Kolektory słoneczneArtykuły 

Solary — które z nich wybrać?

Solary oraz panele słoneczne często są wzajemnie mylone. Oba rozwiązania opierają swoje działanie na wykorzystywaniu promieniowania słonecznego i z daleka wyglądają całkiem podobnie. Jednak to dwa zupełnie różne urządzenia. Czy zatem możemy mówić o wyborze między paneli lub kolektorów słonecznych? Zdecydowanie obie instalacje mogą się uzupełniać, jednak nie są dla siebie zdecydowanie konkurencyjne.

Solary wykorzystują energię słoneczną do wytworzenia ciepła, które służy tylko i wyłącznie do podgrzewania wody. Może to być uzyskanie ciepłej wody użytkowej, wspomaganie ogrzewanie czy nawet podgrzewanie wody w basenie. Mimo iż wyglądają bardzo podobnie do paneli, solary nie wytwarzają w przeciwieństwie do nich energii elektrycznej.

Panele fotowoltaiczne zamieniają energię słoneczną w prąd stały. Ten następnie dzięki inwerterowi słonecznemu zamieniany jest w prąd zmienny o napięciu 230 V, który możemy wykorzystać w dowolny sposób. Wytworzona w przez instalacje energia trafia następnie do inwertera solarnego, który zamienia uzyskany prąd stały w prąd zmienny o napięciu 230 V.

Cechy wspólne

Główną cechą wspólną jest to, że oba rozwiązania wykorzystują energię słoneczną. Wizualnie panely oraz kolektory również są do siebie dość podobne i w zdecydowanej większości instalowane są na dachach budynków.

Kolejną cechą wspólną oraz korzyścią płynącą z ich korzystania, jest zmniejszanie negatywnego wpływu na środowisko. Niezależnie czy wykorzystujemy energię słoneczną w celu ogrzewania wody, czy produkcji prądu, nie zanieczyszczamy powietrza, lub przynajmniej możemy zmniejszyć ilość wytwarzanych szkodliwych substancji.

Więcej dzieli niż łączy

Jakie zatem są dokładnie różnice między kolektorami słonecznymi a panelami fotowoltaiczynymi? Poza samym celem, w jakim są instalowane, znaczące są różnice w samym działaniu obu urządzeń. Gdy porównamy zasady działania kolektorów słonecznych i paneli, dostrzeżemy, że inaczej wygląda również kwestia nadprodukcji energii. O ile w przypadku paneli słonecznych może być ona magazynowana czy odsprzedawana do sieci, to kolektory nie mają możliwości magazynowania ciepłą. Co więcej, nadmiar produkcji ciepła może uszkodzić instalację, dlatego tak ważne jest odpowiednie dobranie parametrów instalacji. Jak dokładnie działa panel, a jak kolektor słoneczny?

Solary

Jak działa kolektor?

Jak już wcześniej wspomnieliśmy, kolektor słoneczny działa dzięki wykorzystaniu ciepła promieniowania słońca. Instalacja obiegu solarnego składa się z kolektorów słonecznych, przewodów rurowych, zestawu pompowego oraz urządzeń zabezpieczających. Absorber znajdujący się w kolektorze ma za zadanie pochłanianie padających promieni , które następnie przetwarzane są na energię cieplną nośnika. Absorberem jest płytą pokrytą substancją o dużym współczynniku pochłaniania promieniowania słonecznego. Gdy nagrzewa się, przekazuje ciepło dalej przez czynnik przenoszący przepływający przez kolektor. Może to być woda albo na przykład glikogen, który najczęściej jest stosowany zimą ze względu na to, że nie zamarza. Nośnik oddaje ciepło i w ten sposób ogrzewa zbiornik wody. Końcowym etapem całego procesu jest przepływ schłodzonego czynnika grzewczego z powrotem do absorbera i wtedy cały cykl zatacza koło.

Rodzaje kolektorów słonecznych

Kolektory słoneczne płaskie

Płaskie solary stanowią zdecydowaną większość wśród tych instalowanych na polskich dachach. Według dostępnych danych wynika, że 90% rynku kolektorów słonecznych, to właśnie zestawy solarne płaskie. Swoją popularność kolektory płaskie zawdzięczają prostej budowie oraz przystępnej cenie. Ich największą zaletą poza stosunkiem wydajności do ceny, jest to jak dobrze sobie radzą w warunkach dużego nasłonecznienia. Kolektory płaskie dużo lepiej sprawują się w ciepłych i bardziej słonecznych miesiącach, dlatego przyjmuje się, że największa wydajność osiągają od marca do końca września. Zawdzięczamy to wysokiej sprawności optycznej, przez co więcej energii zamienianej jest na ciepło. Również większa powierzchnia pochłaniająca promieniowanie, niż w kolektorach próżniowych powoduje, że są świetnym rozwiązaniem w porze letniej. Niestety to co jest zaletą, gdy temperatura zacznie spadać, okazuje się być wadą takiej instalacji. Wtedy znacząco spada efektywność instalacji, gdyż podczas podgrzewania wody oddają część uzyskanego ciepła zewnątrz.

Pod względem budowy, kolektory płaskie przypominają grubą taflę szkła. Spowodowane jest to pokryciem zabezpieczającym szkłem hartowanym o ponadprzeciętnej przepuszczalności światła. Przepuszczalność tej warstwy powinna wynosić przynajmniej 90%. Pod warstwą szkła kryje się absorber, czyli blaszana płyta z miedzi lub aluminium.

Kolektory słoneczne próżniowe

Kolektor słoneczny próżniowy w przeciwieństwie do płaskiego, nie składa się z wielkopowierzchniowego absorbera. Solary próżniowe składają się z pojedynczych rur, które są ustawione równolegle względem siebie. Dzięki temu, że w rurach wraz z absorberem znajduje się próżnia, takie solary cechują się bardzo dobrą izolacją termiczną, co minimalizuje utraty ciepła. Dzieje się tak dlatego, że taki kolektor słoneczny nie ma w sobie powietrza, co eliminuje przewodzenie cieplne oraz konwekcję. Kolektory słoneczne próżniowe pochłaniają również promieniowanie rozproszone, a dzięki swojej budowie są bardziej wydajne i sprawne, również w niskich temperaturach.

Kolektory słoneczne próżniowe oferowane przez firmy na naszym rynku to głównie:

  • Kolektory próżniowe z bezpośrednim odbiorem ciepła z absorbera — Kolektor słoneczny z bezpośrednim przepływem czynnika grzewczego przez absorber składa się z dwóch rurek ułożonych współosiowo wewnątrz szklanej rury próżniowej. Nieogrzany czynnik grzewczy wpływa wewnętrznym przewodem, po czym wraca zewnętrznym przewodem po jego nagrzaniu. Takie rozwiązanie praktycznie całkowicie eliminuje utratę ciepła z systemu.
  • Kolektory próżniowe typu Heat-Pipe — Solary typu Heat-Pipe składa się z rur, w których znajduje się ciepłowód wypełniony cieczą. Dzięki próżni między rurami i dobrej izolacji termicznej, takie rozwiązanie gwarantuje pracę z wysoką efektywnością przez cały rok, niezależnie od temperatury powietrza. Dzięki swojej konstrukcji możliwa jest również naprawa pojedynczej rury bez demontażu całego systemy kolektorów słonecznych.
  • Koncentryczne (wysokorefleksyjne zwierciadła paraboliczne CPC) — To kolektor wyposażony w wysokorefleksyjne zwierciadła paraboliczne CPC. Metodę działania takiego systemu można porównać do soczewki. W ten sposób urządzenie lepiej skupia promieniowanie bezpośrednie oraz rozproszone. Promieniowanie skupiane jest wewnątrz kolektorów i kierowane na czynnik roboczy. Dzięki takiemu rozwiązaniu zwiększa się predyspozycja do absorpcji promieniowania przez solary pod niekorzystnym kątem padania.

Panele słoneczne

Jak działają panele fotowoltaiczne

Zasada działania paneli słonecznych opiera się na efekcie fotowoltaicznym. Efektem zachodzenia tego zjawiska, jest produkcja energii elektrycznej, która wytwarzana jest z promieni słonecznych padających na ciało stałe. Aby to ciało stałe mogło wziąć udział w produkcji energii musi być półprzewodnikiem. Do produkcji ogniw najczęściej wykorzystywany jest krzem. Ich zadaniem jest zamienianie energii słonecznej w prąd stały. Wytworzona w ten sposób energia trafia następnie do inwertera solarnego, który zamienia uzyskany prąd stały w prąd zmienny o napięciu 230 V. Wytworzony przez instalacje prąd możemy wykorzystywać w dowolny sposób, możemy również go magazynować lub odsprzedawać do sieci energetycznej.

Rodzaje paneli fotowoltaicznych

Moduły monokrystaliczne

Ogniwa monokrystaliczne powstają z krzemu. Krzem na początku etapu produkcyjnego jest stapiany, a dzięki temu powstaje jednolita masa o temperaturze 1500 stopni Celsjusza. Następnie poprzez wprowadzenie krystalicznego zarodka i późniejsze obracanie masy wokół własnej osi otrzymywany jest cylindryczny monokryształ. W ten sposób powstaje ogniwo, będące solidnym kryształem. Dzięki swojej budowie takie ogniwa osiągają większą sprawność niż polikrystaliczne odpowiedniki.

Coraz popularniejsze stają się natomiast monokrystaliczne panele Full Black. Wyróżniają się od pozostałych rynkowych propozycji tym, że mają głęboki czarny kolor. Dzięki czarnej powłoce, ramce oraz podbitce takie panele słoneczne sprawiają wrażenie gładkiej ciemnej powierzchni. Przyczynia się również do tego brak widocznych komórek. Dzięki temu mniej rzucają się w oczy i łatwiej je wtopić wizualnie w powierzchnię dachu naszego domu.

Moduły polikrystaliczne

To zdecydowanie najpopularniejsze ogniwa na rynku. Nie ma się czemu dziwić, ponieważ ich stosunek wydajności do ceny jest dużo lepszy niż w przypadku modułów monokrystalicznych. Często dopłacanie do monokrystalicznych ogniw nie jest ekonomicznie uzasadnione. Natomiast należy pamiętać o tym, że taka sama powierzchnia ogniw polikrystalicznych będzie mniej wydajna niż te monokrystaliczne. Może to mieć spore znaczenie przy ograniczonej powierzchni dachu domu.

Takie moduły w przeciwieństwie do monokrystalicznych powstają przez połączenie ze sobą wielu bloków krzemu. Dzięki ich skrystalizowaniu dopiero powstaje bryła, która odpowiednio docięta w cienkie plastry przybiera formę ogniw, które później tworzą instalacje fotowoltaiczne.

Gdzie zamontować kolektory i ogniwa?

Zarówno kolektor słoneczny, jak i panel fotowoltaiczny, nie wytworzą energii same z siebie. Do działania potrzebują odpowiedniej ilości promieni słonecznych. Właśnie dlatego tak ważne jest odpowiedni montaż, który musi uwzględniać odpowiedni kierunek oraz ustawienie pod dobrym kątem względem padających promieni. Oczywiście ze względu na wędrówkę słońca promienie będą padały w różny sposób, należy też brać ustawienie dachu naszego domu. To wcale nie znaczy, że drobne odchylenia od najbardziej optymalnych warunków, będą uniemożliwiały montaż takiej instalacji.

Należy jednak pamiętać, że odchylenia od południowej strony, czy to wschód czy zachód, będą wpływały na efektywność systemu, co finalnie przełoży się na ilość wytworzonej energii czy ogrzanej wody. Może okazać się, że przez ustawienie dachu naszego domu, będzie wymagało instalacji większej ilości kolektorów słonecznych czy paneli. Natomiast zmiany nachylenia względem padających promieni są już bardziej tolerancyjne i można przyjąć, że zakres 30 do 50 stopni nie będzie miał większego wpływu na instalacje. Dla paneli słonecznych przyjmuje się, że najefektywniejsze będzie nachylenie ich pod kątem 35 stopni. To gwarantuje największy uzysk energii w skali całego roku. Kolektory są w tej kwestii bardziej wymagające i duże znaczenie ma to, w jakim okresie roku chcemy uzyskiwać ciepła, a w efekcie ciepłej wody.

Przy nachyleniu do 30 stopni największą efektywność uzyskamy latem. Wtedy też najlepiej sprawdzą się kolektory słoneczne płaskie. Przy nachyleniu około 50 stopni zwiększymy efektywność w okresach przejściowych – wiosną oraz jesienią. Tu również ze względu na stosunek wydajności do ceny najlepiej sprawdzą się solary próżniowe. Nachylenie rzędu 80-90 stopni będzie natomiast najbardziej efektywne zimą oraz w okresach przejściowych, gdy wciąż trwa sezon grzewczy, a wytwarzanie ciepłej wody będzie miało na celu dogrzewanie pomieszczeń i wspieranie C.O. Tutaj lepiej sprawdzić mogą się już kolektory słoneczne próżniowe, ze względu na właściwości izolacji termicznej.

Kolektory słoneczne oraz panele w zimie

Ze względu na wysokie temperatury oraz ilość padających promieni słonecznych, kolektory najskuteczniej będą działały w okresie letnim, pokrywając nawet do 100% zapotrzebowania ciepłej wody. Jak wygląda sytuacja w okresach przejściowych oraz w zimie? Niskie temperatury i częsty brak słońca wcale nie oznaczają, że nasza instalacja będzie w tym okresie zupełnie nieprzydatna. Niezależnie od tego, czy wybierzemy kolektory słoneczne próżniowe czy płaskie, oba rozwiązania pozwolą nam częściowo podgrzewać wodę, co obniża koszty podgrzewania wody do oczekiwanej temperatury. To oczywiście pozwala generować comiesięczne oszczędności. Różnice między samymi rodzajami kolektorów zimą dość widocznie się uwydatniają. Z jednej strony płaskie kolektory wykazują lepsze działanie, gdyż krócej zalega na nich śnieg. Minusem jest za to gorsza izolacja termiczna, która dzięki zastosowanej próżni w rurowych kolektorach pozwala lepiej utrzymywać uzyskaną temperaturę.

Również panele słoneczne w zimie wykazują mniejszą wydajność systemu. Oczywiście ma to związek z mniejszą ilością nasłonecznienia, która przekłada się na uzysk energii elektrycznej. W Polsce półrocze letnie dostarcza nam ponad 70% rocznej energii z promieniowania słonecznego! Wbrew jednak często powielanym mitom, niskie temperatury wcale nie przekładają się tak na wydajność instalacji. Co więcej, w słoneczny dzień może ona działać na korzyść. Co więcej, z dostępnych danych wynika, że instalacje fotowoltaiczne są bardziej efektywne w Polsce, Niemczech czy Wielkiej Brytanii, niż te działające w południowej części Europy. Jak wygląda kwestia zalegającego śniegu? Biorąc pod uwagę, że większość instalacji jest nachylona pod kątem około 40 stopni, śnieg zsuwa się z paneli samoczynnie. Jak wynika z badań przeprowadzonych w Niemczech, wydajność systemy ze względu na pojawiający się na panelach śnieg zmniejsza się nie więcej niż o 3%.

Solary i panele słoneczne — koszty i oszczędności

Jeśli brać pod uwagę koszty początkowe, to zdecydowanie kolektory są tańszą inwestycją. Średni koszt inwestycji w domu jednorodzinnym dla osoby składającej się z 4 osób to około 10-12 tys. złotych, gdzie przy panelach odpowiednio będzie to około 18-25 tys. złotych. Jednak mimo wyższego kosztu początkowego, to panele słoneczne zwracają się w krótszym czasie. Oczywiście wpływ na to będzie miało również to, czy i z jakich form dofinansowania skorzystamy. Warto jednak pamiętać, że obie inwestycje przynoszą wymierne korzyści, każdego miesiąca podczas płacenia rachunków. To również wpływ na powietrze jakim oddychamy, co w pewien sposób jest nie do przecenienia.

Aby dokładnie oszacować nasze wymagania oraz wycenić takie instalacje, możemy skorzystać z dostępnych w Internecie kalkulatorów. Należy pamiętać o tym, że strony oferujące takie rozwiązania korzystają z plików cookies w celu poprawienia jakości działania strony. W przypadku niepoprawnego działania witryny warto skorzystać z opcji wymazania plików cookies z poziomu ustawień przeglądarki. Jeśli zależy nam na dokładnych wyliczeniach najlepiej skorzystać z pomocy profesjonalnej firmy, która pomoże dobrać nam odpowiednie solary czy panele. Często ogranicza się to jedynie pozostawienia Twoich danych osobowych w formularzu kontaktowym. Należy też wyrazić zgodę na przetwarzanie Twoich danych osobowych. Gdy pozostawimy taką prośbę o kontakt, specjalista już sam się z nami skontaktuje. Tu też warto pamiętać o tym, że takie strony korzystają z plików cookies.

Kolektory słoneczne — koszt zakupu oraz oszczędności

Koszt inwestycji w kolektory oczywiście będzie uzależniony od wielu zmiennych. Ilość potrzebnych do zainstalowania kolektorów oraz wybór ich rodzaju (próżniowe czy płaskie), w znaczny sposób determinuje to, ile całość będzie nas kosztowała. Sam wybór kolektorów płaskich może znacząco obniżyć koszty, gdyż mogą być nawet dwa razy tańsze, niż te próżniowe. Zakres cen jest naprawdę spory, a koszt instalacji może sięgać od około tysiąca, aż do kilkunastu tysięcy złotych. Dla przykładu kompletny zestaw z zasobnikiem o pojemności 300 litrów, wraz z montażem oraz całością niezbędnego osprzętu będzie nas kosztował od 8000 złotych. Przyjrzyjmy się zatem, jak szybko taka inwestycja się zwróci.

To ile zaoszczędzimy w skali roku, oczywiście zależy od wielu czynników. Ilość członków rodziny ma duże znaczenie, ale można założyć, że do ogrzania wody w domu zamieszkanym przez cztery osoby zużywających około 250 litrów ciepłej wody dziennie, będziemy potrzebować około 5 metrów kwadratowych kolektorów płaskich. Próżniowych jeszcze mniej, ze względu na ich lepszą wydajność. W tym wypadku wystarczy około 3,5 metra kwadratowego powierzchni. Duży wpływ ma również to, w jaki sposób aktualnie ogrzewamy wodę w domu. Jeśli mamy dostęp do sieci ciepłowniczej może to być oszczędność rzędu 1000 złotych. Jednak gdy do uzyskania ciepłej wody użytkowej korzystamy z węgla, może to być już nawet 3000 złotych. Zwrot kosztów instalacji kolektorów słonecznych oczywiście będzie uzależniony od wielu czynników i może trwać od kilku do kilkunastu lat.

Oszczędności będą w dużej mierze zależały od wykorzystywanego przez nas nośnika energii. Jeśli będzie to gaz ziemny to w gospodarstwie domowym składających się z 4 osób, możemy założyć, oszczędność około 450 złotych rocznie. Gdyby były to grzałki elektryczne, to oszczędność wzrasta już do 1200 złotych w skali roku.

Panele — koszt zakupu oraz oszczędności

Koszt inwestycji w panele słoneczne uzależniony jest od wielu czynników. Już sama ilość paneli oraz ich rodzaj (monokrystaliczne czy polikrystaliczne) będą miały ogromny wpływ na ostateczną cenę. Bazując na danych Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej możemy przyjąć, że średni koszt instalacji fotowoltaicznej to około 26 tys. złotych. Gdy odejmiemy od tego dotacje w średniej kwocie 5000 złotych oraz odliczenia od podatków, całość będzie nas kosztowała poniżej 20 tys. złotych.

Ile kosztują same panele? Popularne na rynku panele o szczytowej mocy 320 Wp to koszt około 600 złotych. Jeśli nasza inwestycja będzie wymagała zakupu 15 sztuk takich paneli, to zapłacimy za nie około 9000 złotych.

W domach jednorodzinnych moc paneli słonecznych jest zazwyczaj niewielka i wynosi do 5 kWp. Jako punkt wyjściowy może zakładać, że z 1 kWp zainstalowanej mocy wytworzymy w ciągu roku około 1000 kWh energii. Przy wykorzystywaniu na bieżąco do 40%, a oddawaniu reszty do sieci i uwzględnieniu potrącenia rzędu 20%, każdy 1 kWp przyniesie nam troszkę ponad 500 złotych oszczędności rocznie.

Możliwości dofinansowania kolektorów słonecznych

Zarówno panele słoneczne, jak i kolektory, są dofinansowywane poprzez programy Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Aktualnie na kolektory możemy uzyskać dotację do 40% wartości inwestycji. Na dofinansowanie mogą liczyć osoby prywatne posiadające zdolność prawną do dysponowania nieruchomością i może ono objąć zakup kolektorów, montaż, zakup dodatkowego osprzętu i pokrycie podatku VAT. Również osoby prowadzące gospodarstwa rolne mogą ubiegać się o dofinansowania oraz niskooprocentowane pożyczki w ramach programu Agroenergia. Dofinansowanie w ramach tego programu może pokryć do 40% kosztów kwalifikowanych przy kwocie do 800 tys. złotych, a pożyczka do 100% w zakresie od 100 tys. złotych do 2 milionów złotych.

Solary czy fotowoltaika?

Na to pytanie nie da się jednoznacznie odpowiedzieć. To, które rozwiązanie wybierzemy, zawsze będzie sprowadza się do tego, jakie potrzeby nasz system ma zaspokoić. Panele słoneczne oraz kolektory, mimo podobieństw w wyglądzie i metodzie pozyskiwania energii, to dwa zupełnie inne systemy o różnym przeznaczeniu. Fotowoltaika w pewien sposób jest bardziej uniwersalna. Energia elektryczna uzyskana z paneli słonecznych może być wykorzystana w dowolnym celu, nawet aby podgrzać wodę. Jednak zdecydowanie najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem jest zasilanie domowych urządzeń elektrycznych. Dzięki temu zmniejszamy zużycie prądu z sieci, którego ceny wciąż rosną. Natomiast wykorzystywanie energii elektrycznej w celu przygotowania C.W.U. lub C.O. do ogrzewania domu jest po prostu nieopłacalne i tutaj zdecydowanie wygrywają kolektory. Kolektor słoneczny pozwala pokryć całe zapotrzebowanie ciepłej wody użytkowej w okresie letnim. W zimie wykorzystamy go do wstępnego podgrzewania wody, co również przekłada się na comiesięczne oszczędności generowane przez takie instalacje.

Równorzędne traktowanie obu systemów działa jak zastanawianie się nad wyższością roweru nad motocyklem. To po prostu dwa zupełnie inne rozwiązania, mające punkty wspólne. To czy wybierzemy kolektory słoneczne czy panele słoneczne zależy już od naszych konkretnych wymagań.

0/5 (0 Reviews)

Przeczytaj również

Leave a Comment