Wentylacja mechaniczna z rekuperatorem

Panele fotowoltaiczne i kolektory słoneczne

Wbrew pozorom panele fotowoltaiczne i kolektory słoneczne to dwie zupełnie różne technologie, które łączy tylko wspólne źródło energii (energia słoneczna) oraz fakt umożliwienie jej wykorzystania na praktyczny użytek dla domowników (panele fotowoltaiczne – prąd, kolektory słoneczne – ciepło).
W tym artykule omawiamy:

  1. Różnice i podobieństwa między panelami fotowoltaicznymi a kolektorami słonecznymi
  2. Czynniki, które wpływają na skuteczność działania paneli i solarów
  3. Kluczowe kwestie związane z kolektorami słonecznymi
  4. Podstawowe informacje na temat paneli fotowoltaicznych

Panele fotowoltaiczne i kolektory słoneczne – podstawowe podobieństwa i różnice

Panele fotowoltaiczne
(baterie słoneczne, PV)

Kolektory słoneczne

Źródło energii

Energia słoneczna

Przeznaczenie

Produkcja energii elektrycznej, zasilanie urządzeń elektrycznych w tym np. ogrzanie wody

Ciepło na potrzeby podgrzewania wody, ew. wsparcie dla centralnego ogrzewania

Kluczowe kryteria efektywności

Intensywność promieniowania słonecznego

Powierzchnia (m2)

Orientacja względem słońca

Kąt nachylenia

Zasada działania

Wykorzystanie promieniowania słonecznego do wytworzenia prądu stałego w wyniku zjawiska fotowoltaicznego zachodzącego w ogniwie krzemowym

Konwersja promieniowania słonecznego na ciepło, którego nośnikiem jest ciecz lub gaz

Rodzaje

Amorficzne, polikrystaliczne, monokrystaliczne – w zależności od struktury krzemu służącego do produkcji ogniw

Płaskie i próżniowe (rurowe próżniowe) – w zależności od budowy absorbera

Źródło: Opracowanie własne

Panele fotowoltaiczne i kolektory słoneczne – co wpływa na efektywność ich pracy?

Promieniowanie słoneczne

Efektywność działania paneli i kolektorów zależy przede wszystkim od intensywności promieniowania słonecznego. Jest ono określane natężeniem promieniowania słonecznego na jednostkę powierzchni w przedziale czasu, a więc najczęściej w kWh/m2 na dzień, miesiąc lub rok.

Dzienna ilość energii promieniowania słonecznego dla danego miejsca może wahać sie od np. od 0,5 kWh/m2 w grudniu do 5,4 kWh/m2 w czerwcu (dane dla Warszawy), a średnie dzienne nasłonecznienie dla Warszawy to 3 kWh/m2.

Średnia roczna wartość dla naszego kraju to około 1000 kWh/m2, przy czym odchylenia wynikające z położenia geograficznego wynoszą +/- 10%.

Roczny rozkład nasłonecznienia w Polsce jest bardzo nierównomierny – zdecydowana większość rocznej energii promieniowania pozyskiwana jest latem (około 77%), a w miesiącach zimowych, kiedy dni są krótkie i dociera do nas mniej energii słonecznej – jest to tylko 23%.

Wraz ze spadkiem natężenia promieniowania słonecznego zmniejsza się też efektywność działania paneli oraz kolektorów. Ich wydajność jest więc zdecydowanie niższa nie tylko w okresie zimowym, ale też np. w letnie, ale pochmurne dni.

Orientacja względem słońca i kąt nachylenia

Panele i kolektory powinny być skierowane w kierunku południowym, ale w praktyce ze względu na ekspozycje działki i budynku często spotyka się odchylenia na wschód lub zachód, przy czym korzystniejsze jest odchylenie w kierunku zachodnim. Każde odchylenie zmniejsza efektywność pozyskania ciepła lub energii z m2 ogniwa, dlatego też należy je zrównoważyć zwiększeniem powierzchni panelu lub kolektora. Szacuje się, że odchylenie o 50 stopni powinno nieść za sobą zwiększenie powierzchni odpowiednio o 10% dla kierunku zachodniego oraz 20% dla wschodniego.

Ważny jest również kąt nachylenia urządzenia – promienie słoneczne powinny padać na powierzchnie panelu lub absorbera pod kątem prostym, jednak kąt padania słońca zmienia się w zależności od pory roku. Latem, gdy słońce znajduje się bardzo wysoko nad horyzontem, panele powinny być ułożone niemal płasko. Zimą słońce znajduje się z kolei nisko, co powoduje, że urządzenia powinny być ustawione prawie pionowo, a więc pod kątem 90 stopni do powierzchni ziemi. Dlatego też zazwyczaj wybiera się ułożenie pośrednie – około 45 stopni, co odpowiada również kątowi nachylenia większości dachów.

Kolektory słoneczne w domu energooszczędnym

Kolektory słoneczne przetwarzają energię słoneczną na ciepło, które wykorzystuje się zazwyczaj do podgrzewania wody użytkowej, ew. wody basenowej.

Standardowo na potrzeby rodziny czteroosobowej stosuje się 4 – 6 m2 powierzchni kolektorów płaskich (około 450 kWh z m2) lub 2,4 – 3,2 m2 kolektorów rurowych (600 kWh z m2), co pozwalana na pokrycie 50-60% rocznego zapotrzebowania ciepła dla podgrzania wody.Powierzchnia taka odpowiada 2- 3 sztukom kolektorów.

Średnia ta jest zawyżona przez miesiące letnie, kiedy to kolektory słoneczne pozwalają na niemal pełne pokrycie potrzeb (ciepło z kolektorów pokrywać może nawet około 85-90% zapotrzebowania). W naszym klimacie nie ma jednak możliwości, by kolektory słoneczne stanowiły jedyne źródło ciepła dla c.w.u. (ciepłej wody użytkowej) – jesienią i zimą konieczne jest bowiem dogrzewanie jej za pomocą grzałki lub kotła.

Warto zauważyć, że zwiększenie powierzchni kolektorów nie przełoży się na wzrost temperatury wody, a jedynie na zwiększenie ilości ciepła – pozwoli więc na ogrzanie większej ilości wody. Dlatego by nie zwiększać niepotrzebnie kosztów instalacji, ważna jest dokładna kalkulacja możliwości danego systemu oraz zapotrzebowania na c.w.u. ze strony domowników.

Panele fotowoltaiczne w domu energooszczędnym

Panele fotowoltaiczne umożliwiają przetworzenie energii słonecznej na energię elektryczną, którą możemy wykorzystać na dowolne potrzeby, np. do zasilenia pompy ciepła, rekuperatorów, czy też grzałki elektrycznej na potrzeby ogrzania c.w.u.

Korzystanie z paneli fotowoltaicznych, podobnie jak w przypadku kolektorów słonecznych, obciążone jest sezonowością natężenia promieniowania słonecznego.

Na podstawie ustawy o Odnawialnych Źródłach Energii wprowadzono rządowy system wsparcia dla instalacji fotowoltaicznych. Wyprodukowaną i niewykorzystaną w okresie letnim nadwyżkę można przekazać do publicznej sieci energetycznej. Odprowadzona ilość energii zliczana jest za pomocą specjalnego licznika, a następnie odbierana w postaci opustu na energię pobraną od operatora. W przypadku instalacji o mocy do 10 kW odbierane jest 80% energii wprowadzonej do sieci, a w przypadku silniejszych instalacji – 70%. Oznacza to, że sieć stanowi dla inwestora magazyn energii na poczet miesięcy zimowych, kiedy to produkcja prądu z ogniw fotowoltaicznych będzie znacznie słabsza.

Odpowiednio zaprojektowana instalacja PV jest w stanie zaspokoić 100% domowego zapotrzebowania na energię elektryczną. Dobrym pomysłem jest więc połączenie nowoczesnego źródła ciepła, np. pompy ciepła, której sprężarka zasilana będzie energią elektryczną pozyskaną właśnie z paneli fotowoltaicznych.

https://poradnikprojektanta.pl/energia-sloneczna-w-polsce-naslonecznienie/

http://www.budujemydom.pl/kolektory-sloneczne/8412-zasada-dzialania-kolektora-slonecznego

Formularz kontaktowy

Poznaj rozwiązania polecane dla domów energooszczędnych

Baza wiedzy Thermo House