť pre iné priemerné uhly, ako napríklad 45°, ktoré tiež dobre fungujú.
____________________
Pozývame vás, aby ste si prezreli našu ponuku doskových výmenníkov pre solárne kolektory.
Leave a comment